探究船舶電站系泊調(diào)試

周士建

摘要：柴油發(fā)電機(jī)組是船用動(dòng)力設(shè)備之一。通過配電盤為所有電氣設(shè)備供電，保證船舶的正常運(yùn)行。雖然柴油發(fā)電機(jī)組在工廠做了常規(guī)試驗(yàn)，并出具相關(guān)調(diào)查機(jī)構(gòu)的合格證書，但動(dòng)蕩的過程中運(yùn)輸、裝卸，所以需要檢查柴油發(fā)電機(jī)組組裝后的完整度和設(shè)備的適用性，同時(shí)需要為船舶提供一套完整的工作記錄，所以柴油發(fā)電機(jī)組在裝船后所有需要做的測試。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī);絕緣;并聯(lián);靜態(tài)特性;動(dòng)態(tài)特性;

依據(jù)船舶電站系泊試驗(yàn)時(shí)的規(guī)范要求，從船舶電站調(diào)試的目的、內(nèi)容、方法、意義等內(nèi)容方面入手，結(jié)合船舶電站中在調(diào)試中遇到的實(shí)際問題，論述了在系泊試驗(yàn)時(shí)的步驟及必須注意的事項(xiàng)，確保船舶電站的質(zhì)量與運(yùn)行安全。

一、電站安全系統(tǒng)的調(diào)試

電站安裝完畢進(jìn)行調(diào)試之前，首先應(yīng)對(duì)安全系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，以確保調(diào)試過程的安全，依據(jù)是系泊試驗(yàn)大綱或柴油機(jī)說明書所規(guī)定的安全裝置的報(bào)警值。通常采用模擬方法模擬系統(tǒng)中的壓力溫度等熱工參數(shù)，當(dāng)任何一個(gè)參數(shù)達(dá)到設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，如滑油進(jìn)口壓力、預(yù)供滑油進(jìn)口壓力、燃油進(jìn)口壓力、淡水進(jìn)口壓力、起動(dòng)空氣進(jìn)口壓力、滑油進(jìn)口溫度、燃油粘度、淡水出口溫度、各缸排氣溫度、發(fā)電機(jī)增壓器排氣進(jìn)出口溫度、燃油漏泄管液位高、滑油油池液位低、滑油濾器壓差高、發(fā)電機(jī)繞組溫度高等，安全報(bào)警裝置應(yīng)立即發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。如系統(tǒng)中的參數(shù)再次偏離，達(dá)到設(shè)定的停車值時(shí)，有關(guān)的保護(hù)裝置應(yīng)啟動(dòng)，切斷原動(dòng)機(jī)的油路或氣路，使柴油機(jī)應(yīng)能立即自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。一般包括超速飛車保護(hù)停車、滑油低壓停車、冷卻水出口溫度大于等于95℃時(shí)停車、盤車裝置聯(lián)鎖、主配電板上或其它處所的緊急停車裝置動(dòng)作等。當(dāng)安全有了保證之后，可著手進(jìn)行電氣調(diào)試。

二、負(fù)荷試驗(yàn)的原理

所謂電站負(fù)荷試驗(yàn)是指外加一套能夠方便、快捷調(diào)節(jié)電阻和電抗的裝置，比如負(fù)荷缸（包括缸體、水電阻、電抗器、控制部件和連接電纜），實(shí)現(xiàn)對(duì)電站電壓、負(fù)載、轉(zhuǎn)速、并聯(lián)運(yùn)行等性能進(jìn)行測試的方法。水電阻能夠調(diào)節(jié)有功功率、電抗器能夠調(diào)節(jié)無功功率和功率因素，其原理如圖1所示。

1.負(fù)荷缸的連接方法。 把主配電板的匯流排改裝成兩個(gè)獨(dú)立的發(fā)電和配電兩部分（拆除連接匯流排）。將負(fù)載電纜從主配電板母排匯流排連接到碼頭負(fù)荷缸上。

2.水電阻負(fù)載。 水負(fù)載的極板間呈現(xiàn)電阻與極板間的距離成正比，與極板浸水面積成反比。要改變發(fā)電機(jī)負(fù)載電流大小，只要使用遙控裝置的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來升降極板以改變極板的浸水面積。水電阻與水溫有關(guān)，水溫越高，電阻越小。發(fā)電機(jī)進(jìn)行長時(shí)間負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)，為保證負(fù)載電流恒定不變，就要用連續(xù)進(jìn)冷水，出熱水的方法維持水溫，使水電阻值穩(wěn)定。

