船舶電氣設備常見故障實例分析

苑仁民，劉 洋

（山東交通學院海運學院，山東威海 264200）

0 引言

隨著船舶電氣化、自動化程度的不斷發(fā)展，船舶技術裝備不斷更新，電氣設備變的越來越復雜。電氣故障的種類繁多，且往往不可預料。常用的分析和排除電氣故障的方法有傳統(tǒng)的故障診斷法（經(jīng)驗診斷法）、故障樹分析法、專家系統(tǒng)診斷法、電子設備故障分析法等。作為一般管理人員來講接觸比較多還是經(jīng)驗診斷法。

在利用經(jīng)驗診斷法查找故障時，應先弄清故障現(xiàn)象，再查看說明書，通過分析電氣線路圖來分析故障原因，確定故障可能存在的范圍后，測量或拆檢元器件，確定故障點，最后修理排除故障并重新安裝調(diào)試設備使之恢復正常。下面介紹幾例船舶電氣設備故障及其處理過程，希望能體現(xiàn)分析故障的一些原則。

1 船舶電氣絕緣故障

1.1 某輪中央空調(diào)風機馬達線路絕緣低故障

在2013年6月一次進港機動航行中，主配電板顯示動力電網(wǎng)絕緣低報警?？亢么a頭后對可能出現(xiàn)絕緣低的設備進行斷電檢查，結果發(fā)現(xiàn)是空調(diào)風機馬達絕緣低。

該輪空調(diào)風機支架老化，風機在運行過程中，特別是No.1風機有振動且振動比較厲害。在檢查過程中發(fā)現(xiàn)停止 No.1風機電網(wǎng)絕緣馬上就恢復正常，啟動No.1風機就會出現(xiàn)電網(wǎng)絕緣低報警。暫時斷定為No.1風機馬達線路故障，斷電后用搖表進行測量，結果No.1風機線路一切正常。再對兩臺風機進行如下實驗，先啟動No.1風機觀察一段時間沒有問題，再啟動No.2風機，隨后發(fā)生絕緣低報警，停止No.2風機，絕緣警報消失。兩臺風機全部停止，先啟動No.2風機觀察一段時間沒有問題，再啟動No.1風機，隨后發(fā)生絕緣低報警，停止No.1風機，絕緣低警報消失。結果表明單獨一臺風機運轉都沒有問題，只要兩臺一起運轉就會出現(xiàn)絕緣低警報。斷電后，用搖表測量 No.2風機線路也沒有問題。

作為電機員這時只有用眼觀、手摸的方法去排查兩臺電機的每一段線路，結果發(fā)現(xiàn)No.2風機馬達的供電電纜在風機支架某拐角處被磨損，但又沒有直接接觸在支架上。這時故障原因就很明了了，一定是No.1風機運行時引起的振動導致電纜絕緣磨損和接地。在停止No.1風機后電纜又與支架分離開電網(wǎng)絕緣又恢復正常。也就是 No.2風機馬達電纜絕緣低是由 No.1風機振動所引起的。經(jīng)確認后排除故障。在查找這類電氣故障時對電工測量儀表的依賴很強，往往忽略了利用五官進行看、摸、聽、聞、查的方法。

1.2 絕緣破損引起的電子調(diào)速器故障

某輪航行中偶爾出現(xiàn)鎖定執(zhí)行器當前位置的情況，該輪所用電子調(diào)速器為DGS8800e型其系統(tǒng)原理組成框圖如圖1所示。該電子調(diào)速器在工作過程中如果出現(xiàn)轉速信號丟失或者錯誤就會發(fā)生執(zhí)行器鎖死在當前位置，DGS8800e型電子調(diào)速器轉速檢測部分是由安裝在主機飛輪前端的兩組脈沖式轉速檢測單元組成，一組工作另一組備用。在工作過程中如果一組故障系統(tǒng)會自動切換到另一組工作，以保障主機正常運轉。值班人員發(fā)現(xiàn)在發(fā)生執(zhí)行器鎖死故障時并沒有出現(xiàn)轉速檢測系統(tǒng)切換的動作和警報。因此可以排除轉速傳感器的故障，其后對轉速傳感器機旁中間接線盒以及集控室 DGS8800面板的串行口接線進行檢查均未發(fā)現(xiàn)異常。因是偶發(fā)性故障一時無法進行排查，只能在航行值班過程中進一步觀察。

