船舶電氣系統(tǒng)故障診斷方法探析

張勇

摘 要：船舶電氣設(shè)備作為船舶動(dòng)力控制的核心，主要為甲板機(jī)械、艙室機(jī)械、相關(guān)控制系統(tǒng)提供電力保證。如果船舶電氣設(shè)備系統(tǒng)得到了穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行，有助于推動(dòng)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。所以，有必要對(duì)現(xiàn)在船舶的電氣設(shè)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的分析，分析出其中的不安全因素，同時(shí)制定設(shè)備故障的檢修和維護(hù)方法，不但保證了船舶行業(yè)的安全性，而且為船舶電氣設(shè)備的檢修和維護(hù)提供支持。

關(guān)鍵詞：船舶；電氣系統(tǒng)；故障；診斷；方法

1 導(dǎo)言

當(dāng)前，我國(guó)船舶建造水平日益提高，自動(dòng)化和電氣化水平提升。船舶當(dāng)中也開(kāi)始應(yīng)用越來(lái)越多的電氣設(shè)備，但是電氣設(shè)備本身就有著非常強(qiáng)的復(fù)雜性，若電氣設(shè)備出現(xiàn)故障，對(duì)故障的排查和檢修需要較長(zhǎng)的時(shí)間。因此，若想保障船舶的安全，必須對(duì)船舶上的所有設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，對(duì)易損壞設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，分析故障原因，及時(shí)作出應(yīng)對(duì)措施，保障船舶安全。

2 船舶電氣系統(tǒng)的組成

2.1船舶電站

把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能是船舶電站系統(tǒng)的核心本質(zhì)，它是維持船舶電氣正常運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)設(shè)備，它的結(jié)構(gòu)主要由：原動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)組、配電板等結(jié)構(gòu)組成，其中原動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)將化學(xué)材料燃燒后的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能力，從而帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)完成運(yùn)行。在原動(dòng)機(jī)的作用下發(fā)電機(jī)組通過(guò)電磁感應(yīng)效應(yīng)完成了電能轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的電能經(jīng)過(guò)配電板向外送電，電氣系統(tǒng)分配電能并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)控。原動(dòng)機(jī)的種類根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為柴油機(jī)、燃?xì)獾阮愋停l(fā)電機(jī)組通常包括：柴油發(fā)電機(jī)組、燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組或是汽輪發(fā)電機(jī)組等類型。

2.2船舶電力網(wǎng)

電能要最大化被電氣設(shè)備使用，就必須完成船舶的供配電工作，主要依靠電力網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。電力網(wǎng)的設(shè)置依據(jù)通常為電氣設(shè)備的終端負(fù)荷位置，其思路是船舶以電站的配電板為起始端，然后向外進(jìn)行不同類型、不同截面電纜的電力傳輸，最后經(jīng)過(guò)分配電裝置完成電力分配，這樣的電氣設(shè)備之間形成的網(wǎng)絡(luò)就被稱為船舶電力網(wǎng)。按照電力網(wǎng)的功能進(jìn)行劃分，船舶電力網(wǎng)主要包含了船舶動(dòng)力供電、船舶照明供電、應(yīng)急供電、弱電裝置和備用電力網(wǎng)等。

2.3電氣負(fù)載

電氣負(fù)載主要衡量的是船舶電氣設(shè)備對(duì)電能的消耗。主要包括：電動(dòng)機(jī)動(dòng)力負(fù)載、單線負(fù)載、測(cè)量設(shè)備負(fù)載等。

