某新型試驗(yàn)艦電站監(jiān)控系統(tǒng)故障診斷與分析

石 磊，陳 穎

（1.海軍駐上海七一一所軍事代表室，上海 201108；2.海裝駐上海地區(qū)軍事代表局，上海 201210）

某新型試驗(yàn)艦電站監(jiān)控系統(tǒng)故障診斷與分析

石 磊1，陳 穎2

（1.海軍駐上海七一一所軍事代表室，上海 201108；2.海裝駐上海地區(qū)軍事代表局，上海 201210）

對(duì)某型試驗(yàn)艦電站監(jiān)控系統(tǒng)檢驗(yàn)中發(fā)生的偶發(fā)性自動(dòng)并聯(lián)運(yùn)行故障進(jìn)行了診斷和分析。通過采用理論分析和試驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合的方法，根本上解決了該故障。過程中的分析方法和積累的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)后續(xù)艦船該型系統(tǒng)故障分析有重要的借鑒意義。

艦船電站；監(jiān)控系統(tǒng)；自動(dòng)并聯(lián)；故障分析

0 引言

電站監(jiān)控系統(tǒng)是對(duì)艦船副機(jī)電站實(shí)施遙信、遙測(cè)和遙控的中樞系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)電站自動(dòng)化和現(xiàn)代化的高級(jí)組成部分。隨著現(xiàn)代控制理論和可編程控制芯片的飛速發(fā)展，高級(jí)復(fù)雜控制程序和大規(guī)模集成控制電路在新型艦船電站監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用上也愈加普遍[1,2]。由于該類系統(tǒng)高新科技含量高、技術(shù)密集，在提供強(qiáng)大功能的同時(shí)，也給故障診斷和分析帶來一定困難。因此，研究和分析艦船電站監(jiān)控系統(tǒng)的故障具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 電站監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介

電站監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控對(duì)象主要為3套艦用柴油發(fā)電機(jī)組，監(jiān)控系統(tǒng)由控制和監(jiān)測(cè)兩個(gè)分系統(tǒng)組成，兩個(gè)分系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立工作。控制系統(tǒng)主要由可編程控制器（PLC）、電站控制與保護(hù)模塊（PPU）組成；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由主機(jī)、顯示器、打印機(jī)、PPU及數(shù)據(jù)處理模塊等構(gòu)成的總線型檢測(cè)系統(tǒng)。電站監(jiān)控系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

2 電站監(jiān)控系統(tǒng)故障現(xiàn)象

根據(jù)故障嚴(yán)重程度不同，電站監(jiān)控系統(tǒng)的故障機(jī)組處理功能試驗(yàn)包括兩個(gè)大項(xiàng)，即：當(dāng)在網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組（單機(jī)或并聯(lián)）中有一機(jī)組發(fā)生B類故障時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)報(bào)警并啟動(dòng)備用機(jī)組，備用機(jī)組投網(wǎng)供電后，故障機(jī)組自動(dòng)卸載、解列、停機(jī)；而當(dāng)在網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組（單機(jī)或并聯(lián)）中有一機(jī)組發(fā)生A類故障時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)急停故障機(jī)組并報(bào)警，同時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)備用機(jī)組，令其并網(wǎng)供電。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)原理框圖

在機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，若總負(fù)載大于單臺(tái)機(jī)組 95%發(fā)電機(jī)額定功率時(shí)，伴隨A類故障發(fā)生緊急停機(jī)的同時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)的卸載指令即被觸發(fā)，將卸去空調(diào)、風(fēng)機(jī)、廚房設(shè)備、機(jī)修設(shè)備等用電級(jí)別較低的負(fù)載，該功能亦稱為一級(jí)卸載[3]。

