船舶電氣系統(tǒng)常見故障及分析研究

張　曉，胡緒昌，孟海輝

（中國衛(wèi)星海上測控部，江蘇江陰 214431）

船舶電氣系統(tǒng)常見故障及分析研究

張曉，胡緒昌，孟海輝

（中國衛(wèi)星海上測控部，江蘇江陰 214431）

文章對船舶電氣系統(tǒng)構(gòu)成做了介紹，并梳理電氣系統(tǒng)中了主發(fā)電機(jī)、主配電板及電動機(jī)常見的故障現(xiàn)象、故障原因，總結(jié)了相應(yīng)的故障排除方法。文章偏于實(shí)用性總結(jié)，對故障的理論分析較少。文章的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)對幫助新船員掌握設(shè)備維修技巧有一定指導(dǎo)意義。

電氣系統(tǒng)故障檢測故障判斷

0引言

現(xiàn)如今，許多船員由院校畢業(yè)后直接來到船上工作，在經(jīng)歷了大量的理論教學(xué)之后，還欠缺進(jìn)一步處置故障的實(shí)踐運(yùn)用及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。因此，有必要對船舶電氣系統(tǒng)中易發(fā)生的故障以及故障產(chǎn)生的根本原因進(jìn)行分析，為后續(xù)更好排除故障積累經(jīng)驗(yàn)，為新船員盡快掌握機(jī)電設(shè)備維修管理提供學(xué)習(xí)方向。

1電氣系統(tǒng)的構(gòu)成

船舶電氣系統(tǒng)由3大部分組成，分別為船舶供電系統(tǒng)、船舶電站、船舶電網(wǎng)。若根據(jù)船舶設(shè)備的不同功能作用對其進(jìn)行劃分，那么它們可以進(jìn)一步地細(xì)分為如下6大系統(tǒng)：供電系統(tǒng)、主推進(jìn)裝置、系泊設(shè)備、照明系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)。

1.1船舶供電系統(tǒng)

船舶供電系統(tǒng)的作用是將其它能量轉(zhuǎn)變成為電能，并將電能傳輸至船舶電站。供電系統(tǒng)通常是由柴油機(jī)、汽輪機(jī)等原動機(jī)產(chǎn)生能量，帶動發(fā)電機(jī)組，由發(fā)電機(jī)組將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，然后通過電纜將電能傳輸至電站，為全船設(shè)備供電。

1.2船舶電站

船舶電站的即船舶的主配電板，部分自動化程度較高的船舶還包括電站自動管理系統(tǒng)，其主要作用是管理調(diào)節(jié)各發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定；同時負(fù)責(zé)向全船的電力輸出，管理電網(wǎng)負(fù)荷。

1.3船舶電網(wǎng)

船舶電網(wǎng)是指整個船舶所有用電設(shè)備包括發(fā)電機(jī)組、配電板在內(nèi)的電氣設(shè)備及電纜所構(gòu)成的電力網(wǎng)，電能通過電網(wǎng)進(jìn)行傳輸使用。根據(jù)用電設(shè)備的不同，船舶電網(wǎng)又可分為應(yīng)急電網(wǎng)、弱電電網(wǎng)、照明電網(wǎng)等。

2電氣系統(tǒng)常見故障及處理措施

電氣設(shè)備在長期運(yùn)行過程中，不可避免會出現(xiàn)各種故障，其故障原因也多種多樣，部分可能由其設(shè)計(jì)性能、材料或安裝工藝不完善導(dǎo)致；部分可能是人為操作管理不當(dāng)、或受海況影響導(dǎo)致。而設(shè)備不同故障原因?qū)е碌墓收犀F(xiàn)象也有不同，排除故障的方法手段也有區(qū)別，那么如何根據(jù)不同故障現(xiàn)象找出故障原因，解決問題、恢復(fù)設(shè)備運(yùn)行？下面就這些設(shè)備的常見故障進(jìn)行分析。

