船舶電氣設(shè)備故障及其檢驗技術(shù)分析

張洪 九江市港口航運管理局

船舶電氣設(shè)備運行是否穩(wěn)定直接影響著船舶的安全性，一旦出現(xiàn)較為嚴(yán)重設(shè)備故障現(xiàn)象，極容易引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，造成非常惡劣的社會影響。因此在船舶航行之前，需要對船上電氣設(shè)備仔細檢查，采用合理的檢驗手段進行故障排查，及時做出應(yīng)對措施，實現(xiàn)船只的運行安全。

1.船舶電氣系統(tǒng)組成分析

船舶電氣系統(tǒng)是由多個電氣設(shè)備組成，且每個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)備組成比較復(fù)雜，有著不同的功能效果，具體組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 船舶電氣系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖

從圖1中可以看出，船舶電氣系統(tǒng)主要由船舶電站、船舶電力網(wǎng)以及電氣負載所構(gòu)成。船舶電站系統(tǒng)是船舶電氣系統(tǒng)最基本的組成部分，能夠?qū)⒏鞣N燃油原料直接轉(zhuǎn)化成電能，為電氣設(shè)備正常運行提供充足動力。船舶電站系統(tǒng)主要由原動機、發(fā)電機以及各種發(fā)電機組構(gòu)成，其中原動機是主要核心部位，將化學(xué)材料充分燃燒后直接轉(zhuǎn)化成機械動能，從而保證發(fā)動機的正常運行。船舶電力網(wǎng)通常設(shè)置在各種電氣設(shè)備的終端負荷位置，根據(jù)船舶電站配電板所提供的電能，向外進行不同類型的電力傳輸形式，輸送到分配電裝置后再完成對電力的有效分配。從該系統(tǒng)的實際運行效果來看，所轉(zhuǎn)化的電能可充分應(yīng)用到電氣設(shè)備中，快速完成對船舶的配電工作。具體可包括鋪機、機床用電設(shè)備、船舶通信信號、電航儀器以及各種照明設(shè)備等等。而電氣負載一般是檢驗船舶電氣設(shè)備中的電能能耗，根據(jù)電能能耗判斷電氣設(shè)備中的具體運行情況，電動機動力負載情況以及單線負載情況等等。

2.船舶電氣設(shè)備故障分析

以長江水域某船舶運行故障為例，該船舶動力設(shè)備主要以隨動液壓舵機為主，在操作過程中，有時會出現(xiàn)舵葉停止的現(xiàn)象。并且由于監(jiān)控報警裝置故障系統(tǒng)的損壞，導(dǎo)致主機表面排氣溫度較高，在啟動主機冷卻水泵的過程中，主機缸套突然出現(xiàn)冷卻斷裂的現(xiàn)象，造成主機設(shè)備受到損壞，嚴(yán)重影響力船舶運行的安全。而造成主機設(shè)備故障原因主要有以下幾種：

2.1 發(fā)電機故障

通常在船舶電氣系統(tǒng)中，應(yīng)用發(fā)電機設(shè)備包括有刷同步發(fā)電機以及無刷同步發(fā)電機。在有刷同步發(fā)電機中，在線路的影響下容易產(chǎn)生短路以及電刷過度損壞的現(xiàn)象。當(dāng)線路發(fā)生嚴(yán)重短路問題時，電壓量會迅速提升，發(fā)電機表面會產(chǎn)生比較嚴(yán)重的發(fā)熱行為，電壓穩(wěn)定程度會出現(xiàn)極其不對稱的現(xiàn)象，如果出現(xiàn)比較嚴(yán)重的勵磁線圈短路問題，勵磁電流輸出量加大，如果不采取有效措施，會直接造成發(fā)電機的損壞。因此在檢測發(fā)電機故障問題時，需要通過換向器以及勵磁線圈的運行狀態(tài)進行判斷[1]。

另外當(dāng)發(fā)電機長時間處于停止工作的狀態(tài)也很容易產(chǎn)生故障現(xiàn)象。發(fā)電機長時間處于停止?fàn)顟B(tài)后，內(nèi)部線路容易出現(xiàn)松動，容易造成電刷滑環(huán)出現(xiàn)接觸不良，周圍電磁場電磁效率下降，無法產(chǎn)生更多的電磁。而電磁量下降后勢必會影響到勵磁效果，輸出電壓量不穩(wěn)，無法轉(zhuǎn)化成更多的電流。此外發(fā)電機參數(shù)設(shè)置出現(xiàn)失誤也很容易造成發(fā)電機故障現(xiàn)象，當(dāng)參數(shù)設(shè)置出現(xiàn)偏差，會影響到發(fā)電機所產(chǎn)生的功率，造成內(nèi)部絕緣體絕緣效果下降，再加上外部水環(huán)境潮濕效果的影響，直接造成了發(fā)動機故障現(xiàn)象。