在進(jìn)行該電站監(jiān)控系統(tǒng)故障機(jī)組處理功能試驗(yàn)的過程中，發(fā)電機(jī)組處于下面狀態(tài)：1#機(jī)組與2#機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，平均負(fù)載45%額定功率，3#機(jī)組為備用機(jī)組。當(dāng)采用模擬方法，使2#機(jī)組發(fā)生B類故障時(shí)，3#機(jī)組應(yīng)該自動(dòng)啟動(dòng)、并網(wǎng)，然后2#機(jī)組自動(dòng)解列、停機(jī)。

但是，當(dāng)2#機(jī)組發(fā)生B類故障的同時(shí)，卻發(fā)生了一級(jí)卸載故障。而后多次重復(fù)該操作，均不再發(fā)生。

在對(duì)應(yīng)的同等情況下，模擬1#機(jī)組和3#機(jī)組B類故障時(shí)，均未發(fā)生一級(jí)卸載。

3 故障原因診斷與分析

由于該故障屬于偶發(fā)性故障，因此初步診斷原因可能有以下幾點(diǎn)：

1）A類與B類故障偶爾判定混淆；

2）在某單個(gè)采樣周期，確有A類故障產(chǎn)生，但系統(tǒng)未檢測(cè)到，故沒有緊急停機(jī)；

3）PLC工作不可靠或其供電電源不穩(wěn)定；

4）接線錯(cuò)誤，并伴隨有接觸不良現(xiàn)象發(fā)生。

根據(jù)以上診斷原因，我們逐一進(jìn)行分析和排查。

若系統(tǒng)將B類故障偶爾判定為A類故障，2#機(jī)組應(yīng)緊急停機(jī)，故否定。

若在某瞬間確有A類故障產(chǎn)生，并且采樣周期內(nèi)未檢測(cè)到，那么2#機(jī)組保持運(yùn)行狀態(tài)是正確的。但是，一級(jí)卸載是以功率為判定條件的，與A類故障并無直接聯(lián)系。即便是存在只有一臺(tái)機(jī)組工作的瞬間，那么總負(fù)載也只有 90%額定功率，未達(dá)到一級(jí)卸載之判定條件。所以，這種可能不成立。

PLC工作不可靠在很大程度上是由于供電開關(guān)電源的功率輸出不足或者電壓不穩(wěn)造成的[4]，但是 PLC和供電電源的送檢結(jié)果為合格，因此排除該原因。

那么，焦點(diǎn)就集中在接線問題上?？墒牵诮?jīng)過大量核查工作后，并沒有發(fā)現(xiàn)接線與圖紙不符的地方。不過，卻發(fā)現(xiàn)在監(jiān)控系統(tǒng)面板上安裝有另一家公司的報(bào)警復(fù)示板。因此，在實(shí)施第二次核查過程中，2#機(jī)組B類故障、一級(jí)卸載和監(jiān)控系統(tǒng)與報(bào)警復(fù)示板的接口部分成為核查重點(diǎn)。

圖2 監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部PXT端子接線圖（部分）

核查過程中發(fā)現(xiàn)，2#機(jī)組的一級(jí)卸載和B類故障的內(nèi)部進(jìn)線端子分別為PXT-45和PXT-46（如圖2所示）。而一級(jí)卸載的出線端子接在 PXT-6、PXT-84，B類故障出線端子接在DX6-4（二號(hào)繼電器板）。

不過，在核查報(bào)警復(fù)示板的接線時(shí)發(fā)現(xiàn)，從PXT-45至PXT-50，其出線端還接在復(fù)示板上的RT1-0至RT1-5上端子上（如圖3所示）。不難發(fā)現(xiàn)，PXT-45至PXT-50端子與RT1-0至RT1-5端子，無論從端子功能定義還是從選線型號(hào)上（☆號(hào)為線型標(biāo)識(shí)），都完全不符。再根據(jù)圖2中相應(yīng)端子出線位置，可以斷定：圖3所示的接線原理圖是錯(cuò)誤的。

圖3 機(jī)艙組合報(bào)警復(fù)示板接線圖

那么，連接在報(bào)警復(fù)示板的出線端子究竟在何處。我們從線型和功能定義入手，終于找到如圖4所示的接線圖。很明顯，圖3中所示的PXT-45至PXT-50端子應(yīng)該是FXT-45至FXT-50端子，再次印證了上述結(jié)論。