3.電抗器。 負(fù)荷試驗(yàn)所用電抗器主要分飽和電抗器和氣隙電抗器。飽和電抗器是一種帶直流勵(lì)磁電抗器，利用鐵磁材料的飽和特性，以較小的直流功率來控制較大的電流。直流控制繞組繞在鐵芯的中柱，交流繞組分繞兩側(cè)，兩個(gè)交流繞組可以串聯(lián)或并聯(lián)。任何一種聯(lián)接都應(yīng)保證中柱上交流磁通相抵消，控制繞組中不會(huì)感應(yīng)出交流電勢，這樣直流控制繞組勵(lì)磁通過磁化鐵芯可以改變交流繞組的電抗器;氣隙電抗器有一個(gè)可上下移動(dòng)的鐵芯，鐵芯移動(dòng)時(shí)使磁路氣隙改變，線圈電感也相應(yīng)發(fā)生變化。氣隙越大，電感越小，電抗也越大，負(fù)載無功電流越大，功率因素越低。

三、負(fù)荷試驗(yàn)

1.負(fù)荷試驗(yàn)。 負(fù)荷試驗(yàn)按表1進(jìn)行，在不同負(fù)荷下記錄發(fā)電機(jī)的電流、電壓、頻率。

2.調(diào)速特性試驗(yàn)。 用負(fù)荷缸緩慢加載到額定負(fù)載100%，突然將負(fù)載全部卸去，檢查柴油機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)值、穩(wěn)定前值、穩(wěn)定后值和穩(wěn)定所需時(shí)間，并全部記錄。然后將50%負(fù)載加上，穩(wěn)定后再加50%負(fù)載，檢查柴油機(jī)轉(zhuǎn)速變化情況和達(dá)到穩(wěn)定所需時(shí)間。柴油機(jī)瞬態(tài)調(diào)整率不大于10%，穩(wěn)態(tài)調(diào)速率不大于5%，穩(wěn)定時(shí)間小于5S，瞬態(tài)電壓調(diào)整范圍-15%—20%。

3.靜態(tài)電壓特性試驗(yàn)。 在額定負(fù)荷下，將電壓和頻率調(diào)至額定，功率因素0.85，按100%-75%-50%-25%-75%-100%的順序改變負(fù)荷。記錄各種工況下功率、電壓、電流、頻率和功率因素值，發(fā)電機(jī)靜態(tài)電壓調(diào)整率不應(yīng)超過額定電壓+-2.5%。

4.并聯(lián)運(yùn)行試驗(yàn)。 將運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)在50%額定負(fù)載時(shí)，電壓和頻率調(diào)到額定狀態(tài)，并入待并發(fā)電機(jī)。然后將各發(fā)電機(jī)負(fù)載調(diào)到額定75%作為起并點(diǎn)，按75%-50%-25%-50%-75%-100%-75%的順序改變負(fù)載進(jìn)行試驗(yàn)，每一負(fù)載點(diǎn)并聯(lián)運(yùn)行5Min。各發(fā)電機(jī)實(shí)際承擔(dān)的功率與按發(fā)電機(jī)額定功率分配比例計(jì)算所得功率之差，應(yīng)不超過額定有功功率+-15%，額定無功功率+-10%。

5.負(fù)載轉(zhuǎn)移試驗(yàn)。 將待并的發(fā)電機(jī)接入，與運(yùn)行的發(fā)電機(jī)做短時(shí)并聯(lián)運(yùn)行，做負(fù)載轉(zhuǎn)移，檢查發(fā)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)移的可靠性。

四、保護(hù)裝置的調(diào)整

1.過載保護(hù)動(dòng)作值的整定。將保護(hù)裝置整定在發(fā)電機(jī)額定電流的125-135%，延時(shí)繼電器調(diào)整在15-30秒，當(dāng)電流超過整定值時(shí)，保護(hù)裝置開始動(dòng)作。

2.失壓保護(hù)動(dòng)作值的整定?？衫每諝鈹嗦菲鞯牡蛪好摽劬€圈。當(dāng)發(fā)電機(jī)不發(fā)電時(shí)，斷路器若在合閘狀態(tài)，則瞬時(shí)動(dòng)作;當(dāng)電壓降至額定電壓的70%-35%時(shí)，應(yīng)經(jīng)系統(tǒng)選擇性保護(hù)要求延時(shí)后，方能動(dòng)作，一般整定在80%-70%之內(nèi)。

