船舶同步發(fā)電機(jī)與調(diào)壓系統(tǒng)故障分析方法

秦 琪

(江蘇熔盛重工有限公司,江蘇南通 226532)

0 引言

目前船舶電站所使用的同步發(fā)電機(jī)和調(diào)壓系統(tǒng)種類、型號很多,一旦發(fā)生故障就給船舶電氣維修人員帶來很大的困難。為此,作者根據(jù)多年的實(shí)船工作經(jīng)驗(yàn),介紹船舶同步發(fā)電機(jī)與調(diào)壓系統(tǒng)的故障分析方法。

1 船舶同步發(fā)電機(jī)與調(diào)壓系統(tǒng)故障

由于同步發(fā)電機(jī)與調(diào)壓系統(tǒng)的故障,最終都是以發(fā)電機(jī)端電壓的大小或有無表現(xiàn)出來。為此,把故障使同步發(fā)電機(jī)電壓偏離額定值大的分為動(dòng)態(tài)故障,把故障使同步發(fā)電機(jī)電壓偏離額定值比較小的分為靜態(tài)故障。常見的故障分類見表 1,UN為額定電壓。

表1 同步發(fā)電機(jī)常見故障表

2 同步發(fā)電機(jī)故障分析方法

目前船上所使用的同步發(fā)電機(jī)有 2種類型:有刷同步發(fā)電機(jī)和無刷同步發(fā)電機(jī)。對于有刷發(fā)電機(jī)而言,常見的電氣部分故障有定子繞組相間、匝間短路,繞組斷路;轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈匝間短路、斷路以及電刷部分故障。對于短路故障,一般將設(shè)備拆開后用肉眼就可看出;對于匝間短路,常伴有機(jī)殼局部發(fā)熱嚴(yán)重,三相電壓不對稱的現(xiàn)象,一般也不難判別。轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈匝間短路,會(huì)使勵(lì)磁電流增加,所以,只需檢測勵(lì)磁電流,超出正常值,就可認(rèn)為匝間有短路一般將設(shè)備拆開用肉眼也能發(fā)現(xiàn)。無刷同步發(fā)電機(jī),自帶一個(gè)轉(zhuǎn)樞式勵(lì)磁機(jī)和旋轉(zhuǎn)整流子,它無電刷部分故障,而伴有旋轉(zhuǎn)整流子和勵(lì)磁機(jī)的故障,這部分故障有旋轉(zhuǎn)整流子擊穿或斷路;轉(zhuǎn)樞繞組和勵(lì)磁線圈也存在短路、斷路故障。無刷機(jī)比有刷機(jī)多了這一層關(guān)系,分析無刷機(jī)的故障原因就比較困難一些。不論是動(dòng)態(tài)故障還是靜態(tài)故障,已證明原因不在于調(diào)壓系統(tǒng)(比如說更換 1套調(diào)壓器)時(shí),此時(shí)要區(qū)分故障原因?qū)儆谥靼l(fā)電機(jī)還是勵(lì)磁機(jī)。首先檢查旋轉(zhuǎn)整流子是否存在擊穿或斷路故障。如果旋轉(zhuǎn)整流子不存在擊穿或斷路故障,應(yīng)采用頻譜儀測量主發(fā)電機(jī)端電壓的諧波分量。如果諧波分量比正常機(jī)大,說明是勵(lì)磁機(jī)故障,這時(shí),檢測各旋轉(zhuǎn)整流子的PN結(jié)特性,是否一致,不一致應(yīng)更換。定轉(zhuǎn)子線圈短路或斷路,用萬用表和短路偵察器就可檢查出,如果諧波分量沒有變化,說明是主發(fā)電機(jī)故障。

