船舶電氣系統(tǒng)故障和保障措施的分析

周均怡 陳偉 潘銀飛

摘 要：船舶電氣系統(tǒng)故障的出現(xiàn)將在極大程度上對船舶的正常運(yùn)行造成影響，為減免因船舶電氣故障而給船舶帶來的損失，本文重點(diǎn)就“船舶電氣系統(tǒng)故障和保障措施的分析”這一話題展開了探討，就船舶電氣系統(tǒng)日常運(yùn)行過程中所存在的系統(tǒng)故障進(jìn)行分析，為找尋更為合適的電氣系統(tǒng)維修手段積累經(jīng)驗(yàn)，以此來實(shí)現(xiàn)提升船舶電氣設(shè)備安全性的根本目的。

關(guān)鍵詞：船舶;電氣系統(tǒng);故障;保障措施

中圖分類號：U665? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）06-0105-03

1船舶電氣系統(tǒng)故障概述

船舶電氣系統(tǒng)是船舶中極為重要的一部分，通過對其功能進(jìn)行劃分，我們大致可以將其劃分為9種，其分別是船舶電力系統(tǒng)、船舶電力推進(jìn)裝置以及照明系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)等。其中，船舶電力系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，從而為船舶中的各類用電器提供電能，而電力推進(jìn)裝置則主要負(fù)責(zé)為船舶行駛提供充足的動(dòng)力支持。船舶中的照明系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)與導(dǎo)航系統(tǒng)則主要負(fù)責(zé)為船舶提供照明、無線電通話以及內(nèi)部通訊與導(dǎo)航等。雖然隨著船舶電氣系統(tǒng)的逐步發(fā)展，其供電過程中的安全性與供電效率均有了一定的提升，但其船舶電氣系統(tǒng)在長期使用的過程中難免會出現(xiàn)一些故障。這些電氣系統(tǒng)故障的出現(xiàn)不僅僅可能會對船舶的正常行駛造成一定的影響，甚至還有可能會導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，從而對船舶中工作人員的生命健康安全造成威脅。因此為避免此類現(xiàn)象的出現(xiàn)，我們首先需要對船舶電氣系統(tǒng)使用中所常見的故障進(jìn)行了解。首先，船舶電氣系統(tǒng)在日常使用中最為常見的故障便是電磁安全隱患。導(dǎo)致這一故障的主要原因是外界環(huán)境因素的影響，船舶在行駛的過程中難免會遇到一些極端天氣，這類天氣既會對船舶的行駛造成嚴(yán)重影響，同時(shí)還會導(dǎo)致船舶電氣系統(tǒng)受到嚴(yán)重的電磁干擾，從而導(dǎo)致其出現(xiàn)故障。電磁安全隱患這類故障不僅會對導(dǎo)航以及通信等功能的正常使用造成影響，同時(shí)還有可能會導(dǎo)致電氣設(shè)備中的電磁元件產(chǎn)生損壞，從而導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。其次，常見的船舶電氣系統(tǒng)故障還包括有系統(tǒng)設(shè)備錯(cuò)誤率較高。導(dǎo)致船舶電氣系統(tǒng)出現(xiàn)這一故障的原因有多樣性，例如外界天氣因素與人為因素等均有可能導(dǎo)致這一故障的出現(xiàn)。而這一故障的出現(xiàn)不但會導(dǎo)致船舶中的諸多電氣設(shè)備無法正常運(yùn)行，同時(shí)還會導(dǎo)致船舶中的管理人員對當(dāng)前船舶電氣系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)誤判。除此之外，常見的船舶電氣系統(tǒng)故障還有操控系統(tǒng)故障。導(dǎo)致這一故障的發(fā)生原因往往為控制線路設(shè)計(jì)較為簡單所導(dǎo)致的。當(dāng)前船舶中所使用的電氣控制系統(tǒng)大都均為單一的控制線路，但在這一控制線路中若某一用電器出現(xiàn)了故障將會直接影響到控制系統(tǒng)對船舶中其余用電器的控制?？刂葡到y(tǒng)故障這一問題不僅僅會對船舶中多種用電器的管控造成影響，甚至還會影響到船舶工作人員對船舶行駛方向及動(dòng)力提供的控制，因此電氣控制系統(tǒng)故障在船舶運(yùn)行過程中是極為危險(xiǎn)的。最后，在常見的船舶電氣系統(tǒng)故障中還包括有接地故障。為了保障船舶中多種用電器的用電安全，船舶中的用電器往往均設(shè)計(jì)了接地線路，但當(dāng)接地線路出現(xiàn)故障時(shí)也會直接導(dǎo)致用電器無法使用，甚至還有可能會對用電器的硬件設(shè)施造成一定的損害。

2 船舶電氣系統(tǒng)故障處理技術(shù)分析

為了應(yīng)對船舶電氣系統(tǒng)所出現(xiàn)的諸多故障，我們特設(shè)計(jì)了相應(yīng)的船舶電氣系統(tǒng)故障處理技術(shù)。當(dāng)前我們所常用的船舶電氣系統(tǒng)故障處理技術(shù)大致有兩種，其分別是故障定位技術(shù)與故障接觸技術(shù)，下面我將分別對其進(jìn)行簡要論述。

