船舶電氣設備故障及其對策分析

江東坡

（南通中遠川崎船舶工程有限公司，江蘇 南通 226000）

船舶電氣設備故障及其對策分析

江東坡

（南通中遠川崎船舶工程有限公司，江蘇 南通 226000）

現(xiàn)代科學技術水平飛速發(fā)展，我國在船舶制造領域也取得了長足進步，船舶電氣設備的自動化程度也越來越高。船舶電氣設備作為船舶的重要組成部分，其對船舶的安全航行起著至關重要的作用。因此，只有弄懂了船舶電氣設備的相關概念，掌握了船舶電氣設備常見故障的分析及應對措施，才能確保船舶的平穩(wěn)運行。

船舶；電氣設備；故障

船舶電氣設備作為船舶的重要組成部分，其對船舶的安全航行起著至關重要的作用。遠洋船舶長期在海上航行，遠離大陸，遇到緊急情況時缺少必要的技術支援，同時，海上環(huán)境復雜，濕度較大。船舶電氣設備經(jīng)常受到船舶震動、鹽分侵蝕等因素的影響，容易發(fā)生電氣設備故障。為確保船舶安全穩(wěn)定的運行，船舶機電維護人員需要迅速發(fā)現(xiàn)船舶電氣故障，分析故障原因，及時采取對策處理電氣設備故障。本文將系統(tǒng)介紹船舶電氣設備的相關知識，有助于提高機電維護人員對船舶電氣設備故障的分析水平，有利于電氣設備檢修維護工作的開展。

1 船舶電氣系統(tǒng)的構(gòu)成

1.1 船舶電站

船舶電站是船舶電氣系統(tǒng)的重要組成部分，它可以為全船持續(xù)不斷地供應電能。船舶電站是由原動機、發(fā)電機、變壓器和配電板等相關設備組成的。發(fā)電機組是船舶電站最為重要的裝置，它將化學能轉(zhuǎn)換為電能。發(fā)電機組發(fā)出的電能通過配電板來控制及調(diào)配。目前大多數(shù)船舶多使用柴油機作為發(fā)電機組的原動機，設置2至3臺發(fā)電機組，由單獨設置的高速柴油機驅(qū)動，為船舶提供動力通過船上的變壓器調(diào)節(jié)電壓等級，供船舶日常使用。為了使船舶在航運、停泊、應急情況等不同工況下能夠連續(xù)進行供電，船舶一般配置以下幾種電站：①主電站，正常情況下向全船供電；②靠泊電站，靠泊狀態(tài)且沒有岸電供應時，給船舶供電；③應急電站，在緊急情況下，給船舶必要的設備供電；④特殊電站，向全船的助航設備（雷達、測深儀、測速儀等）供電，同時需要滿足穩(wěn)壓、穩(wěn)頻的特殊要求。

1.2 船舶電力網(wǎng)

船舶電力網(wǎng)是船舶電氣系統(tǒng)的一個組成部分，電力網(wǎng)將船舶電站所產(chǎn)生的電能通過電纜的傳輸，經(jīng)過配電板、分配電箱等電力分配裝置，運送至全船各個用電裝置處。船舶電力網(wǎng)的最基本要求就是安全可靠，即使在船舶電力網(wǎng)發(fā)生故障或發(fā)生局部故障的情況下，仍能保證對相關電氣設備實現(xiàn)供電，并限制故障的進一步發(fā)展，將故障的影響控制在最小范圍內(nèi)。船舶電力網(wǎng)根據(jù)供電類型可分為以下幾種：

①船舶電力網(wǎng)，由主配電板供電，供應船上各類輔機的電力拖動；②照明電網(wǎng)，供應船舶的照明使用；③弱電裝置電網(wǎng)，供應給車鐘、舵角指示、電話等設備使用；④應急電網(wǎng)，供應船舶的應急照明和應急動力（如2號舵機電源）使用；⑤其他裝置電網(wǎng)，供應給充電設備、莫斯燈使用。

2 船舶電氣系統(tǒng)常見故障及原因分析

2.1 發(fā)電機故障

（1）發(fā)電機失壓。發(fā)電機啟動初始階段，原動機轉(zhuǎn)速已達到額定值，但發(fā)電機無法建立電壓。產(chǎn)生這種故障的原因一般為磁場失磁，可以試著按充磁按鈕，恢復電壓。