2.2 主配電板故障

主配電板故障也是比較常見的故障類型，通常船舶電氣設(shè)備運行過程中，主配電板會一直保持在振動的狀態(tài)，并且隨著運行時間越長，其振動頻率也會逐步提高。但如果振動頻率過高的話，很容易導(dǎo)致主配電板表面出現(xiàn)裂痕，影響電能的供給，直接影響了設(shè)備的正常使用。除此之外主配電板運行還受配電柜的影響，通常船舶內(nèi)設(shè)置有兩個配電柜，第一個配電柜主要包括核心處理器、故障錄波波形識別裝置以及線路信息監(jiān)視裝置。而第二個配電柜主要包括船體服務(wù)器、定位數(shù)據(jù)處理器以及故障定位裝置等等，這些裝置的應(yīng)用都離不開主配電板的電能支持，因此一旦配電柜內(nèi)裝置發(fā)生損害，進而會引發(fā)主配電板的故障問題。具體結(jié)構(gòu)效果如圖2所示。

圖2 配電柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

除了受配電柜的影響外，主配電板也容易受外部環(huán)境影響。當(dāng)前許多船只工作人員在對設(shè)備進行管理的過程中，會比較重視主配電板表面的防塵措施，對主配電板表面進行清理。但是在實際接線的過程中，依然容易受到灰塵因素影響，導(dǎo)致主配電板兩端線路連接的穩(wěn)定性下降，電路板出現(xiàn)短路問題，造成配電板的損害，產(chǎn)生出明顯的電流異?，F(xiàn)象[2]。

2.3 電網(wǎng)系統(tǒng)故障

電網(wǎng)系統(tǒng)故障對船舶電力設(shè)備運行產(chǎn)生極大影響。具體其故障類型具體表現(xiàn)在四個方面，第一是接地故障，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)電動機接線盒出現(xiàn)松落，主配電板的電力供給會明顯不足，造成用電負荷量增大，引發(fā)接地故障。第二是電力系統(tǒng)絕緣電阻低故障，具體故障形式可分為兩種，一種是220V絕緣故障，一種是400V絕緣故障。220V絕緣故障受電阻方面的影響，其電阻能力已經(jīng)達到最小值狀態(tài)，對照明電力分配系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響。而400V絕緣故障電阻值已經(jīng)達到報警值，故障位置通常出現(xiàn)在電力設(shè)備周圍處。第三是繼電器故障，繼電器故障產(chǎn)生原因主要有兩種，一種是接頭過熱產(chǎn)生的故障，另一種是線圈高溫產(chǎn)生的故障。接頭過熱故障主要是因為觸頭彈簧變形嚴(yán)重，導(dǎo)致彈簧壓力下降，表面出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損。而線圈高溫是由于繼電器開啟頻率較高，導(dǎo)致電流在傳輸過程中出現(xiàn)明顯的異常現(xiàn)象，造成電阻量的下降。第四是熱繼電器故障，熱繼電器操作動作比較頻繁，就會導(dǎo)致額定電流數(shù)量減少，此時熱繼電器內(nèi)的固定螺釘出現(xiàn)松動，需要重新進行調(diào)整?；蛘邿崂^電器操作規(guī)律不夠規(guī)范，設(shè)定數(shù)值量較高，直接導(dǎo)致用電設(shè)備的損壞。

3.船舶電氣設(shè)備故障檢測方法研究

3.1 直觀檢測法

直接檢測法是比較常見的一種故障檢測方法，主要通過對設(shè)備儀表指數(shù)的觀察來進行檢測，通過對電氣設(shè)備電動機參數(shù)的收集來確定故障，具體參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示：

表1 電氣設(shè)備電動機故障參數(shù)設(shè)置表

通過對以上故障參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的提取，即可判斷出電氣設(shè)備是否出現(xiàn)故障現(xiàn)象。除了通過參數(shù)進行判斷外，還可以通過聲音以及嗅覺來進行判斷。聲音檢測主要是根據(jù)電氣設(shè)備內(nèi)是否出現(xiàn)異常響動進行判斷。如果設(shè)備內(nèi)發(fā)出的聲音比較雜亂，且?guī)в辛慵鲎驳默F(xiàn)象，則說明設(shè)備存在故障問題。嗅覺檢測一般應(yīng)用于電路絕緣系統(tǒng)燒熔檢測中，如果產(chǎn)生刺激性的氣味，則說明設(shè)備存在的故障問題。通過以上直觀檢測手段的應(yīng)用后，可隨時檢測電阻值所產(chǎn)生的變化，實現(xiàn)對參數(shù)的獲取，將獲取的參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值之間進行比對，結(jié)合實際故障情況，制定出合理的修復(fù)策略[3]。

