船舶電氣設(shè)備故障及其對(duì)策分析

江東坡

（南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司，江蘇 南通 226000）

船舶電氣設(shè)備故障及其對(duì)策分析

江東坡

（南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司，江蘇 南通 226000）

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平飛速發(fā)展，我國(guó)在船舶制造領(lǐng)域也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，船舶電氣設(shè)備的自動(dòng)化程度也越來(lái)越高。船舶電氣設(shè)備作為船舶的重要組成部分，其對(duì)船舶的安全航行起著至關(guān)重要的作用。因此，只有弄懂了船舶電氣設(shè)備的相關(guān)概念，掌握了船舶電氣設(shè)備常見(jiàn)故障的分析及應(yīng)對(duì)措施，才能確保船舶的平穩(wěn)運(yùn)行。

船舶；電氣設(shè)備；故障

船舶電氣設(shè)備作為船舶的重要組成部分，其對(duì)船舶的安全航行起著至關(guān)重要的作用。遠(yuǎn)洋船舶長(zhǎng)期在海上航行，遠(yuǎn)離大陸，遇到緊急情況時(shí)缺少必要的技術(shù)支援，同時(shí)，海上環(huán)境復(fù)雜，濕度較大。船舶電氣設(shè)備經(jīng)常受到船舶震動(dòng)、鹽分侵蝕等因素的影響，容易發(fā)生電氣設(shè)備故障。為確保船舶安全穩(wěn)定的運(yùn)行，船舶機(jī)電維護(hù)人員需要迅速發(fā)現(xiàn)船舶電氣故障，分析故障原因，及時(shí)采取對(duì)策處理電氣設(shè)備故障。本文將系統(tǒng)介紹船舶電氣設(shè)備的相關(guān)知識(shí)，有助于提高機(jī)電維護(hù)人員對(duì)船舶電氣設(shè)備故障的分析水平，有利于電氣設(shè)備檢修維護(hù)工作的開(kāi)展。

1 船舶電氣系統(tǒng)的構(gòu)成

1.1 船舶電站

船舶電站是船舶電氣系統(tǒng)的重要組成部分，它可以為全船持續(xù)不斷地供應(yīng)電能。船舶電站是由原動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器和配電板等相關(guān)設(shè)備組成的。發(fā)電機(jī)組是船舶電站最為重要的裝置，它將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電能通過(guò)配電板來(lái)控制及調(diào)配。目前大多數(shù)船舶多使用柴油機(jī)作為發(fā)電機(jī)組的原動(dòng)機(jī)，設(shè)置2至3臺(tái)發(fā)電機(jī)組，由單獨(dú)設(shè)置的高速柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)，為船舶提供動(dòng)力通過(guò)船上的變壓器調(diào)節(jié)電壓等級(jí)，供船舶日常使用。為了使船舶在航運(yùn)、停泊、應(yīng)急情況等不同工況下能夠連續(xù)進(jìn)行供電，船舶一般配置以下幾種電站：①主電站，正常情況下向全船供電；②靠泊電站，靠泊狀態(tài)且沒(méi)有岸電供應(yīng)時(shí)，給船舶供電；③應(yīng)急電站，在緊急情況下，給船舶必要的設(shè)備供電；④特殊電站，向全船的助航設(shè)備（雷達(dá)、測(cè)深儀、測(cè)速儀等）供電，同時(shí)需要滿足穩(wěn)壓、穩(wěn)頻的特殊要求。

1.2 船舶電力網(wǎng)

船舶電力網(wǎng)是船舶電氣系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，電力網(wǎng)將船舶電站所產(chǎn)生的電能通過(guò)電纜的傳輸，經(jīng)過(guò)配電板、分配電箱等電力分配裝置，運(yùn)送至全船各個(gè)用電裝置處。船舶電力網(wǎng)的最基本要求就是安全可靠，即使在船舶電力網(wǎng)發(fā)生故障或發(fā)生局部故障的情況下，仍能保證對(duì)相關(guān)電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)供電，并限制故障的進(jìn)一步發(fā)展，將故障的影響控制在最小范圍內(nèi)。船舶電力網(wǎng)根據(jù)供電類型可分為以下幾種：

