船舶電力推進裝置的管理與故障分析

邵德強

（中海油田服務股份有限公司物探事業部，天津 300459）

自20世紀80年代以來，我國船舶行業大規模應用電力技術，使得船舶電力推進裝置開始嶄露頭角，尤其是交流調速技術與交流電機技術的應用，使得船舶電力推進系統愈加成熟，其機動性、運行穩定性與安全性得到長足提升。但總體而言，船舶電力推進裝置在使用過程中依然存在著傳動效率過低、運行效率低等缺點，且船舶電力裝置的使用意味著更多的電子器件被應用，增加了船舶電力推進裝置發生故障的概率，不利于對船舶電力推進裝置的維護。以上原因制約了船舶電力推進技術的發展，但近些年來，船舶電力推進技術不斷進步，使得船舶使用電力推進裝置的占比在不斷攀升，電推船舶具有強勁的發展勢頭。

1 船舶電力推進裝置概述

1.1 結構

船舶電力推進系統的組成部分主要有電站、配電板、變壓器、諧波抑制器、變頻器、推進電機、監控系統、螺旋槳等。如圖1所示為船舶電力推進裝置結構示意圖。

圖1 船舶電力推進裝置結構示意圖

1.2 發展

對船舶電力推進裝置的使用已經具有170余年的歷史，可以說船舶電力推進是一種古老的船舶推進技術。交流變頻調速驅動系統、計算機自動化系統在內的船舶動力、驅動、控制設備的成熟發展，使得船舶電力推進系統進一步完善。例如，永磁電機的應用使得船舶電力推進裝置的體積與重量不斷減小；超導技術的應用為船舶電力裝置技術的革新提供了可能。電力推進是一種更加新穎的推進動力，國內外許多學者針對此進行了大量的研究，各種類型電力推進裝置被研發成功，并投入使用。但就目前而言，我國船舶電力推進裝置及技術與國外發達國家仍存在差距。

1.3 船舶電力推進裝置的優勢

船舶電力推進動力系統具有調速范圍廣、驅動力大、體積小、布局靈活等優點，電力推進作為船舶推進動力的發展趨勢，具有廣闊的發展前景。

2 船舶電力推進裝置的管理

常用的電力推進裝置的管理理念主要是以PMS為基礎的“四保一循環”，在日常管理中，根據電力推進裝置的運行時間及各設備可靠性，以設備技術資料為基礎開展電力推進裝置的維保。通過設定日保、周保、月保、季保形成閉環的跟蹤檢查表，將船舶電力推動裝置的日常管理實現精細化、標準化。同時，對船舶電力推進裝置跟蹤檢查內容進行動態管理，即填寫日期、完成情況、存在問題、維護人員等信息均應在跟蹤檢查表中有所反映，以此明確各崗位職責并人員能動性得到有效發揮。制定成熟完善的操作規程與設備技術指導書是確保船舶電力推進裝置安全穩定運行的重要手段。因此，在日常管理工作中，企業應對輪機管理人員進行定期培訓，將每一位人員的考核進行量化，把對船舶電力推進裝置的管理融入到日常工作中，進而實現船舶電力推進裝置管理的常態化，提升船舶電力推進裝置管理質量。由于船舶電力推進系統的特殊性和重要性，根據管理實踐經驗還需要做到以下幾點。

2.1 崗前培訓

裝機容量大的船舶使用的電壓較高，危險系數大，要求所有的操作人員對推進裝置的技術性能與運行特點以及停車、監控等操作程序進行熟練的掌握，所以對管理人員需經過培訓合格后方可上崗。

2.2 記錄日志

在進行船舶電力推進裝置的日常保養與維護時，管理人員應做好全面的維修養護記錄工作，即保存裝置的每一次維修保養記錄在案，確保管理人員能夠追根溯源，對電力推動裝置的運行情況、參數變化進行動態掌握。

2.3 維修保養計劃

定期對電力推進裝置進行維護保養是延長船舶電力推進裝置使用壽命的重要措施，因此，在日常管理中應做好年度檢驗，結合對電力推進裝置的使用情況，做好定期維修保養。按照船舶電力推進裝置的維護標準，結合船舶電力系統的應用情況，制定完善的維修保養計劃。在進行檢修設備時，應嚴格按照說明書規定的操作要求進行。

2.4 更換部件

在日常的運行中，一旦發現電力推進裝置出現異常，維護人員則應及時查明故障原因，制定故障處理措施，對于需要更換零部件的，應盡量使用原品牌，當無法使用原品牌，需要使用替代品牌時，則需要確保替代產品的各項指標滿足設計標準。

2.5 應急操作

應急操作是指操控人員在日常操控推進裝置的過程中，對電機故障、遠控操縱系統故障、電站系統故障等具備應急操控知識。還需要編制應急預案，加強培訓進行操作演練。

3 船舶電力推進裝置的故障分析

（1）變壓器故障。按照故障的發生位置可分為內部故障與外部故障，其中內部故障包括磁路故障、繞組短路、絕緣系統故障等，外部故障包括冷卻系統故障、分接開關故障與接地故障。

（2）變頻器故障。在設計變頻器時，就已經考慮到其可能發生的各種故障，但在實際應用中設備操作不規范、設置參數不合理等均會導致變頻器出現故障。變頻器故障按照產生部位的不同分為所接電源故障、內部故障與負載故障。

例如直流母線過電流故障，是變頻器輸出側短路或者是接地導致的故障；直流母線過電壓故障是由于變頻器減速時間設置過短或者電網電壓超過額定電壓值造成的故障。

（3）推進電機故障。推進電機故障的產生通常有兩方面原因：設備本身故障和外部因素導致。設備本身故障主要是指電機的控制或驅動裝置出現故障，外部因素造成的電機故障主要是管理人員操作不規范造成的。表1給出了永磁同步電機常見的故障現象與原因。

表1 永磁同步電機常見的故障現象與原因

（4）傳感器故障。船舶電力推進裝置需要使用大量的傳感器，且不同種類型的傳感器所具有的功能各不相同。在日常運行中，傳感器一旦發生故障則極易導致整個電力推進裝置無法正常工作。通常按照故障產生的源頭不同分為硬故障與軟故障。其中，硬件故障主要是傳感器本身元器件出現的故障、點系統短路、強脈沖干擾等造成的，軟故障則主要是零部件長時間使用后出現老化、零點漂移等引起的。

除此之外，由于冷卻效果不良還會導致發電機、推進電機、變壓器溫度過高而停車，未及時加注潤滑脂導致軸承燒損的故障，為避免此類故障就需要加強日常巡檢，做好維護保養，及時發現參數異常情況，根據記錄、經驗全面分析排除故障。如未做好電氣設備的接地保護，可能會導致推進電機出現軸電流會導致軸承損壞，或電氣短路損壞設備甚至引發火災。

4 結語

船舶電力推進裝置具有機動性強、運行穩定性與安全性高等優點。就目前而言，我國船舶電力推進裝置的研發與應用還存在許多亟待解決的問題。相信在不久的將來，隨著電力推進系統的不斷完善，在船舶行業發展中將發揮更大作用。