3.2 電路檢測法

電路檢測法相比于直觀檢測法雖然專業(yè)性程度較高，實用價值較大。本身難度性較大，要完成對各種數(shù)值的掌握。具體數(shù)值設(shè)計如表2所示。

表2 電路檢測法數(shù)值設(shè)計表

在完成對電路檢測法的數(shù)值設(shè)計后，還需要通過其他檢驗手段來進行檢驗，包括代替法以及短路法。代替法主要是利用新的電氣組件來取代可能存在故障的組件。之后通過對新舊設(shè)備狀態(tài)的對比，對故障原因現(xiàn)象展開分析研究。而短路法一般應(yīng)用于接觸器和繼電器的觸點檢測中，在該檢測法的應(yīng)用下，可有效檢測出相關(guān)的短路問題。另外在利用完檢測法的檢測手段后，需要及時拆除檢測接線，防止與周圍零件產(chǎn)生過多接觸，造成比較嚴(yán)重的短路現(xiàn)象。

3.3 經(jīng)驗指引法

經(jīng)驗指引法是一種比較抽象的檢測方法，主要基于有著豐富維修人員的工作經(jīng)驗，根據(jù)以往工作經(jīng)驗對電氣設(shè)備故障問題進行分析。在船舶正常行駛的過程中，要求維修人員定期對電氣設(shè)備展開維修，對出現(xiàn)的故障現(xiàn)象進行詳細記錄，以便于后續(xù)問題原因的總結(jié)與分析。該檢測方法在應(yīng)用時，不僅要求維修人員有著豐富的專業(yè)理論知識，同時還要求具有豐富的工作經(jīng)驗，能夠?qū)⒗碚撝R與工作經(jīng)驗相結(jié)合，快速完成對船舶電氣設(shè)備的檢測，增強檢測效率。另外在該檢測方法引導(dǎo)下，維修人員可根據(jù)自身豐富的經(jīng)驗開展指導(dǎo)，幫助更多新的維修人員獲取知識，提高工作經(jīng)驗，可快速準(zhǔn)確完成對故障的確定以及排除，同時也在一定程度上降低故障現(xiàn)象的發(fā)生，具有較好的傳播意義[4]。

3.4 硬件替換法

當(dāng)維修人員完成對電氣設(shè)備故障問題的確定后，可采用硬件替換的方式，對確定好故障位置的零件進行替換，完成對故障問題的有效判斷。當(dāng)完成對零件的替換后，如果電氣設(shè)備能夠正常運轉(zhuǎn)，自身性能得到恢復(fù)，說明該故障問題嚴(yán)重性較低，僅需要完成對零件的替換即可。如果替換完成后電氣設(shè)備還是無法正常運轉(zhuǎn)，說明該故障問題比較嚴(yán)重，需要繼續(xù)對故障問題進行排查，快速尋找出故障問題所在，保證船舶的運行。從硬件替換法應(yīng)用的效率來看，雖然替換過程比較簡單，但是所產(chǎn)生的故障修復(fù)效率較低，通常適用于一些緊急事故當(dāng)中，因此在安全性方面無法得到充分保障，在臨時完成對硬件的替換后，還需要通過其他解決手段進行彌補。在采用硬件替換法的過程中，還需要重視防雷設(shè)計，要求維修人員替換的零件主要以金屬材料為主，以此實現(xiàn)船舶內(nèi)電壓的平衡，在確保人員安全的同時，可保證電氣設(shè)備穩(wěn)定運行。在防雷接地過程中，需要保證焊接位置正確，保持一定的平衡。

4.結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合船舶電氣故障案例，對船舶電氣故障類型以及檢測手段進行分析研究。要想實現(xiàn)對船舶電氣故障原因的確定，就必須通過不同檢測手段來分析，根據(jù)具體故障原因現(xiàn)象，總結(jié)出合理的解決措施。同時需要提高對船舶電氣設(shè)備故障維修的重視，加強主配電板的檢查力度，重視防雷設(shè)計以及防火工作，結(jié)合船體結(jié)構(gòu)完成對配電箱盒的設(shè)置，完成應(yīng)用照明系統(tǒng)額設(shè)計，制定合理的船舶電氣監(jiān)管機制。以此不斷減少船舶電氣設(shè)備故障現(xiàn)象的出現(xiàn)，提高船只運行能力以及安全能力，最終不斷促進我國船舶運輸行業(yè)的發(fā)展，提高運輸效果，帶動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟水平的提升。