SICPS-5型外加電流保護裝置電位漂移故障分析與排除

李明松，王 正(.青島前進船廠，山東 青島 6600；.海軍航空工程學院，山東 青島 6600)

SICPS-5型外加電流保護裝置電位漂移故障分析與排除

李明松1，王 正2
(1.青島前進船廠，山東 青島 266001；2.海軍航空工程學院，山東 青島 266001)

SICPS-5型外加電流保護裝置是通過外加電流對船舶不同部位進行防腐防污實施保護的裝置，文章利用該型裝置首次自主修理，對裝置的工作原理進行闡述，對電位漂移故障現象進行綜合分析，并對分析結果逐一排查，最終得出導致故障現象的本質原因。

外加電流保護裝置；恒電位/恒電流儀；輔助陽極；電解海水電極；電位漂移

SICPS-5型外加電流保護裝置是船舶的重要組成部分，它可以根據船舶不同部位對保護作用的不同要求，完成對船體外殼、螺旋槳及121#～129#肋骨非水密部位內的防腐保護，對電磁計程儀平面探頭及螺旋槳的防污保護等功能。

1 SICPS-5型外加電流保護裝置組成及工作原理

1.1組成

SICPS-5型外加電流保護裝置由1臺恒電位/恒電流儀、鉑/鈮陽極(A1、A/1、A2)、電解海水電極(A3⊥2、A4、A/4、⊥3、⊥/3)、參比電極(C1、C2、C3)、軸接地裝置通過電纜的連接而成。

船舶SICPS-5型外加電流保護裝置所有電極均安裝在水線以下，其中A1、A/1、C1在水線以下1 m的位置，A3、⊥2位于電磁計程儀以下1 m的位置，A2、C2位于艉尖艙內，C3位于水線以下1 m的位置，A4、A/4、⊥3、⊥/3位于螺旋槳的附近。

1.2工作原理

SICPS-5型外加電流保護裝置主要依靠DJH-5型恒電位/恒電流儀自動控制對外電流的輸出大小，以此來滿足船體不同部位的保護需求。DJH-5型恒電位/恒電流儀由4個獨立回路組成：2個恒電位回路(HEⅠ和HEⅡ)，2個恒電流回路(HIⅠ和HIⅡ)。恒電位回路HEⅠ用于船體尾部外殼體、螺旋槳、軸、舵、水平穩定翼和垂直穩定翼外加電流陰極防腐保護；恒電位回路HEⅡ用于121#～129#肋骨非水密部位內的殼體和金屬結構件外加電流陰極防腐保護；恒電流回路HIⅠ用于對31#肋骨右舷下部電磁計程儀平面探頭防污保護；恒電流回路HIⅡ用于螺旋槳防污保護。

1)恒電位回路自動調節原理。恒電位回路工作原理框圖如圖1所示。

圖1 恒電位回路原理框圖

恒電位回路為一閉環控制系統，裝置初始輸出電流的大小，是由給定電位和船體的自然電位之差決定的，保護電流經過海水流向船體，使船體(船體或其他結構件)逐漸極化到給定電位，此時參比電機將船體極化過程的各瞬時電位值連續反饋到PI調節器的反相端，經過前置放大，控制功率放大器，使輸出電流滿足船體電位的要求，使船體電位恒定在給定值。

如果外界條件的變化使艇體極化電位下降，經PI調節，輸出信號增大，經前置放大后，功率放大器輸出電流增加，從而使艇體極化電位逐漸趨近給定電位。反之，使輸出電流減小，也使艇體電位趨于給定電位。上述過程周而復始，形成自動調節。

當輸出電流、輸出電壓超出額定值時，應保護電路、封鎖控制信號、切斷輸出。故障排除后，按下控制線路板上的復位按鈕，即可正常運行。

當交流輸入電源缺相或輸入保險絲熔斷時，通過缺相保護電路，封鎖控制信號，切斷輸出，當故障排除后，按下控制線路板上的復位按鈕，即可正常運行。

自動狀態，當輸出電流增加時通過限流回路，降低比較放大電路的放大倍數，使輸出電流降低。

2)恒電流回路自動調節原理。恒電流回路工作原理框圖如圖2所示。

圖2 恒電流回路原理框圖

恒電流回路為一閉環控制系統，裝置初始輸出電流的大小由給定電壓信號和輸出反饋電壓信號差決定，調節給定電壓信號的大小，控制信號隨之調節，輸出電流亦隨之調節。

如果外界條件的變化使得輸出電流增加時，經PI調節，輸出信號降低，經前置放大后，功率放大器輸出電流降低，使輸出電流恒定。反之，輸出電流增加，也使輸出電流趨于恒定。上述過程周而復始，形成自動調節。

當輸出電流、輸出電壓超出額定值時，應保護電路，封鎖控制信號、切斷輸出，故障排除后，按下控制線路板上的復位按鈕，即可正常運行。

當交流輸入電源缺相或輸入保險絲熔斷時通過缺相保護電路，封鎖控制信號，切斷輸出，當故障排除后，按下控制線路板上的復位按鈕，即可正常運行。

自動狀態，當輸出電壓增加時通過限壓回路，降低比較放大電路的放大倍數，使輸出電壓降低。

2 故障現象

恒電位/恒電流儀面板如圖3所示，在“回路選擇K2”選在HEⅡ的前提下，然后轉動“電位選擇HEⅡ”選擇“給定”或“C2”時，測量電位儀表出現電位的從0到最大值的漂移現象，從而無法從面板儀表上得知在給定電位一定的條件下，C2處船體電位是否滿足-0.8～-1.0 V范圍的保護要求。