圖1.DGS8800e數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)組成原理框圖

在一次港內(nèi)做主機日常清潔保養(yǎng)時發(fā)現(xiàn)在機艙下平臺主機旁電纜支架上有一電纜絕緣層磨損嚴重。經(jīng)電機員檢查確認該電纜是主機轉速信號電纜，基本可以認定調(diào)速器執(zhí)行器鎖死故障是由此處絕緣損壞造成轉速信號受到干擾超限，使系統(tǒng)認為轉速信號錯誤從而發(fā)出鎖死執(zhí)行器的指令。對該電纜進行絕緣修復，在以后的航行過程中沒有再發(fā)生執(zhí)行器鎖死的現(xiàn)象，說明故障原因判斷是正確的。

2 發(fā)電機主開關故障

2.1 某輪發(fā)電機主開關故障實例

某輪 No.2發(fā)電機在沒有任何征兆的情況下屢次跳閘，造成全船失電，配電板顯示異常脫扣報警，復位后重新合閘也能正常運行。但這樣嚴重影響了船舶安全運營。導致發(fā)電機主開關跳閘的因素有過載、逆功率、外部短路、失欠壓以及誤跳閘等。在主配電板上安裝故障檢測儀，將上述保護的電壓、開關信號接入，進行實時監(jiān)測故障鎖定。運行一個航次后，檢測儀故障顯示第二路報警，即主開關過流保護動作。根據(jù)電站運行狀態(tài)參數(shù)沒有發(fā)生過流現(xiàn)象，確定過流保護跳閘應該是誤動作。下面重點檢查主開關電子脫扣器電流檢測、過流觸發(fā)部分，電子脫扣器部分電路如圖2。發(fā)電機的三相電流經(jīng)電流互感器檢測，經(jīng)D1-D12二極管整流，由C1、C2、R1濾波之后，通過三組并聯(lián)的分壓器將發(fā)電機的電流信號轉變成與之成正比的直流電壓信號。第一路經(jīng) R2、R26/1、R26/2、R3分壓為瞬間特大短路保護信號檢測；第二路經(jīng)R4、R27/1、R27/2、R5分壓為短路短延時保護信號檢測；第三路經(jīng)R28/1、R28/2、R6分壓為過載長延時保護信號檢測。各路檢測信號通過二極管接至由單結晶體管和可控硅組成的輸出控制電路，當達到觸發(fā)動作值輸出電路控制失壓線圈失電從而實現(xiàn)保護動作。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)過流觸發(fā)部分分壓電阻 R28/1被擊穿導致過流觸發(fā)電壓較正常值高，從而引起開關帶上部分負載后即過載跳閘。更換該電阻，運行幾個航次后未出現(xiàn)誤動作跳閘現(xiàn)象，故障排除。

圖2 電子脫扣器部分線路

2.2 發(fā)電機主開關常見故障

2.2.1 發(fā)電機主開關合不上閘故障

主開關操作分為手動操作和電磁（電動）操作，工作過程中一般采用電磁操作，如果發(fā)現(xiàn)電磁合閘失效，應試用手動合閘是否正常。如果手動、電磁合閘均失效，一般可考慮失壓脫扣器、分勵脫扣器、機械結構部分是否故障，檢查鎖扣裝置位置，如有應急停按鈕，檢查應急停按鈕是否被按下。如果手動合閘好用，說明電磁合閘線路有問題。一般可考慮：合閘按鈕觸點、電磁合閘線圈、中間繼電器的觸頭、線圈、電容以及整流器等是否損壞。

