淺析艦船電氣設(shè)備故障類型與排除方法

郭飛，王少泫，明朔，李曉偉

（武警海警學(xué)院，浙江 寧波 315000）

海上環(huán)境復(fù)雜且多變，潮濕、搖晃、腐蝕等因素會(huì)對(duì)艦船運(yùn)行與電氣設(shè)備造成間接影響。熱帶風(fēng)暴、極寒極熱等不可抗拒因素也會(huì)對(duì)艦船電氣設(shè)備形成不同程度損傷，增加故障發(fā)生率，增加艦船電氣設(shè)備運(yùn)維成本，嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)人員生命安全構(gòu)成威脅。正因如此，積極做好艦船電氣設(shè)備故障檢測、排除工作具有很大現(xiàn)實(shí)意義，而明確設(shè)備故障所屬類別是相關(guān)工作有效開展的重要基礎(chǔ)。

1 故障類型

依照故障特征表現(xiàn)可以將其分為如下兩種類型：一類是有顯著的表象特征，比如電機(jī)、電器溫度異常升高、冒出濃煙、散出焦臭味或時(shí)而噴出火花等，過載、短路、接地等。在電氣設(shè)備檢修工作中，探查該類型的故障問題難度并不大，但修整、復(fù)原工作很難高效率推進(jìn)。另一類設(shè)備故障沒有顯著的表象特征，該類故障引發(fā)因素除了電源、電機(jī)與制動(dòng)器等主電路相關(guān)問題之外，大部分會(huì)集中在控制電路問題方面。分析故障階段，相關(guān)人員要結(jié)合實(shí)際現(xiàn)象逐步縮小故障范圍。

根據(jù)故障發(fā)生部位可劃分成如下幾類：一是電源故障，原因有缺少電源，電壓或頻率偏差，極性連接錯(cuò)誤，交直流混用等；二是電路故障，原因包括斷線、短接及接地等；三是設(shè)備與元件故障，原因有接線操作不規(guī)范、高溫?zé)龘p等。

機(jī)件故障發(fā)生遵循的規(guī)律通常呈現(xiàn)出“浴盆”樣（見圖1）?？梢詫C(jī)件故障問題的發(fā)生情況分為早期、隨機(jī)及損耗故障期三階段。讀圖能夠發(fā)現(xiàn)，在早期及損耗故障期內(nèi)機(jī)件發(fā)生故障的概率較高，這就提示檢查活動(dòng)中應(yīng)給予以上兩階段一定重視。

圖1 故障規(guī)律曲線

故障檢測排除的流程如下。

首先，采集和可能存有的相關(guān)故障初始狀態(tài)信息，認(rèn)真分析與判斷。其次，結(jié)合分析后獲得的初步結(jié)果，全面檢查電氣設(shè)備狀態(tài)，將處于早期及損耗故障期的設(shè)備作為重點(diǎn)檢查對(duì)象，也要加大對(duì)認(rèn)定故障發(fā)生率較高部位的檢查力度。在以上過程中，盡量減少對(duì)設(shè)備的拆卸處理，規(guī)避因操作不當(dāng)而造成故障范圍擴(kuò)大。參照故障表象，結(jié)合設(shè)備的工作原理與管理特征等，合理確定故障所在范圍，明確是電氣故障或機(jī)械故障，判斷故障原因是人為導(dǎo)致的還是隨機(jī)發(fā)生的。巧用各種故障排除法，逐漸縮小故障范疇，直到探尋到故障點(diǎn)位。最后，在確定故障發(fā)生點(diǎn)位后，也需開展進(jìn)一步細(xì)化排除修復(fù)工作，最后驗(yàn)證、確認(rèn)故障真正被排除。

2 策略與方法

2.1 故障排除原則

（1）先簡后難。檢查電氣設(shè)備故障問題時(shí)，通常先由一些較容易檢查的部分進(jìn)行排查，比如，在檢查設(shè)備的保險(xiǎn)絲的情況時(shí)，先要用肉眼觀察設(shè)備燈罩是否發(fā)生破損狀況，若破損則需要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行拆除操作，而后進(jìn)行全面檢查，依據(jù)設(shè)備拆解的難易程度及可能引起故障的因素進(jìn)行拆分操作。

（2）先動(dòng)后靜。這主要是因?yàn)殚_關(guān)等動(dòng)作元件發(fā)生故障問題的風(fēng)險(xiǎn)較高，故而在故障排除檢查階段應(yīng)將動(dòng)作元件設(shè)定為重點(diǎn)對(duì)象，而后再排查安裝在其他部位的部件。

（3）先外部后內(nèi)部。鑒于艦船電氣設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境條件較為惡劣的現(xiàn)狀，故而在排除設(shè)備故障時(shí)，相關(guān)人員要先檢查設(shè)備的外觀與外部配置的一些元件，循序漸進(jìn)檢查設(shè)備內(nèi)部情況，這種方法排查故障，有助于短縮故障排除時(shí)間，提升工作效率。