（2）發(fā)電機電壓異常。發(fā)電機運行時，電壓突然出現(xiàn)電壓波動過大或者失去電壓。產(chǎn)生這種故障的原因一般是由于發(fā)電機的自動恒壓勵磁裝置異常工作。

（3）發(fā)電機逆功率。當發(fā)電機并聯(lián)運行時，其中一臺發(fā)電機出現(xiàn)故障時，逆功率保護在3-10秒內(nèi)發(fā)生。產(chǎn)生這種故障的原因可能是并車參數(shù)有誤。

（4）發(fā)電機絕緣不良。發(fā)電機內(nèi)部出現(xiàn)電纜線松動、發(fā)電機受潮、發(fā)電機機械性損傷，都會使絕緣電阻值降低，這也是發(fā)電機常見的故障。

2.2 主配電板故障

（1）主配電板跳閘故障。過流、過載、逆功率、失壓都會引起主配電板空氣開關的跳閘。針對這些情況，要根據(jù)船舶電站的實際情況進行負荷卸載，確保勵磁恒壓裝置的可靠工作是防止主配電板跳閘的主要手段。

（2）主配電板不合閘故障。當主配電板的合閘信號正常發(fā)出3秒后，因主配電板空氣開關機械故障或電氣問題無法合閘。當額定轉(zhuǎn)速達到標準要求，5秒內(nèi)電壓不能達到額定電壓的95%，當自動同步系統(tǒng)命令信號發(fā)出60秒后，自動同步并車仍舊不能夠?qū)崿F(xiàn)，可在主配電板上將自動運行模式修改為手動運行模式，采用手動并車的方式操作。

（3）勵磁調(diào)速系統(tǒng)故障。當發(fā)電機并聯(lián)運行時，有功功率平均供電，電流出現(xiàn)較大差異，系統(tǒng)無法平穩(wěn)分配無功功率。當一臺發(fā)電機運轉(zhuǎn)供電時，端部電壓受到較大的電流沖擊，導致電壓相等的條件不能夠滿足，手動并車或自動并車的功能就會受到較大影響。

2.3 電動機故障

電動機故障常常會出現(xiàn)高溫預警現(xiàn)象，電源電壓波動、三相電壓不均衡，電動機勵磁繞組短路，勵磁繞組碰地都會導致溫度超過預定值，如果沒有及時發(fā)現(xiàn)，設備繼續(xù)運轉(zhuǎn)，電動機內(nèi)部就會冒煙，發(fā)生嚴重的故障。所以在船舶運行過程中要做好設備的冷卻工作，同時還需要用點溫計實時測量電動機溫度，以此判斷電動機是否有發(fā)生故障的可能。

2.4 船舶電網(wǎng)系統(tǒng)故障

（1）電氣系統(tǒng)接地故障。船舶電氣系統(tǒng)發(fā)生接地故障，船舶電力網(wǎng)線在使用的過程中，會造成接地故障。船舶由于震動、外力拉扯、電纜外皮摩擦，而導致電纜的絕緣外皮發(fā)生磨損，導致電纜的絕緣性大幅降低，從而發(fā)生故障。

（2）熱繼電器故障。熱繼電器在電路回路中主要起過載保護作用，熱繼電器上的電流設定值與被保護電機的額定電流值要基本一致。熱繼電器在電路回路中的故障主要體現(xiàn)為：用電設備正常，熱繼電器頻繁動作。這種情況發(fā)生的原因為采用的熱繼電器設定電流值小于被保護電機額定電流值，應重新調(diào)整熱繼電器上的電流值。熱繼電器不動作，電機燒毀。這種情況發(fā)生的原因為電流過大，瞬間擊穿電機設備。熱繼電器已松動沒有完全插牢或熱繼電器端頭已變形老化導致未起到保護作用。

3 船舶電氣系統(tǒng)故障處理原則

（1）安全原則。在對船舶電氣故障檢修前，必須將所有電源全部切斷，并在所檢修的工作區(qū)域內(nèi)設置安全警告標志。在進行電氣設備檢修作業(yè)時，嚴禁帶電作業(yè)。在檢修過程中，應保證應急電源的可靠供電，確保檢修區(qū)域照明充足。如果船舶在航行過程中，必須要帶電檢修時，必須確保有兩人以上協(xié)同作業(yè)，并做好監(jiān)護應急處置措施。