①船舶電力網(wǎng)，由主配電板供電，供應(yīng)船上各類輔機(jī)的電力拖動(dòng)；②照明電網(wǎng)，供應(yīng)船舶的照明使用；③弱電裝置電網(wǎng)，供應(yīng)給車鐘、舵角指示、電話等設(shè)備使用；④應(yīng)急電網(wǎng)，供應(yīng)船舶的應(yīng)急照明和應(yīng)急動(dòng)力（如2號(hào)舵機(jī)電源）使用；⑤其他裝置電網(wǎng)，供應(yīng)給充電設(shè)備、莫斯燈使用。

2 船舶電氣系統(tǒng)常見(jiàn)故障及原因分析

2.1 發(fā)電機(jī)故障

（1）發(fā)電機(jī)失壓。發(fā)電機(jī)啟動(dòng)初始階段，原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速已達(dá)到額定值，但發(fā)電機(jī)無(wú)法建立電壓。產(chǎn)生這種故障的原因一般為磁場(chǎng)失磁，可以試著按充磁按鈕，恢復(fù)電壓。

（2）發(fā)電機(jī)電壓異常。發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電壓突然出現(xiàn)電壓波動(dòng)過(guò)大或者失去電壓。產(chǎn)生這種故障的原因一般是由于發(fā)電機(jī)的自動(dòng)恒壓勵(lì)磁裝置異常工作。

（3）發(fā)電機(jī)逆功率。當(dāng)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，其中一臺(tái)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，逆功率保護(hù)在3-10秒內(nèi)發(fā)生。產(chǎn)生這種故障的原因可能是并車參數(shù)有誤。

（4）發(fā)電機(jī)絕緣不良。發(fā)電機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)電纜線松動(dòng)、發(fā)電機(jī)受潮、發(fā)電機(jī)機(jī)械性損傷，都會(huì)使絕緣電阻值降低，這也是發(fā)電機(jī)常見(jiàn)的故障。

2.2 主配電板故障

（1）主配電板跳閘故障。過(guò)流、過(guò)載、逆功率、失壓都會(huì)引起主配電板空氣開(kāi)關(guān)的跳閘。針對(duì)這些情況，要根據(jù)船舶電站的實(shí)際情況進(jìn)行負(fù)荷卸載，確保勵(lì)磁恒壓裝置的可靠工作是防止主配電板跳閘的主要手段。

（2）主配電板不合閘故障。當(dāng)主配電板的合閘信號(hào)正常發(fā)出3秒后，因主配電板空氣開(kāi)關(guān)機(jī)械故障或電氣問(wèn)題無(wú)法合閘。當(dāng)額定轉(zhuǎn)速達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，5秒內(nèi)電壓不能達(dá)到額定電壓的95%，當(dāng)自動(dòng)同步系統(tǒng)命令信號(hào)發(fā)出60秒后，自動(dòng)同步并車仍舊不能夠?qū)崿F(xiàn)，可在主配電板上將自動(dòng)運(yùn)行模式修改為手動(dòng)運(yùn)行模式，采用手動(dòng)并車的方式操作。

（3）勵(lì)磁調(diào)速系統(tǒng)故障。當(dāng)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，有功功率平均供電，電流出現(xiàn)較大差異，系統(tǒng)無(wú)法平穩(wěn)分配無(wú)功功率。當(dāng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)供電時(shí)，端部電壓受到較大的電流沖擊，導(dǎo)致電壓相等的條件不能夠滿足，手動(dòng)并車或自動(dòng)并車的功能就會(huì)受到較大影響。

2.3 電動(dòng)機(jī)故障

電動(dòng)機(jī)故障常常會(huì)出現(xiàn)高溫預(yù)警現(xiàn)象，電源電壓波動(dòng)、三相電壓不均衡，電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組短路，勵(lì)磁繞組碰地都會(huì)導(dǎo)致溫度超過(guò)預(yù)定值，如果沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，設(shè)備繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部就會(huì)冒煙，發(fā)生嚴(yán)重的故障。所以在船舶運(yùn)行過(guò)程中要做好設(shè)備的冷卻工作，同時(shí)還需要用點(diǎn)溫計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)量電動(dòng)機(jī)溫度，以此判斷電動(dòng)機(jī)是否有發(fā)生故障的可能。