2.1主發(fā)電機(jī)故障

發(fā)電機(jī)是整個船舶電站的能量來源，承擔(dān)著全船供電的最重要任務(wù)。發(fā)電機(jī)通常運(yùn)行穩(wěn)定，其發(fā)生故障主要為發(fā)電機(jī)電壓不能建立、發(fā)電機(jī)絕緣不良及發(fā)電機(jī)逆功率等［2］。據(jù)船舶發(fā)電機(jī)資料，對其故障分析處理主要為以下幾個方面：

1）發(fā)電機(jī)運(yùn)行無法建立電壓：

此類故障出現(xiàn)時，通常伴隨聲光報警。其故障現(xiàn)象為：發(fā)電機(jī)的運(yùn)行達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，但是在報警時間內(nèi)卻無法建立起有效電壓。出現(xiàn)此類故障，其原因可能是發(fā)電機(jī)勵磁磁場失效、電子調(diào)壓器（AVR）故障或是集電環(huán)上的整流器損壞引起。其故障處理方法如下：

①磁場失磁：我船發(fā)電機(jī)配有專門勵磁發(fā)電機(jī)，其磁場由永磁鐵提供，若磁場失磁則需更換該永久磁鐵。

②AVR故障：AVR內(nèi)部構(gòu)成簡單，僅為若干控制模塊與一并聯(lián)電阻，出現(xiàn)故障后通常只需更換相應(yīng)故障模塊或電阻即可。

③整流器損壞：整流器位于發(fā)電機(jī)內(nèi)部集電環(huán)上，通常不易損壞，若出現(xiàn)故障，則需拆開發(fā)電機(jī)端，將故障整流器換新。

2）發(fā)電機(jī)絕緣不良

發(fā)電機(jī)出現(xiàn)絕緣不良情況時，主配電板絕緣檢測表即會出現(xiàn)聲光報警。絕緣故障的原因多種多樣，一方面發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中，若存在一些機(jī)械類故障，如冷卻水溫度過高、發(fā)電機(jī)軸承磨損等，會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組溫度過高，從而引起繞組絕緣下降或擊穿；另一方面，發(fā)電機(jī)也可能因受潮而使線路的絕緣性能降低［3］。

對于此類故障，主要重在平時的維護(hù)保養(yǎng)，經(jīng)常性地對發(fā)電機(jī)的空氣濾器進(jìn)行更換、對線路進(jìn)行絕緣檢查、及時清除發(fā)電機(jī)繞組上的灰塵和油漬，防止絕緣故障的發(fā)生。而一旦出現(xiàn)該故障，則需要立即停止發(fā)電機(jī)運(yùn)行，以絕緣表對該發(fā)電機(jī)的線路進(jìn)行排查，找出故障點(diǎn)并進(jìn)行線路包扎或更換。

3）發(fā)電機(jī)逆功率

逆功率是指發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)后未能向電網(wǎng)供電，反而由于自身電壓過低，從而使電網(wǎng)對其供電，使該發(fā)電機(jī)成為了消耗電能的電動機(jī)。此類故障主要發(fā)生在發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)操作過程中，并網(wǎng)操作時，若待并聯(lián)發(fā)電機(jī)電壓小于電網(wǎng)電壓或待并機(jī)的頻率低于電網(wǎng)頻率，并入電網(wǎng)后，由于增加負(fù)荷，該發(fā)電機(jī)電壓、頻率會進(jìn)一步下降，逆功率情況就會發(fā)生。對于船舶電站，該故障發(fā)生后，在3～10 s之內(nèi)即會出現(xiàn)逆功率保護(hù)，自動從電網(wǎng)斷開故障機(jī)組。

發(fā)電機(jī)逆功率故障的發(fā)生，通常是由于人員實(shí)施發(fā)電機(jī)并車是未按要求操作引起，屬于操作失誤。對于這一故障的預(yù)防處理，一是對操作人員專業(yè)素質(zhì)要求過硬，注重平時訓(xùn)練指導(dǎo)，避免誤操作；二是提前檢查、調(diào)試好每一臺發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)的設(shè)定參數(shù)，避免并車故障。

