船舶电气设备常见故障实例分析

2015-01-04苑仁民

船电技术 2015年4期

苑仁民，刘洋

（山东交通学院海运学院，山东威海 264200）

0 引言

随着船舶电气化、自动化程度的不断发展，船舶技术装备不断更新，电气设备变的越来越复杂。电气故障的种类繁多，且往往不可预料。常用的分析和排除电气故障的方法有传统的故障诊断法（经验诊断法）、故障树分析法、专家系统诊断法、电子设备故障分析法等。作为一般管理人员来讲接触比较多还是经验诊断法。

在利用经验诊断法查找故障时，应先弄清故障现象，再查看说明书，通过分析电气线路图来分析故障原因，确定故障可能存在的范围后，测量或拆检元器件，确定故障点，最后修理排除故障并重新安装调试设备使之恢复正常。下面介绍几例船舶电气设备故障及其处理过程，希望能体现分析故障的一些原则。

1 船舶电气绝缘故障

1.1 某轮中央空调风机马达线路绝缘低故障

在2013年6月一次进港机动航行中，主配电板显示动力电网绝缘低报警。靠好码头后对可能出现绝缘低的设备进行断电检查，结果发现是空调风机马达绝缘低。

该轮空调风机支架老化，风机在运行过程中，特别是No.1风机有振动且振动比较厉害。在检查过程中发现停止 No.1风机电网绝缘马上就恢复正常，启动No.1风机就会出现电网绝缘低报警。暂时断定为No.1风机马达线路故障，断电后用摇表进行测量，结果No.1风机线路一切正常。再对两台风机进行如下实验，先启动No.1风机观察一段时间没有问题，再启动No.2风机，随后发生绝缘低报警，停止No.2风机，绝缘警报消失。两台风机全部停止，先启动No.2风机观察一段时间没有问题，再启动No.1风机，随后发生绝缘低报警，停止No.1风机，绝缘低警报消失。结果表明单独一台风机运转都没有问题，只要两台一起运转就会出现绝缘低警报。断电后，用摇表测量 No.2风机线路也没有问题。

作为电机员这时只有用眼观、手摸的方法去排查两台电机的每一段线路，结果发现No.2风机马达的供电电缆在风机支架某拐角处被磨损，但又没有直接接触在支架上。这时故障原因就很明了了，一定是No.1风机运行时引起的振动导致电缆绝缘磨损和接地。在停止No.1风机后电缆又与支架分离开电网绝缘又恢复正常。也就是 No.2风机马达电缆绝缘低是由 No.1风机振动所引起的。经确认后排除故障。在查找这类电气故障时对电工测量仪表的依赖很强，往往忽略了利用五官进行看、摸、听、闻、查的方法。

1.2 绝缘破损引起的电子调速器故障

某轮航行中偶尔出现锁定执行器当前位置的情况，该轮所用电子调速器为DGS8800e型其系统原理组成框图如图1所示。该电子调速器在工作过程中如果出现转速信号丢失或者错误就会发生执行器锁死在当前位置，DGS8800e型电子调速器转速检测部分是由安装在主机飞轮前端的两组脉冲式转速检测单元组成，一组工作另一组备用。在工作过程中如果一组故障系统会自动切换到另一组工作，以保障主机正常运转。值班人员发现在发生执行器锁死故障时并没有出现转速检测系统切换的动作和警报。因此可以排除转速传感器的故障，其后对转速传感器机旁中间接线盒以及集控室 DGS8800面板的串行口接线进行检查均未发现异常。因是偶发性故障一时无法进行排查，只能在航行值班过程中进一步观察。

图1.DGS8800e数字调速系统组成原理框图

在一次港内做主机日常清洁保养时发现在机舱下平台主机旁电缆支架上有一电缆绝缘层磨损严重。经电机员检查确认该电缆是主机转速信号电缆，基本可以认定调速器执行器锁死故障是由此处绝缘损坏造成转速信号受到干扰超限，使系统认为转速信号错误从而发出锁死执行器的指令。对该电缆进行绝缘修复，在以后的航行过程中没有再发生执行器锁死的现象，说明故障原因判断是正确的。