（2）順序原則。在對船舶電氣故障進行檢修時，應當遵循相應的順序進行檢修，既可保證檢修時的安全系數(shù)，也可以提高檢修時的作業(yè)效率。①先易后難原則。在檢修電氣設備故障時，要先處理簡單、直觀的故障，后處理困難、棘手的故障。②由外到內(nèi)原則。在不拆解電氣設備的前提下，先對電氣設備的外部故障進行排查，以縮小檢修故障的范圍。③先動態(tài)后靜態(tài)原則。先檢查處于工作狀態(tài)下的電氣設備，確保其正常工作后，再去對非運行的電氣設備進行檢查。④先機械后電氣原則。如果電氣設備是機械和電氣的復合型設備，機械故障往往是導致電氣設備系統(tǒng)故障產(chǎn)生的原因，所以就要先檢查機械故障，后檢查電氣故障。

4 船舶電氣系統(tǒng)故障判斷依據(jù)

（1）通過觀測判斷故障。通過觀察電氣設備的外部是否發(fā)生形變和監(jiān)測電氣設備表面的參數(shù)儀表來判斷電氣設備是否發(fā)生了故障。檢測電氣設備表面的儀表所示參數(shù)，可以清晰地對電氣設備運行狀態(tài)實時了解。如需要對電氣設備進行檢修，首先應觀察電氣設備的元器件是否產(chǎn)生形變。

（2）通過聲音判斷故障。通過聲音變化也是可以判斷電氣設備是否發(fā)生了故障。如電氣設備正常運行，聲音是規(guī)律均勻的，如發(fā)生故障時，聲音就會出現(xiàn)異響。

（3）通過氣味判斷故障。通過電氣設備發(fā)出的氣味也可以判斷電氣設備是否發(fā)生了故障。電氣設備的表面使用絕緣體材料包裹，在電氣設備正常運行狀態(tài)下，溫度是不會超過絕緣材料的允許范圍，所以不會產(chǎn)生異常氣味。但是，電氣設備發(fā)生短路、過載等情況時，溫度急速升高，超過絕緣材料允許范圍，造成絕緣材料表面焦熔，會散發(fā)出焦味。如果電氣設備散發(fā)出焦糊味，說明肯定出現(xiàn)了故障。

（4）通過儀器來判斷故障。借助各種測量儀器可以判斷電氣設備是否發(fā)生了故障。船舶進入運行狀態(tài)時，機電維護人員需要定時對船上運行的電氣設備進行數(shù)據(jù)監(jiān)測。用鉗型電流表測量實際電流，用絕緣表測量阻值，用萬用表測量實際電壓。如實際參數(shù)與額定參數(shù)產(chǎn)生較大差異，即電氣設備發(fā)生了故障。

5 船舶電氣系統(tǒng)故障處理對策

（1）積累經(jīng)驗。對船舶電氣設備的使用和維修積累實踐經(jīng)驗。做好日常電氣設備的保養(yǎng)維修記錄，對電氣設備易發(fā)生的故障原因做好總結(jié)分析。檢修時多利用檢測儀器，根據(jù)測量的實際參數(shù)，以此推測故障的原因，縮小檢查范圍。

（2）替換設備。如判斷為某一塊電路板發(fā)生故障時，可將問題電路板拆下，將同樣型號的備件替換上，觀測故障是否被排除，如故障解決，則判斷為該電路板故障，如仍存在故障，則需要繼續(xù)判斷排除故障。

（3）短路設備。繼電器、接觸器組成了船舶控制電路的回路。當某一處觸點發(fā)生故障時，可用黃綠短接線將該觸點短接，如設備能正常運行，則故障排除，表明該觸點存在接觸不良或觸頭老化的問題。但是，此方法僅僅是排除設備故障的臨時對策，切不可將短接線作為電路回路中的開關使用。

6 結(jié)語

隨著現(xiàn)代船舶技術水平的飛速發(fā)展，船舶電氣系統(tǒng)的自動化水平也越來越高，隨之而來的船舶電氣設備發(fā)生故障的頻率也隨之提升，從而加大了對船舶電氣設備的檢修難度。本文系統(tǒng)介紹了船舶電氣系統(tǒng)的的構(gòu)成，分析了船舶電氣系統(tǒng)常見的故障及產(chǎn)生原因，并且介紹了船舶電氣系統(tǒng)故障的處理原則和對策。希望可以在船舶的日常維護和電氣設備的檢修方面給予機電維護人員一些參考。

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1006—7973（2017）10-0018-02

10.13646/j.cnki.42-1395/u.2017.10.007