3 船舶電氣自動(dòng)化的現(xiàn)狀

在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，我國(guó)逐漸解放了人工勞動(dòng)力，尤其是在船舶行業(yè)，其自動(dòng)化水平在不斷提升。現(xiàn)階段來(lái)看，我國(guó)船舶電氣的自動(dòng)化得到了有效實(shí)施，在諸多環(huán)節(jié)的運(yùn)行中，都呈現(xiàn)了自動(dòng)化的形式。在各個(gè)環(huán)節(jié)中，分為許多的區(qū)域，其管理、操作都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，在很大程度上，為船舶運(yùn)行打下了基礎(chǔ)，使船舶運(yùn)行更安全、更可靠。相對(duì)船舶電氣的自動(dòng)化水平的不斷提高，設(shè)備的工作效率也有所提升，在這樣的情況下，我國(guó)經(jīng)濟(jì)也加快了前進(jìn)的步伐。對(duì)于船舶電氣自動(dòng)化，在諸多的環(huán)節(jié)中都會(huì)得到應(yīng)用，例如：行駛、裝運(yùn)，以及卸載、管理等，在這些環(huán)節(jié)中，通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)，可以有效地管理相應(yīng)的工作，而且，總工作站可以及時(shí)掌握相關(guān)情況，做出正確的操控，并將相關(guān)情況進(jìn)行整理，從而在整體上，構(gòu)建出一個(gè)綜合性、一體化的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)。通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用，為船舶業(yè)提供了極大的便利。不過(guò)，還需要進(jìn)一步提升系統(tǒng)的可靠性，需要有效排出設(shè)備故障，保證船舶長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行。如今，全球船舶電氣自動(dòng)化都是一個(gè)熱門(mén)的話題，各國(guó)都在積極研發(fā)自動(dòng)化技術(shù)，以此來(lái)為船舶電氣的安全、高效提供可靠的保障。即使這樣，在其自動(dòng)系統(tǒng)方面，還很多隱患沒(méi)有得到妥善處理，設(shè)備故障頻頻出現(xiàn)，嚴(yán)重阻礙船舶電氣行業(yè)的發(fā)展?？梢?jiàn)，我國(guó)需要重點(diǎn)提升電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，進(jìn)而改變現(xiàn)狀。

4 常見(jiàn)船舶電氣設(shè)備故障

4.1主配電板故障

主配電板是船只電力配置的監(jiān)控中心，主配電板上方有開(kāi)關(guān)、電表、指示燈等。發(fā)電機(jī)與配電板間的協(xié)調(diào)配和，是通過(guò)主開(kāi)關(guān)來(lái)控制的，如果主開(kāi)關(guān)合不上出現(xiàn)了故障，需要檢查是否出現(xiàn)脫扣過(guò)載等問(wèn)題；如果合上主開(kāi)關(guān)后沒(méi)有電流，需要檢測(cè)是否因?yàn)殚_(kāi)關(guān)接觸不良、或負(fù)載過(guò)大導(dǎo)致短路等原因，如果是過(guò)載導(dǎo)致短路跳閘等，需要及時(shí)調(diào)整負(fù)載量，保證供電安全。

4.2發(fā)電機(jī)常見(jiàn)故障

因?yàn)榘l(fā)電機(jī)會(huì)在較長(zhǎng)的時(shí)間處于非工作狀態(tài)，所以容易出現(xiàn)內(nèi)部電刷滑環(huán)接觸不良的問(wèn)題，同時(shí)勵(lì)磁機(jī)也容易出現(xiàn)故障從而也會(huì)導(dǎo)致電磁場(chǎng)失磁。若不能產(chǎn)生勵(lì)磁，電壓也無(wú)法轉(zhuǎn)換成電流，所以也就影響了其自身的效果。如果發(fā)電機(jī)其中的一個(gè)部分出現(xiàn)參數(shù)錯(cuò)誤，會(huì)使得發(fā)電機(jī)產(chǎn)生逆功率的現(xiàn)象，若沒(méi)有及時(shí)采取有效措施進(jìn)行發(fā)電機(jī)養(yǎng)護(hù)，就會(huì)影響到內(nèi)部絕緣體的絕緣性。此外發(fā)電機(jī)內(nèi)部還容易受潮，影響其絕緣的效果。此外還要注意設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中是否出現(xiàn)了發(fā)電機(jī)線路斷開(kāi)的問(wèn)題。其次，發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行的情況下，因?yàn)殡娏υO(shè)備不能提供足夠高的電壓，因此系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)異常的現(xiàn)象，通常其主要表現(xiàn)為設(shè)備的電壓明顯處于非正常狀態(tài)。