圖3 恒電位/恒電流儀面板圖

3 故障分析

該故障現象屬于非固定性的故障，要確定其故障點首先應從系統上分析，“電位選擇HEⅡ”轉換開關屬于4個回路中的恒電位回路HEⅡ范疇，主要著眼點從該回路進行分析，而該回路從系統上又可分為恒電位/恒電流儀部分和通過電纜連接的舷內鉑/鈮陽極2部分。

1)恒電位/恒電流儀。恒電位/恒電流儀應從以下4個方面進行排查：①恒電位回路HEⅡ控制板回路工作是否正常；②恒電位回路HEⅡ對外輸出電流、電壓是否正常；③檢查回路中大功率管工作是否正常；④“電位選擇HEⅡ”轉換開關所在回路進行排查。

2)舷內鉑/鈮陽極。該部分應主要排查以下2方面內容：①檢查鉑/鈮陽極體是否有斷裂現象；②檢查從恒電位/恒電流儀到鉑/鈮陽極連接電纜的導通性和是否有接地現象。

4 故障排查

結合以上造成故障原因的分析，對外加電流保護裝置進行逐項排查。

首先，在確保舷內鉑/鈮陽極無損壞斷裂現象的前提下，用萬用表檢查恒電位/恒電流儀與鉑/鈮陽極連接電纜的導通性，檢查結果連接電纜導體良好且無接地現象。

其次，測量參比電極C2處的電位即恒電位/恒電流儀內接線排上C2點與M點的電壓值，測量結果為-0.9 V，滿足船體保護電位的要求，然后調節恒電位回路HEⅡ控制板上電位器RW5(將SW2設置在自動擋)，然后測量參比電極C2處的電位值，測量結果為電位值能夠穩定變化，而且前期已經對恒電位/恒電流儀內部大功率管進行了檢測，檢測結果為大功率管工作正常，由此可以推斷發生電位漂移現象并不是因為回路控制原因，而是一種顯示錯誤，因此故障排查重點集中在“電位選擇HEⅡ”與“測量電位”電壓表的顯示回路中。

參比電極C2是恒電位/恒電流儀中恒電位回路HEⅡ的組成部分，恒電位回路HEⅡ部分控制原理圖如圖4所示，恒電位/恒電流及部分原理圖如圖5所示。

由圖5中可以看出，參比電極C2共有2路信號，一路是控制信號，通過122進入控制板CU2中2X1管腳，前文分析已經排除電路板控制故障，在此不做具體分析；另一路為顯示信號，當轉換開關K3的136和122接通時，通過轉換開關K3經136進入CU2中2X10管腳，再由圖4中可知，顯示信號進入控制板CU2中2X10后，經IC5A、IC5B運算放大，由晶體管T3控制導通大小，最后通過滑動變阻器取出參比電極C2的顯示信號，由CU2中2X11輸出到圖5中的測量電位電壓表進行顯示；同樣當旋轉開關K3的136和138接通時，CU2中2X8的給定電壓值信號進入2X10，同樣經處理后由測量電位的電壓表進行顯示，實現了給定電位和參比電極C2電位的轉換顯示。

根據故障現象分析，轉換開關K3打在如圖5所示狀態，136和122應接通，假設136和122處于斷開狀態，136和138同樣處于斷開狀態，此時，將“電位選擇HEⅡ”從給定轉到C2時，測量電位電壓表一端接在01，另一端接在CU2中2X11，2X10處于懸空狀態，電壓表測量的電位應該是GND與-15 V之間的電壓，從電壓表上看到的現象是指針會從0一直漂移到最大值，因此造成該故障現象的原因是“電位選擇HEⅡ”轉換開關的觸點接觸不良，造成了測量電位的漂移。

圖4 恒電位回路HEⅡ部分控制原理圖

圖5 恒電位/恒電流儀部分原理圖

5 結束語

SICPS-5型外加電流保護裝置是船舶船體防腐防污、延長船舶使用壽命的一個重要裝置，本文通過對裝置的工作原理進行闡述，對電位漂移故障現象進行綜合分析，并對分析結果逐一排查，最終得出導致故障現象的本質原因。通過本文的分析不僅僅能夠解決裝置的這一單一故障，更為裝置可能出現其它故障的排除工作奠定基礎。

2014-01-24

Applied current SICPS-5 protective apparatus works as anticorrosion and antipollution to ship's different parts，this paper tells the analysis and removal of the potential drift of the apparatus based on its first auto-repair.

applied current protective apparatus;contstant potential/constant current motor;auxiliary anode;electrolytic sea-water electrode;potential drift

U673

10.13352/j.issn.1001-8328.2014.05.007

李明松(1983-)，男，山東威海人，工程師，碩士，主要從事艦船電氣設備維修與研究。