2.4 船舶電網(wǎng)系統(tǒng)故障

（1）電氣系統(tǒng)接地故障。船舶電氣系統(tǒng)發(fā)生接地故障，船舶電力網(wǎng)線在使用的過(guò)程中，會(huì)造成接地故障。船舶由于震動(dòng)、外力拉扯、電纜外皮摩擦，而導(dǎo)致電纜的絕緣外皮發(fā)生磨損，導(dǎo)致電纜的絕緣性大幅降低，從而發(fā)生故障。

（2）熱繼電器故障。熱繼電器在電路回路中主要起過(guò)載保護(hù)作用，熱繼電器上的電流設(shè)定值與被保護(hù)電機(jī)的額定電流值要基本一致。熱繼電器在電路回路中的故障主要體現(xiàn)為：用電設(shè)備正常，熱繼電器頻繁動(dòng)作。這種情況發(fā)生的原因?yàn)椴捎玫臒崂^電器設(shè)定電流值小于被保護(hù)電機(jī)額定電流值，應(yīng)重新調(diào)整熱繼電器上的電流值。熱繼電器不動(dòng)作，電機(jī)燒毀。這種情況發(fā)生的原因?yàn)殡娏鬟^(guò)大，瞬間擊穿電機(jī)設(shè)備。熱繼電器已松動(dòng)沒(méi)有完全插牢或熱繼電器端頭已變形老化導(dǎo)致未起到保護(hù)作用。

3 船舶電氣系統(tǒng)故障處理原則

（1）安全原則。在對(duì)船舶電氣故障檢修前，必須將所有電源全部切斷，并在所檢修的工作區(qū)域內(nèi)設(shè)置安全警告標(biāo)志。在進(jìn)行電氣設(shè)備檢修作業(yè)時(shí)，嚴(yán)禁帶電作業(yè)。在檢修過(guò)程中，應(yīng)保證應(yīng)急電源的可靠供電，確保檢修區(qū)域照明充足。如果船舶在航行過(guò)程中，必須要帶電檢修時(shí)，必須確保有兩人以上協(xié)同作業(yè)，并做好監(jiān)護(hù)應(yīng)急處置措施。

（2）順序原則。在對(duì)船舶電氣故障進(jìn)行檢修時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵循相應(yīng)的順序進(jìn)行檢修，既可保證檢修時(shí)的安全系數(shù)，也可以提高檢修時(shí)的作業(yè)效率。①先易后難原則。在檢修電氣設(shè)備故障時(shí)，要先處理簡(jiǎn)單、直觀的故障，后處理困難、棘手的故障。②由外到內(nèi)原則。在不拆解電氣設(shè)備的前提下，先對(duì)電氣設(shè)備的外部故障進(jìn)行排查，以縮小檢修故障的范圍。③先動(dòng)態(tài)后靜態(tài)原則。先檢查處于工作狀態(tài)下的電氣設(shè)備，確保其正常工作后，再去對(duì)非運(yùn)行的電氣設(shè)備進(jìn)行檢查。④先機(jī)械后電氣原則。如果電氣設(shè)備是機(jī)械和電氣的復(fù)合型設(shè)備，機(jī)械故障往往是導(dǎo)致電氣設(shè)備系統(tǒng)故障產(chǎn)生的原因，所以就要先檢查機(jī)械故障，后檢查電氣故障。

4 船舶電氣系統(tǒng)故障判斷依據(jù)

（1）通過(guò)觀測(cè)判斷故障。通過(guò)觀察電氣設(shè)備的外部是否發(fā)生形變和監(jiān)測(cè)電氣設(shè)備表面的參數(shù)儀表來(lái)判斷電氣設(shè)備是否發(fā)生了故障。檢測(cè)電氣設(shè)備表面的儀表所示參數(shù)，可以清晰地對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)了解。如需要對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行檢修，首先應(yīng)觀察電氣設(shè)備的元器件是否產(chǎn)生形變。