4.3船舶接觸器和繼電器故障

船舶接觸器和繼電器是由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置以及輔助部件組成，接觸器經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)：觸頭接觸不良、觸頭難以回彈或回彈時(shí)間長(zhǎng)、設(shè)備噪音大、電圈過(guò)熱、觸頭損壞等問(wèn)題。當(dāng)出現(xiàn)上述情況時(shí)，檢修人員應(yīng)該首先檢查供電設(shè)備的電壓是否穩(wěn)定、保證觸頭回彈的彈簧是不是正常工作，檢查觸頭表面是否存在嚴(yán)重的腐蝕、磨損，同時(shí)對(duì)鐵芯的兩極進(jìn)行檢查，主要檢查鐵芯上是否有污物、線圈是否存在斷線等問(wèn)題。通常情況下，觸頭出現(xiàn)問(wèn)題經(jīng)常表現(xiàn)為：觸頭長(zhǎng)時(shí)間不動(dòng)作、觸頭卡頓、延時(shí)反應(yīng)等。

5 船舶電氣系統(tǒng)故障診斷方法

5.1硬件替換法

在初步確定故障的具體位置后，通常采取硬件替換的方式來(lái)處理。在已確定的故障位置進(jìn)行故障零件的替換，從而確定這一故障是否為設(shè)備的主要故障。如果更換之后，設(shè)備的性能得以恢復(fù)，說(shuō)明之前確定的故障位置和故障類型就是主要的故障。而如果無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，則應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行故障排查，直至找到出現(xiàn)故障的根源所在。硬件替換方式相對(duì)比較方便，但是其效率相對(duì)較低。對(duì)于緊急的故障無(wú)法進(jìn)行及時(shí)有效的處理。此外還需要在船舶上有足夠多的硬件設(shè)備，因此這種方式一般應(yīng)用在非緊急故障的處理中。

5.2電路檢驗(yàn)法

除以上較為直觀的排查設(shè)備故障的方法之外，也可以采用替代法、短路法來(lái)進(jìn)行排查。比如，在排查過(guò)程中對(duì)某一部件或電路板有懷疑，可以選擇使用一個(gè)新的電路板或部件進(jìn)行替代，看替代之后設(shè)備是否仍舊出現(xiàn)問(wèn)題來(lái)進(jìn)行排查，如果問(wèn)題仍然存在則該部件完好，若問(wèn)題解決了，則是該部件出現(xiàn)了問(wèn)題。除此之外，如果對(duì)故障設(shè)備中的接觸器或繼電器的觸電問(wèn)題進(jìn)行排查，可以使用短接的方法進(jìn)行排查如果短接之后問(wèn)題仍然存在，則不是該觸電故障，若故障消失則是該觸電問(wèn)題，同時(shí)需要注意，當(dāng)排查完觸電問(wèn)題后應(yīng)該及時(shí)拆掉連接線，不可以使用導(dǎo)線當(dāng)做開(kāi)關(guān)和接觸點(diǎn)，因?yàn)槿菀壮霈F(xiàn)短路、熔斷等會(huì)造成更大打的損壞。最后，確定故障部位后進(jìn)行檢修調(diào)整，修好設(shè)備。

5.3經(jīng)驗(yàn)排除法

作為船舶電氣設(shè)備檢查與維修的核心內(nèi)容，經(jīng)驗(yàn)排除法是解決船舶電氣設(shè)備故障最有效的方法，這種方法主要依賴技術(shù)人員的工作經(jīng)驗(yàn)，積累經(jīng)驗(yàn)的一般做法是，技術(shù)人員應(yīng)該及時(shí)做好故障現(xiàn)象和排除過(guò)程的相應(yīng)記錄，善于歸納并能夠總結(jié)出維修檢查中出現(xiàn)的各種問(wèn)題的原因，從而達(dá)到能夠及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中常出現(xiàn)的故障目的，并能夠及時(shí)采取合適的方法進(jìn)行排除。

結(jié)語(yǔ)：當(dāng)前，我國(guó)的船舶行業(yè)發(fā)展迅速，同時(shí)其在發(fā)展中也逐漸應(yīng)用了多個(gè)現(xiàn)代化技術(shù)，因此船舶制造水平也越來(lái)越高。如果設(shè)備故障得到妥善解決，不僅解放了大量的勞動(dòng)力，還可以使管理模式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，讓船舶自動(dòng)化得到更好的發(fā)展。

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