2 发电机主开关故障

2.1 某轮发电机主开关故障实例

某轮 No.2发电机在没有任何征兆的情况下屡次跳闸，造成全船失电，配电板显示异常脱扣报警，复位后重新合闸也能正常运行。但这样严重影响了船舶安全运营。导致发电机主开关跳闸的因素有过载、逆功率、外部短路、失欠压以及误跳闸等。在主配电板上安装故障检测仪，将上述保护的电压、开关信号接入，进行实时监测故障锁定。运行一个航次后，检测仪故障显示第二路报警，即主开关过流保护动作。根据电站运行状态参数没有发生过流现象，确定过流保护跳闸应该是误动作。下面重点检查主开关电子脱扣器电流检测、过流触发部分，电子脱扣器部分电路如图2。发电机的三相电流经电流互感器检测，经D1-D12二极管整流，由C1、C2、R1滤波之后，通过三组并联的分压器将发电机的电流信号转变成与之成正比的直流电压信号。第一路经 R2、R26/1、R26/2、R3分压为瞬间特大短路保护信号检测；第二路经R4、R27/1、R27/2、R5分压为短路短延时保护信号检测；第三路经R28/1、R28/2、R6分压为过载长延时保护信号检测。各路检测信号通过二极管接至由单结晶体管和可控硅组成的输出控制电路，当达到触发动作值输出电路控制失压线圈失电从而实现保护动作。经检查发现过流触发部分分压电阻 R28/1被击穿导致过流触发电压较正常值高，从而引起开关带上部分负载后即过载跳闸。更换该电阻，运行几个航次后未出现误动作跳闸现象，故障排除。

图2 电子脱扣器部分线路

2.2 发电机主开关常见故障

2.2.1 发电机主开关合不上闸故障

主开关操作分为手动操作和电磁（电动）操作，工作过程中一般采用电磁操作，如果发现电磁合闸失效，应试用手动合闸是否正常。如果手动、电磁合闸均失效，一般可考虑失压脱扣器、分励脱扣器、机械结构部分是否故障，检查锁扣装置位置，如有应急停按钮，检查应急停按钮是否被按下。如果手动合闸好用，说明电磁合闸线路有问题。一般可考虑：合闸按钮触点、电磁合闸线圈、中间继电器的触头、线圈、电容以及整流器等是否损坏。

2.2.2 自动空气断路器误跳闸故障

在船舶电站工作过程中，如果发生自动空气断路器跳闸，首先机舱监控报警系统会有声光报警。值班人员需要通过报警指示以及跳闸前后电网状态的变化判断是因具体某项保护或者故障而跳闸。若没有明确的原因，且跳闸后发电机继续正常空载运行，我们可以判定为误跳闸。在确定汇流排没有短路的情况下重新合闸供电即可。若是经常性的误跳闸一般可以考虑检查：开关各紧固件是否有松动、自由脱扣机构磨损严重造成握持不牢、更换电子脱扣器（电路板），看误跳闸现象是否消失、过流、欠压等保护的整定值是否太小等。

2.2.3 自动空气断路器脱不开闸的故障判断及排除

主开关操作时，如果发现电磁分闸、手动分闸均失效，应检查自由脱扣机构是否顶死，以及锁扣机构是否处于锁扣状态。如果手动分闸操作正常，电磁操作分不开闸，一般可考虑：分励线路电源、分励按钮触点以及分励脱扣器电磁铁动作是否正常。

3 船舶发电机故障

3.1 发电机建压故障

某轮 No.3发电机组启动运转后，无电压输出。发电机转动后不能正常建立电压一般均是由于励磁系统故障。首先测量励磁线圈F1、F2处的励磁电压为零，停掉No.3发电机，检查其励磁系统，自动调压装置和相复励系统均正常。然后，测量励磁线圈电阻为0.8 Ω，拆下励磁线圈接线，再测量励磁线圈电阻为12 Ω左右是正常的。励磁线圈接线柱一端是励磁线圈另一端是整流单元，检查整流输出部分，发现在s相中的两个整流二极管被击穿，造成短路，整流部分无输出，所以三号发电机不能建立电压。换新二极管，启动No.3发电机后，电压正常，并电、负载运行均正常，故障排除。

3.2 发电机显示仪表故障

某轮 No.2发电机的电流表每隔十几分钟突然由正常值达到满量程，并且功率表由正常值到达逆功率最大，大约几分钟后，电流表和功率表的显示数据又慢慢恢复正常，这种现象一直重复出现，这一过程中没有出现报警和跳闸现象。

观察发现发电机电压和频率显示都正常，因此判断不是发电机故障，应该为电流表和功率表显示不正常。测量No.2号发电机电流互感器，未发现异常，说明判断互感器没问题，怀疑功率表、电流表或开关损坏。由于功率表和电流表同时出现故障，查找开关及表的所有接线，发现互感器电流输入到功率表，再经功率表后进入电流表，怀疑功率表损坏。将功率表拆下，解体后发现，线号为3的导线裸露，并且和其他导线有接触，用胶带将其包好，装复后，安装试验。经过一段时间运行，运行状态一直正常，故障消除。