圖4 監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部FXT端子接線圖（部分）

重新更改接線的過程中還發(fā)現(xiàn)，在原來錯(cuò)誤接線的RT1-0、RT1-1端子間殘留金屬絲。于是，整個(gè)故障事件的根本原因已查明：PXT-45和PXT-46錯(cuò)誤地連接在了報(bào)警復(fù)示板上。由于監(jiān)控系統(tǒng)試驗(yàn)時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)尚未開啟，因此該復(fù)示板并未供電，對(duì)應(yīng)的 RT1-0和RT1-1間殘留的金屬絲，使PXT-45和PXT-46發(fā)生偶然間短路。那么，當(dāng)2#機(jī)組B類故障觸發(fā)時(shí)，如果短路狀態(tài)存在，就會(huì)導(dǎo)致一級(jí)卸載，事件的偶然性也得到合理解釋。按照該思路，復(fù)現(xiàn)了故障。

處理方法：正確接線，對(duì)全部監(jiān)控系統(tǒng)接線端進(jìn)行緊固和清潔。

4 結(jié)論

通過電站監(jiān)控系統(tǒng)的故障診斷和分析，我們可以總結(jié)以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：

1）驗(yàn)收試驗(yàn)要嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心。如果沒有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ骶瘛⒓?xì)心的工作態(tài)度，就不會(huì)發(fā)現(xiàn)僅發(fā)生一次的偶然性故障。通過后續(xù)的結(jié)果可以看到，該故障將給部隊(duì)帶來無窮后患，極有可能發(fā)生重大事故，但根本原因又不易察覺；

2）排查故障要思維縝密。在上百份資料，上千張圖紙的面前，想要完成核查工作并找出故障原因，沒有清晰的思路、縝密的思維是難以完成的。要善于抓住主要矛盾，多渠道、多角度、成系統(tǒng)地分析問題，才能發(fā)現(xiàn)本案例中原來是印刷體的字母“F”和“R”惹的禍；

3）躬身實(shí)踐要敢于質(zhì)疑。任何設(shè)備都是來源于實(shí)踐的需求，最終應(yīng)用到實(shí)踐中去。因此，躬身實(shí)踐是解決任何問題和故障的法寶。當(dāng)實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)的問題與理論、圖紙、軟件等發(fā)生矛盾時(shí)，在尊重的基礎(chǔ)上要有敢于質(zhì)疑的精神。

[1]孫文福.船舶電站柴油發(fā)電機(jī)組網(wǎng)絡(luò)式監(jiān)控技術(shù)研究[D].哈爾濱工程大學(xué),2006.

[2]黃倫坤,朱正鵬,劉宗德.船舶電站及其自動(dòng)裝置[M].北京: 人民交通出版社,1994.

[3]某型艦電站監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)格書[Z].中國(guó)船舶重工集團(tuán)第七一一研究所,2011.

[4]鄭萬章.基于 PLC的船舶電站網(wǎng)絡(luò)式監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D].大連海事大學(xué),2007.

Fault Diagnosis and Analysis on Power Station Monitoring System of New Test Vessel

SHI Lei1,CHEN Ying2
(1.Naval Representative Office inNO.711 Research Institute,Shanghai 201108,China; 2.Naval Representative Department in Shanghai Region,Shanghai 201210,China)

The power station monitoring system (PSMS) of a new test vessel isNOt able to auto-parallel power generators occasionally.The diagnosis and analysis of this fault are studied in the paper.The final solution is based on theory analysis and experimental verification.The analysis method and test experience of the fault make sense for some similar PSMS and follow up vessels.

power station,monitoring system,auto-parallel,fault analysis

TM764.2

A

10.16443/j.cnki.31-1420.2015.03.005

石磊（1982-），男，博士，工程師，研究方向：艦船機(jī)電系統(tǒng)。