（2）通過(guò)聲音判斷故障。通過(guò)聲音變化也是可以判斷電氣設(shè)備是否發(fā)生了故障。如電氣設(shè)備正常運(yùn)行，聲音是規(guī)律均勻的，如發(fā)生故障時(shí)，聲音就會(huì)出現(xiàn)異響。

（3）通過(guò)氣味判斷故障。通過(guò)電氣設(shè)備發(fā)出的氣味也可以判斷電氣設(shè)備是否發(fā)生了故障。電氣設(shè)備的表面使用絕緣體材料包裹，在電氣設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)下，溫度是不會(huì)超過(guò)絕緣材料的允許范圍，所以不會(huì)產(chǎn)生異常氣味。但是，電氣設(shè)備發(fā)生短路、過(guò)載等情況時(shí)，溫度急速升高，超過(guò)絕緣材料允許范圍，造成絕緣材料表面焦熔，會(huì)散發(fā)出焦味。如果電氣設(shè)備散發(fā)出焦糊味，說(shuō)明肯定出現(xiàn)了故障。

（4）通過(guò)儀器來(lái)判斷故障。借助各種測(cè)量?jī)x器可以判斷電氣設(shè)備是否發(fā)生了故障。船舶進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，機(jī)電維護(hù)人員需要定時(shí)對(duì)船上運(yùn)行的電氣設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。用鉗型電流表測(cè)量實(shí)際電流，用絕緣表測(cè)量阻值，用萬(wàn)用表測(cè)量實(shí)際電壓。如實(shí)際參數(shù)與額定參數(shù)產(chǎn)生較大差異，即電氣設(shè)備發(fā)生了故障。

5 船舶電氣系統(tǒng)故障處理對(duì)策

（1）積累經(jīng)驗(yàn)。對(duì)船舶電氣設(shè)備的使用和維修積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。做好日常電氣設(shè)備的保養(yǎng)維修記錄，對(duì)電氣設(shè)備易發(fā)生的故障原因做好總結(jié)分析。檢修時(shí)多利用檢測(cè)儀器，根據(jù)測(cè)量的實(shí)際參數(shù)，以此推測(cè)故障的原因，縮小檢查范圍。

（2）替換設(shè)備。如判斷為某一塊電路板發(fā)生故障時(shí)，可將問(wèn)題電路板拆下，將同樣型號(hào)的備件替換上，觀測(cè)故障是否被排除，如故障解決，則判斷為該電路板故障，如仍存在故障，則需要繼續(xù)判斷排除故障。

（3）短路設(shè)備。繼電器、接觸器組成了船舶控制電路的回路。當(dāng)某一處觸點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，可用黃綠短接線將該觸點(diǎn)短接，如設(shè)備能正常運(yùn)行，則故障排除，表明該觸點(diǎn)存在接觸不良或觸頭老化的問(wèn)題。但是，此方法僅僅是排除設(shè)備故障的臨時(shí)對(duì)策，切不可將短接線作為電路回路中的開(kāi)關(guān)使用。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代船舶技術(shù)水平的飛速發(fā)展，船舶電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化水平也越來(lái)越高，隨之而來(lái)的船舶電氣設(shè)備發(fā)生故障的頻率也隨之提升，從而加大了對(duì)船舶電氣設(shè)備的檢修難度。本文系統(tǒng)介紹了船舶電氣系統(tǒng)的的構(gòu)成，分析了船舶電氣系統(tǒng)常見(jiàn)的故障及產(chǎn)生原因，并且介紹了船舶電氣系統(tǒng)故障的處理原則和對(duì)策。希望可以在船舶的日常維護(hù)和電氣設(shè)備的檢修方面給予機(jī)電維護(hù)人員一些參考。

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U665

A

1006—7973（2017）10-0018-02

10.13646/j.cnki.42-1395/u.2017.10.007