2.2主配電板故障

主配電板主要有4類故障，分別為主配電板絕緣及網(wǎng)絡(luò)絕緣報警、主配電板跳閘、主配電板拒動誤動及主配電板外部故障［4］。

1）主配電板跳閘

發(fā)電機(jī)主配電板跳閘，屬于少見故障，但若發(fā)生必會對全船用電造成極大影響，尤其在任務(wù)期間，更是必須保證杜絕此類故障發(fā)生。該故障主要電氣原因?yàn)榇箅娏鞫搪?，過載以及逆功率這三種情況。

對于此類故障，一是要防止電網(wǎng)過載；二是要經(jīng)常檢查電網(wǎng)絕緣，防止短路；三是對相應(yīng)斷路器的保護(hù)整定值進(jìn)行合理設(shè)置和調(diào)整。

2）主開關(guān)拒動誤動

其故障現(xiàn)象為：按下主開關(guān)閉合按鈕，命令信號燈亮起并持續(xù)3s后主開關(guān)仍未動作。若發(fā)生此類故障現(xiàn)象，首先要檢查開關(guān)本體是否有報警，對開關(guān)進(jìn)行復(fù)位；然后對開關(guān)是否接收到合閘信號進(jìn)行確認(rèn)；最后才對開關(guān)本體電路板是否故障進(jìn)行排查。

3）主配電板外部故障

此類故障應(yīng)在船舶設(shè)計(jì)之初就做好主配電板的防振、隔熱處理。

2.3電動機(jī)故障

當(dāng)電動機(jī)出現(xiàn)三相電壓不平衡，電壓高低異常、繞組短路、斷路等，容易引起電動機(jī)發(fā)熱、震動、溫升超限，電動機(jī)短時運(yùn)行就會冒出青煙，若不及時處理還會導(dǎo)致電動機(jī)軸承磨損。另外，風(fēng)扇損壞也會導(dǎo)致散熱不良引起電動機(jī)過熱燒壞。對于此種故障，重點(diǎn)是要做好日常的維護(hù)保養(yǎng)工作，確實(shí)認(rèn)真細(xì)致地檢查電動機(jī)絕緣、軸承的磨損狀態(tài)，確保運(yùn)行安全可靠。

3總結(jié)

本文介紹了船舶電氣系統(tǒng)的組成，對船舶電氣系統(tǒng)中主發(fā)電機(jī)、主配電板及電動機(jī)的常見故障現(xiàn)象、故障原因和處理方法進(jìn)行了歸納總結(jié)，為崗位人員在學(xué)習(xí)專業(yè)、實(shí)際維修中提供了方向和指引，對崗位人員在工作中如何處理故障具有一定指導(dǎo)意義。

［1]叢培亭.船舶電站［M］.北京:中國書籍出版社，2007.

［2]趙海.淺談小型船舶電氣設(shè)備故障的分析與處理［J］.交通科技，2009，237（06）:81-82.

［3]文元全.船舶電氣［M］.北京:人民交通出版社，2009.

［4]徐燕.船舶電氣系統(tǒng)組成及故障判斷處理研究［J］.科技信息，2011，（02）:324.

Analysis of Fault for Ship's Electrical System

Zhang Xiao，Hu Xuchang，Meng Haihui
（Offshore Measurement And Control Department of China satellite，Jiangyin 214431，Jiangsu，China）

The structure of ship's electrical system is introduced，and the common fault phenomena and the fault reasons normally occurred in the main generator，main distribution panels and motor，andthe corresponding fault elimination methods are presented.The article pays attention to the practical summary，and the theory analysis on the fault is less.The experience summary in the article is of certain guiding significance for helping the new crew to master the equipment maintenance skills.

electrical system；fault detecting；fault judgement

TM930

A

1003-4862（2016）07-0022-02

2015-12-15

張曉（1990-），男，助理工程師。研究方向：船舶動力工程。