2.2 掌握故障排除順序

嚴(yán)格依照設(shè)定的順序開展電氣設(shè)備故障的排除工作，具體實(shí)施流程如下：一是明確故障問題的現(xiàn)象，探查到故障的真實(shí)狀況；二是查找相應(yīng)的線路圖與說明書，參照設(shè)備當(dāng)下狀況剖析故障成因；三是合理確定故障問題檢查的具體部位；四是拆解元器件，拆解階段認(rèn)真檢查故障問題；五是確定故障發(fā)生的實(shí)際狀況，盡早排除與修復(fù)故障問題；六是在故障問題被排除后，利用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)法檢測設(shè)備的排除效果，并依照相應(yīng)規(guī)程開展裝復(fù)實(shí)驗(yàn)，使電氣設(shè)備投用后正常運(yùn)行得到更大保障。

2.3 故障排除方法

在排除電氣設(shè)備故障問題時(shí)，明確要求相關(guān)人員能嫻熟使用各種檢測儀器，實(shí)踐中規(guī)范檢測設(shè)備的電流和電壓等參數(shù)，進(jìn)而更為精準(zhǔn)、快速的排除故障。也要求檢修技術(shù)人員理論知識(shí)與實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)豐富，排查階段選用的設(shè)備儀器符合相關(guān)規(guī)程要求，并加強(qiáng)對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量的檢查力度。常用的檢修排除方法有如下幾種：

（1）經(jīng)驗(yàn)分析法。彈壓活動(dòng)部件法是對(duì)電氣設(shè)備的活動(dòng)部件進(jìn)行數(shù)次彈壓，也能導(dǎo)通那些接觸不良的位置，經(jīng)常會(huì)采用該種方法確定故障發(fā)生的范圍。電路敲擊法的原理和彈壓活動(dòng)部件法大體等同，只是在帶電狀態(tài)下檢查，若敲擊階段故障突然出現(xiàn)或消除，則預(yù)示著被敲擊位置及其周邊存有故障。正常的電氣設(shè)備敲擊時(shí)出現(xiàn)反常狀況，則提示設(shè)備內(nèi)存有故障隱患因素，應(yīng)盡早進(jìn)行排查。對(duì)比法多用于排除檢查有≥2 個(gè)部件的電氣設(shè)備內(nèi)，比較相同部件的作業(yè)狀況，能夠較快速的探查到故障，數(shù)個(gè)相同部件同時(shí)出現(xiàn)故障的概率相對(duì)較低。

（2）狀態(tài)分析法。從宏觀上，可以把電氣設(shè)備所處狀態(tài)分為工作與停止?fàn)顟B(tài)，排除故障階段應(yīng)在不同狀態(tài)下進(jìn)行分析。具體實(shí)踐中要求相關(guān)人員準(zhǔn)確劃分設(shè)備的工作狀態(tài)，通常劃分程度越精細(xì)，故障排查工作效率就越高。

（3）基于參數(shù)優(yōu)化的艦船電動(dòng)機(jī)故障診斷方法。其遵照的原理如下：先采集艦船電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)信號(hào)，對(duì)其實(shí)施去噪處理，而后基于傅里葉變換算法獲得電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)信號(hào)特征，通過組合特征向量和艦船電動(dòng)機(jī)故障類型建設(shè)出電動(dòng)機(jī)故障學(xué)習(xí)樣本，而后將樣本輸送至有關(guān)向量機(jī)內(nèi)進(jìn)行規(guī)范化訓(xùn)練，引進(jìn)粒子群優(yōu)化算法去優(yōu)化，建設(shè)出相關(guān)向量機(jī)的電動(dòng)機(jī)故障診斷模型，利用驗(yàn)證樣本對(duì)該模型進(jìn)行測試分析。本文對(duì)沒有進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化的故障診斷模型進(jìn)行比較測試，統(tǒng)計(jì)出故障診斷準(zhǔn)確率，結(jié)果見圖2 所示。

圖2 電動(dòng)機(jī)故障診斷的準(zhǔn)確率

讀圖2 發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)故障模型的診斷準(zhǔn)確率均值達(dá)到了94.25%，對(duì)比方法是87.14%，故該模型方法有助于減少電動(dòng)機(jī)故障的誤診率，使參數(shù)優(yōu)化的優(yōu)越性與有效性更為充分的顯現(xiàn)出來。通過比較兩種方法下的故障診斷時(shí)間，得出基于參數(shù)優(yōu)化的艦船電動(dòng)機(jī)故障診斷方法耗用的診斷時(shí)間更為短暫，加速了艦船電動(dòng)機(jī)的故障診斷進(jìn)度，且能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)故障的在線診斷，有較高的實(shí)用價(jià)值。

3 結(jié)語

要從思想上重視艦船電氣設(shè)備故障的排除工作，將其對(duì)艦船正常航行活動(dòng)形成的影響降至最低。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，檢修人員一定要明確故障現(xiàn)象，以此為據(jù)參照設(shè)備的工作原理分析故障成因，對(duì)故障發(fā)生的可能的位置做出科學(xué)判斷。在故障具體部位確定后，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)實(shí)狀況選擇適宜的排除方法進(jìn)行排查，而后精準(zhǔn)維修，使艦船電氣正常運(yùn)行得到更大保障。