3.逆功率保護(hù)動(dòng)作值的整定。發(fā)電機(jī)是否出現(xiàn)逆功率由逆功率繼電器檢測。整定值一般按發(fā)電機(jī)額定功率的8%-15%整定，延時(shí)時(shí)間在3-10秒，當(dāng)逆功率超過整定值并持續(xù)時(shí)間較長時(shí)，保護(hù)裝置開始動(dòng)作。

4.短路保護(hù)動(dòng)作值的整定。利用過電流脫扣特性的順時(shí)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)的短路保護(hù)。始動(dòng)值為發(fā)電機(jī)額定電流的200-250%。由于時(shí)間太短，通常采用模擬的方法，時(shí)間一般為0.12-0.43秒。

5.優(yōu)先自動(dòng)卸載。為確保發(fā)電機(jī)組能連續(xù)可靠的運(yùn)行，在負(fù)荷連續(xù)上升過程中或接近發(fā)電機(jī)額定功率的供電負(fù)荷之前或在規(guī)定延時(shí)后，將對(duì)船舶航行安全并非十分重要的設(shè)備電源切斷，以減輕負(fù)荷，使該發(fā)電機(jī)組繼續(xù)運(yùn)行，提高電力系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。具體利用空氣斷路器的長延時(shí)繼電器的動(dòng)作特性來完成。整定值為發(fā)電機(jī)額定功率的100-110%時(shí)，延時(shí)時(shí)間一般整定在10秒，當(dāng)發(fā)電機(jī)過載時(shí)，線圈開始動(dòng)作，利用自動(dòng)卸載或分級(jí)卸載來保護(hù)發(fā)電機(jī)的正常工作。

四、并聯(lián)運(yùn)行調(diào)試

1.船舶在正常營運(yùn)期間，有時(shí)候使用的輔助動(dòng)力設(shè)備比較多，單機(jī)不能承擔(dān)或發(fā)電機(jī)輪流工作轉(zhuǎn)換時(shí)，為保證不間斷供電，不可能停下來轉(zhuǎn)換，這時(shí)通過并聯(lián)運(yùn)行，進(jìn)行負(fù)載轉(zhuǎn)移。所以，當(dāng)船上裝有兩臺(tái)以上的發(fā)電機(jī)時(shí)就需要做并聯(lián)運(yùn)行試驗(yàn)。根據(jù)并聯(lián)要求，并聯(lián)運(yùn)行要做好如下工作：核對(duì)同步指示裝置、并車試驗(yàn)、負(fù)載轉(zhuǎn)移試驗(yàn)、并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)定性與負(fù)載均勻分配試驗(yàn)、并聯(lián)運(yùn)行的負(fù)載分配分為無功功率分配和有功功率分配兩個(gè)部分。希望無功功率按比例分配，是為了充分利用并聯(lián)各臺(tái)發(fā)電機(jī)所能供給的電流;希望有功功率按比例分配是為了充分利用并聯(lián)發(fā)電機(jī)原動(dòng)機(jī)的功率，這都有助于增強(qiáng)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

2.其它環(huán)節(jié)的試驗(yàn)。船舶電站的調(diào)試還包括其它一些環(huán)節(jié)的試驗(yàn)，如：聯(lián)鎖檢查，包括主配電板與應(yīng)急配電板、岸電、小應(yīng)急充放電板的聯(lián)鎖及發(fā)電機(jī)主開關(guān)與空間加熱器的聯(lián)鎖;岸電相序保護(hù);配電板上各開關(guān)容量及接線正確性檢查;配電板上信號(hào)指示燈;部分開關(guān)（如風(fēng)油開關(guān)等）的應(yīng)急切斷檢查;重載問詢試驗(yàn);順序起動(dòng)試驗(yàn)等項(xiàng)目。

總之，在船舶電站調(diào)試時(shí)做的大量工作將力爭使每項(xiàng)指標(biāo)都能合乎要求，不過在航行試驗(yàn)前及航行期間，還需起動(dòng)船上最大容量的電動(dòng)機(jī)，觀察實(shí)際電網(wǎng)的運(yùn)行以及對(duì)其它設(shè)備的影響，并記錄最大起動(dòng)電流、電網(wǎng)電壓下降、頻率變化等情況，確保整個(gè)電站系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

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