2.2.2 自動空氣斷路器誤跳閘故障

在船舶電站工作過程中，如果發(fā)生自動空氣斷路器跳閘，首先機艙監(jiān)控報警系統(tǒng)會有聲光報警。值班人員需要通過報警指示以及跳閘前后電網(wǎng)狀態(tài)的變化判斷是因具體某項保護或者故障而跳閘。若沒有明確的原因，且跳閘后發(fā)電機繼續(xù)正?？蛰d運行，我們可以判定為誤跳閘。在確定匯流排沒有短路的情況下重新合閘供電即可。若是經(jīng)常性的誤跳閘一般可以考慮檢查：開關各緊固件是否有松動、自由脫扣機構磨損嚴重造成握持不牢、更換電子脫扣器（電路板），看誤跳閘現(xiàn)象是否消失、過流、欠壓等保護的整定值是否太小等。

2.2.3 自動空氣斷路器脫不開閘的故障判斷及排除

主開關操作時，如果發(fā)現(xiàn)電磁分閘、手動分閘均失效，應檢查自由脫扣機構是否頂死，以及鎖扣機構是否處于鎖扣狀態(tài)。如果手動分閘操作正常，電磁操作分不開閘，一般可考慮：分勵線路電源、分勵按鈕觸點以及分勵脫扣器電磁鐵動作是否正常。

3 船舶發(fā)電機故障

3.1 發(fā)電機建壓故障

某輪 No.3發(fā)電機組啟動運轉后，無電壓輸出。發(fā)電機轉動后不能正常建立電壓一般均是由于勵磁系統(tǒng)故障。首先測量勵磁線圈F1、F2處的勵磁電壓為零，停掉No.3發(fā)電機，檢查其勵磁系統(tǒng)，自動調(diào)壓裝置和相復勵系統(tǒng)均正常。然后，測量勵磁線圈電阻為0.8 Ω，拆下勵磁線圈接線，再測量勵磁線圈電阻為12 Ω左右是正常的。勵磁線圈接線柱一端是勵磁線圈另一端是整流單元，檢查整流輸出部分，發(fā)現(xiàn)在s相中的兩個整流二極管被擊穿，造成短路，整流部分無輸出，所以三號發(fā)電機不能建立電壓。換新二極管，啟動No.3發(fā)電機后，電壓正常，并電、負載運行均正常，故障排除。

3.2 發(fā)電機顯示儀表故障

某輪 No.2發(fā)電機的電流表每隔十幾分鐘突然由正常值達到滿量程，并且功率表由正常值到達逆功率最大，大約幾分鐘后，電流表和功率表的顯示數(shù)據(jù)又慢慢恢復正常，這種現(xiàn)象一直重復出現(xiàn)，這一過程中沒有出現(xiàn)報警和跳閘現(xiàn)象。

觀察發(fā)現(xiàn)發(fā)電機電壓和頻率顯示都正常，因此判斷不是發(fā)電機故障，應該為電流表和功率表顯示不正常。測量No.2號發(fā)電機電流互感器，未發(fā)現(xiàn)異常，說明判斷互感器沒問題，懷疑功率表、電流表或開關損壞。由于功率表和電流表同時出現(xiàn)故障，查找開關及表的所有接線，發(fā)現(xiàn)互感器電流輸入到功率表，再經(jīng)功率表后進入電流表，懷疑功率表損壞。將功率表拆下，解體后發(fā)現(xiàn)，線號為3的導線裸露，并且和其他導線有接觸，用膠帶將其包好，裝復后，安裝試驗。經(jīng)過一段時間運行，運行狀態(tài)一直正常，故障消除。

4 結論

目前，船舶技術裝備不斷更新，船舶電氣設備的故障也是多種多樣，電氣管理人員要不斷地掌握新設備的運行原理，并且在工作中不斷總結、不斷完善維護管理細則，從而提高科學性，減少盲目性。在實施過程中，通電法、斷電法、替代法、比較法等可以結合具體故障靈活應用。

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