3 調(diào)壓系統(tǒng)故障分析方法

不論是動(dòng)態(tài)故障還是靜態(tài)故障,其原因是在發(fā)電機(jī)部分還是調(diào)壓系統(tǒng),分水嶺在于勵(lì)磁電流的大小及波形。如果勵(lì)磁電流在額定值,而發(fā)電機(jī)電壓不在額定值,說明故障在于發(fā)電機(jī);如果勵(lì)磁電流不正常,故障原因在于調(diào)壓系統(tǒng);如果勵(lì)磁電流波形發(fā)生畸變或諧波分量明顯,故障原因在于勵(lì)磁系統(tǒng)部分。這種判別只需在勵(lì)磁系統(tǒng)輸出串入 1只直流電流表檢測電流的大小,用示波器觀察其波形,就可把故障原因位置找到。一旦證實(shí)是屬于調(diào)壓系統(tǒng)故障,就得按調(diào)壓系統(tǒng)的類型來分析故障原因。目前,常用的調(diào)壓系統(tǒng)有晶閘管調(diào)壓器和可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓器2大類。

3.1 晶閘管調(diào)壓器故障分析

一般晶閘管調(diào)壓器由測量比較電路、移相觸發(fā)電路、晶閘管主電路、起壓控制電路以及滅磁電路等組成。若發(fā)生的是動(dòng)態(tài)故障,首先檢查晶閘管主電路是否正常,其次檢查觸發(fā)電路是否正常。檢修這種電子線路,最有效方法是檢測各點(diǎn)波形來判別故障原因所在。對于“不能建立電壓”故障,先充磁,若充磁時(shí)能建立電壓,而不充磁時(shí)不能建立電壓,故障在于起壓控制電路或滅磁電路。若充磁時(shí),不能建立電壓故障在于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路。而發(fā)生靜態(tài)故障,故障在于測量比較電路或移相控制電路中。

總之,晶閘管調(diào)壓器發(fā)生故障可采用逆推尋跡法。

3.2 可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓器故障分析

可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓器由 2大部分組成,一部分為相復(fù)勵(lì),另一部分為電壓校正器。由于相復(fù)勵(lì)部分是負(fù)責(zé)調(diào)壓器的動(dòng)態(tài)特性,而電壓校正器是負(fù)責(zé)調(diào)壓器靜態(tài)特性,所以,發(fā)生動(dòng)態(tài)故障主要檢查相復(fù)勵(lì)部分。例如:突加負(fù)載電壓降落嚴(yán)重,可能是電流復(fù)勵(lì)分量補(bǔ)償不足,也可能三相整流電路斷臂等。若電壓的調(diào)節(jié)精度達(dá)不到要求,這時(shí)應(yīng)檢查電壓校正器。由于電壓校正器的電路與晶閘管調(diào)壓器的電路具有相似的環(huán)節(jié),它一般由測量比較電路、移相觸發(fā)電路和晶閘管輸出電路組成。不同的是它們的作用過程,對于校正器:當(dāng)ΔU=U-UN＞0時(shí),晶閘管輸出電路電流增加,使發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流減小,使發(fā)電機(jī)U減小,最終校正ΔU=0。而晶閘管調(diào)壓器,當(dāng) ΔU＞0時(shí),調(diào)壓器減小晶閘管輸出電路電流,即減小發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流,最終調(diào)節(jié)到使發(fā)電機(jī)端電壓為額定值(ΔU=0),所以,分析這兩種電路故障要抓住這個(gè)特點(diǎn)。ΔU為電壓變化率,U為檢測電壓, UN額定電壓。

可見,對于可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓器系統(tǒng),也可根據(jù)故障類型找到對應(yīng)的故障環(huán)節(jié)。

4 結(jié)論

綜上所述,發(fā)電機(jī)和調(diào)壓器系統(tǒng)的故障分析,首先根據(jù)故障現(xiàn)象來判別是動(dòng)態(tài)故障,還是靜態(tài)故障,然后依據(jù)故障的類型和勵(lì)磁電流的大小就能快速判別故障所在,這對海上航行的船舶來講尤其重要。縮短維修時(shí)間,提高修復(fù)率,就可大大提高船舶供電系統(tǒng)有效性。

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