2.1故障定位技術(shù)

故障定位技術(shù)是指通過對線路進(jìn)行通電，并對用電器的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行測量與比對所確定故障位置的方法。當(dāng)前，在故障定位中所使用的故障定位技術(shù)大致可以分為兩類，分別是短路故障定位技術(shù)與接地故障定位技術(shù)。其中，短路故障定位技術(shù)是指利用短路故障的特征，從而對電氣系統(tǒng)的故障位置進(jìn)行定位的檢測技術(shù)。通常在利用短路故障定位技術(shù)時(shí)，工作人員可以使用過電流法與故障測距法兩種方法對其故障位置進(jìn)行精準(zhǔn)定位，以便維修人員進(jìn)行維修。過電流法的原理主要是通過利用饋線終端裝置，從而對線路中的點(diǎn)流量進(jìn)行檢測，以便判斷出故障區(qū)段與故障原因等數(shù)據(jù)信息。其饋線自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

故障測距法則主要是通過對電氣系統(tǒng)線路中的阻抗進(jìn)行測量來判斷故障地點(diǎn)的方法。在利用阻抗法對故障位置進(jìn)行判斷時(shí)，工作人員首先需要對船舶電氣系統(tǒng)中的饋線進(jìn)行分段，其次，工作人員還需要對其故障時(shí)所測的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與計(jì)算，從而測得饋線中各處的阻抗值，以便判斷出故障的位置。雖然阻抗法可以較為準(zhǔn)確地判斷出電氣系統(tǒng)故障的區(qū)段，但這一方法不僅需要耗費(fèi)大量的人力資源，還會造成大量時(shí)間的浪費(fèi)。為進(jìn)一步提升其故障定位效率，我們對阻抗法進(jìn)行了一定的完善，從而形成了電流對比法。電流對比法是指通過對船舶電氣系統(tǒng)中的線路電流進(jìn)行監(jiān)測，從而實(shí)現(xiàn)對故障位置的判定。與傳統(tǒng)的阻抗法相比，這一方法不僅工作效率更高，同時(shí)其準(zhǔn)確率也有一定的提升。在故障定位技術(shù)中工作人員不僅僅會對短路故障定位法進(jìn)行應(yīng)用，同時(shí)還會應(yīng)用接地故障定位方法。接地故障定位方法主要是針對產(chǎn)生接地故障所設(shè)計(jì)的故障位置定位方法。接地故障定位方法的原理主要是通過對電氣系統(tǒng)的接地線中注入特殊的信號電流，從而判斷其故障點(diǎn)的位置。這一方法不僅僅具有簡單、便捷的特點(diǎn)，同時(shí)還具有較高的準(zhǔn)確性。除此之外，接地故障定位法還具有較高的定位效率，利用該方法維修人員可以及時(shí)找到故障產(chǎn)生位置，從而對其進(jìn)行維修以免影響到船舶電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.2故障接觸技術(shù)

故障接觸技術(shù)是針對接觸類故障所設(shè)計(jì)的故障處理技術(shù)。接觸故障是指由于觸頭以及線路接觸點(diǎn)出現(xiàn)故障而引發(fā)的故障問題。接觸類故障不僅僅會直接影響到用電器的正常供電及使用，同時(shí)還會使得船舶電氣系統(tǒng)中的用電器出現(xiàn)數(shù)據(jù)信息錯(cuò)誤等問題。并且由于在船舶電氣系統(tǒng)中不僅僅擁有多種類型的用電器，同時(shí)還具有較多的開關(guān)與觸頭系統(tǒng)，因此在長時(shí)間的使用過程中難免會出現(xiàn)接觸類故障問題。通常船舶電氣系統(tǒng)中用電器接觸類故障的表現(xiàn)大致為開關(guān)及供電線路觸頭出現(xiàn)過熱的現(xiàn)象。觸頭過熱這一問題不僅會導(dǎo)致用電器出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，從而對其用電器的使用年限造成一定的影響，同時(shí)觸頭過熱這一問題也會導(dǎo)致用電安全隱患的提升，甚至還會導(dǎo)致火災(zāi)等問題，對工作人員的生命健康安全造成嚴(yán)重的威脅。除此之外，船舶電氣系統(tǒng)中的用電器接觸類故障往往還會表現(xiàn)為觸頭磨損。觸頭磨損這一現(xiàn)象往往出現(xiàn)在開關(guān)處，由于開關(guān)需要長期進(jìn)行位移，因此在長期的使用過程中難免出現(xiàn)機(jī)械磨損以及觸頭接觸不良等問題。并且用電器開關(guān)在使用的過程中還極有可能會出現(xiàn)電磨損的現(xiàn)象，這主要是由于電弧或電火花在開關(guān)中產(chǎn)生所導(dǎo)致的。再者，接頭熔焊也是常見的接觸類故障的表現(xiàn)之一。在上文中曾提到開關(guān)在閉合的過程中極有可能會產(chǎn)生電弧與電火花，而電弧與電火花的產(chǎn)生將會產(chǎn)生較高的溫度，從而對接頭造成嚴(yán)重的損傷。通過對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，我們可以發(fā)現(xiàn)電弧與電火花的溫度可以達(dá)到3000℃-6000℃，而開關(guān)接頭由于其焊接區(qū)均在0.1mm-1mm之間，因此其承受溫度大致為105℃。因此，在長期的使用過程中其接頭極有可能會出現(xiàn)熔焊的現(xiàn)象而影響到其用電器的正常使用。并且用電器在使用過程中，其開關(guān)觸頭的電流甚至還會達(dá)到開關(guān)額定電流的10倍以上，從而產(chǎn)生大量高溫對開關(guān)造成嚴(yán)重的損害。

3船舶電氣系統(tǒng)故障保障措施

為解決船舶電氣系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中出現(xiàn)的系統(tǒng)故障，而給船舶運(yùn)行造成的影響等一系列問題，本文相應(yīng)地提出了船舶電氣系統(tǒng)故障保護(hù)措施。以此來保障船舶電氣系統(tǒng)的安全，此外還需要做呼吁號召工作，鼓勵(lì)船舶電氣系統(tǒng)的相關(guān)工作人員能夠利用多樣化的故障監(jiān)測方法做好故障預(yù)測、監(jiān)測工作，盡可能減少船舶電氣系統(tǒng)故障出現(xiàn)的頻率，保障船舶電氣系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

3.1電氣系統(tǒng)故障監(jiān)控

電氣系統(tǒng)故障監(jiān)控的出現(xiàn)是為了給以船舶電氣系統(tǒng)運(yùn)行提供一個(gè)相對安全的運(yùn)行環(huán)境。相關(guān)工作人員需要具備專業(yè)的電氣系統(tǒng)故障監(jiān)控素養(yǎng)，在電氣系統(tǒng)運(yùn)行過程中做好故障監(jiān)控準(zhǔn)備，將電氣系統(tǒng)故障控制在一個(gè)可控范圍內(nèi)。一旦船舶電氣系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中因相關(guān)因素出現(xiàn)系統(tǒng)故障時(shí)，故障監(jiān)控人員可以第一時(shí)間監(jiān)測到系統(tǒng)故障，進(jìn)而及時(shí)在船舶內(nèi)部拉響警報(bào)，進(jìn)一步通知到各個(gè)部門，針對所出現(xiàn)故障做出故障種類辨別，以此來采取相應(yīng)的故障解決措施，爭取在第一時(shí)間內(nèi)做出正確的解決措施，將船舶電氣系統(tǒng)的損失降到最低，進(jìn)一步保證船舶電氣系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

3.2電氣系統(tǒng)故障預(yù)測

基于近年來電氣系統(tǒng)故障一直頻頻發(fā)生在船舶電氣系統(tǒng)運(yùn)行過程中，嚴(yán)重影響了船舶電氣系統(tǒng)的安全運(yùn)行。實(shí)踐表明，可以通過電氣系統(tǒng)故障預(yù)測來對船舶電氣系統(tǒng)故障進(jìn)行一定的預(yù)防。電氣系統(tǒng)預(yù)測工具能夠根據(jù)電氣系統(tǒng)所反饋回來的相關(guān)信息進(jìn)行系統(tǒng)安全數(shù)據(jù)的分析、檢測，一旦電氣系統(tǒng)存在一定的問題，故障預(yù)測系統(tǒng)能夠提前檢測出來，進(jìn)而提醒系統(tǒng)檢測技術(shù)員在第一時(shí)間對船舶電氣系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理，將一些潛在的風(fēng)險(xiǎn)因素轉(zhuǎn)化為可控范圍內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)為后續(xù)系統(tǒng)故障預(yù)防做好技術(shù)鋪墊。只有這樣才能在實(shí)質(zhì)上保障船舶電氣系統(tǒng)的安全運(yùn)行，為船舶電氣系統(tǒng)的運(yùn)行創(chuàng)造一個(gè)穩(wěn)定、安全的運(yùn)行環(huán)境，保障船舶系統(tǒng)的整體效益。

4小結(jié)

綜上，當(dāng)前我國社會經(jīng)濟(jì)正處于一個(gè)迅速發(fā)展的階段，基于此種社會背景之下我國的船舶制造技術(shù)水平也在不斷提升，同過去相比我國的船舶制造技術(shù)有著質(zhì)的飛躍。與此同時(shí)，我國在船舶電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上也有了很高的造詣，這將在一定程度上促使船舶電氣系統(tǒng)應(yīng)用質(zhì)量能夠得到更好的保障，進(jìn)一步提升船舶制造領(lǐng)域自動(dòng)化水平。為避免因船舶電氣系統(tǒng)故障所帶來的不良后果，本文重點(diǎn)研究了船舶電氣系統(tǒng)的一些故障影響因素，并針對這些影響因素提出了船舶電氣系統(tǒng)故障保障措施，以此來解決存在于船舶電氣系統(tǒng)中的不良影響因素。總的來說，解決好船舶電氣系統(tǒng)的故障問題于船舶制造業(yè)而言至關(guān)重要。

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