論基于PSV系列船舶電站系統的調試流程

郭 佳

（廣州黃船海洋工程有限公司,廣州511462）

1 前言

PSV全稱是Platform Supply Vessel，即平臺供應船。主要用于在海上平臺之間運送人員和物資，配備有自動電站、電力推進、DP2、液貨和散料輸送等功能。而一個穩定可靠的自動電站系統，作為船舶的心臟供血部分顯得尤其重要，是船上各種設備能夠長期穩定運行的有力保障。

2 電站的主要構成

2.1 Havyard PSV 832柴油發電機組

由4臺主發電機組和1臺應急發電機組組成：

（1）4臺主發電機組：由MTU柴油機配NES發電機，每臺機組額定電壓為690 VAC，頻率60 Hz，額定功率1 500 kW，功率因素0.9。

（2）1臺應急發電機組：由康明斯柴油機配韓國現代發電機，額定電壓為690 VAC，頻率為60 Hz，額定功率為99 kW。

4臺主發電機組并排布置在機艙區域。安裝在同一側的機組為一組，分別配有完全獨立的兩套冷卻水系統、燃油供給系統及壓縮空氣系統。正常使用狀態下，當單邊發生故障時，另外一邊不受影響，可以照常使用，滿足了DP2的冗余要求。

2.2 Havyard PSV 832配電板

配電板由Norway electrical system company提供，主配電板分690 VAC、440 VAC、230 VAC三部分，安裝在同一配電間；應急配電板分690 VAC、230 VAC兩部分，安裝在應急發電機間。

（1）690 VAC主配電板主要給主側推進器、甲板機械、液貨系統、散料系統等供電，440 VAC主配電板主要給機艙輔助系統供電；220 VAC主配電板主要給全船照明、生活設施、UPS等供電。

為滿足DP2的規范要求，主配電板各分A、B兩排，使用母聯屏隔離，用電設備分兩套分別由A、B排單獨供電；進入DP模式時，所有母聯開關處于分閘狀態，A、B排單獨供電。航行狀態時，也可在母聯開關閉合狀態上供電，但此時兩路變壓器只有一路合閘工作，變壓器與母聯開關之間有互鎖功能，防止造成電力一次系統短路。

（2）690 VAC應急配電板主要給應急空壓機、應急機艙風機等機艙輔助系統供電；230 VAC配電板主要給應急照明、UPS等供電。

在航行狀態下，應急發電機與應急配電板應該處于應急模式，應急配電板通過應配/主配聯絡開關由主配電板供電。當主配電板發生故障失電時，應急發電機會在45 s內自動啟動，并開關自動合閘進入應急供電；當主配電板恢復正常供電時，應急發電機開關會先自動分閘，然后應配/主配聯絡開關自動合閘，實現應急電與主電的自動轉換。

3 調試的準備工作

雖然發電機組與配電板在出廠前都已進行了試驗，并得到了相關機構的驗證，但是在設備出廠后到安裝完成經過了漫長的運輸、裝卸、儲存、吊裝等過程，存在著各種破壞隱患。故在設備安裝完整后，必須根據相關船級社的規范要求進行完整測試，并經受船檢、船東的校驗認可。

3.1 空氣系統

空氣管路安裝完成、密試報驗結束，需用壓縮空氣進行管路沖洗，確保管路潔凈干燥，如果管路存留有焊渣、灰塵等微小顆粒物，會對柴油機造成損壞。

3.2 冷卻水系統

冷卻水管路安裝完成、密試報驗結束，加注冷卻水前需用淡水對管路內部進行沖洗，確保管路內部無異物。加注冷卻水時需根據廠家提供的添加劑型號按一定比例加添加劑混合后再加注到管路里，加注時注意要保持透氣管暢通，充分將管路里面的空氣排出，如果管路存在空氣，在發電機運行情況下會產生汽蝕現象，損壞缸套。

3.3 燃油供給系統

燃油管路安裝完成、密試報驗結束，需進行串油工作，油樣化驗潔凈等級符合規范與廠家要求，否則容易造成燃油濾器、噴油嘴阻塞，在燃燒室內形成殘渣，會損壞缸套或造成氣門堵塞。燃油艙加油時，先加到沉淀艙，經分油機處理后再加注到燃油日用艙供發電機使用。

3.4 電纜的敷設安裝與接線

電纜敷設與接線需符合相關規范的要求，電源線應與信號線分開敷設包扎,信號線做好屏蔽接地。

4 調試的流程

4.1 配電板通電前檢查及通電

（1）檢查配電板基座是否安裝固定好，內部部件是否完好無損；

（2）檢查屏與屏之間匯流排是否連接固定可靠，匯流排與柜體內殼是否做好絕緣保護；

（3）檢查設備電纜連接是否正確，做好接地保護，尤其是主干電纜、主動力系統的相關電源線、控制線是否依照設計單線圖順序進行連接，如有出現交錯接線錯誤勢必影響后續DP試驗、FMEA試驗的進行；

（4）檢查匯流排和大容量電纜的接線是否依據安裝要求打扭力緊固；

（5）檢查配電板上所有供電開關是否處于斷開狀態；

（6）檢查配電板內部是否有雜物，特別需認真檢查斷路器內部是否有鐵絲、鐵銹、灰塵等易導致短路的雜物；

（7）用1 000 V直流絕緣表測量匯流排、變壓器、岸電電纜的絕緣情況，測量結果應不小于5 MΩ；測量發電機繞組的絕緣，需要在2 000 MΩ以上；

（8）合上儀器儀表的回路熔斷器，特別是電流互感器的測量回路一定不能斷路，不能加熔斷器。

以上檢查步驟確定無誤后，方可給配電板送電。

4.2 發電機第一次啟動

（1）啟動發電機前需確保每一根電纜接線正確，將AVR的工作電源開關關閉，先怠速運轉一段時間，觀察機組各個參數是否正常，包括外圍系統的冷卻水溫度、壓力、燃油壓力等，然后再逐步將轉速加到額定轉速，空載運行一段時間，仔細觀察一切正常后方可進行下一步試驗。

（2）發電機勵磁發電試驗，先檢查發電機的差動保護功能是否正常工作，以確保發電機萬一發生短路故障時能夠及時切斷勵磁回路。檢查無誤后，合上AVR工作電源開關，啟動發電機，觀察配電板電壓表顯示電壓是否正常，額定電壓為690 VAC，電壓在690～700 VAC范圍內均視為正常。用1 000 VAC相序表測量電壓相序是否為正序。

4.3 發電機開關脫扣功能與保護試驗

使用模擬信號發生器通過輸入信號到保護裝置二次回路，模擬電壓、電流、頻率故障進行試驗。

在模擬欠壓、過壓試驗時，必須要把遙控調壓信號斷路，因為此時發電機實際電壓是正常的，但是保護裝置Woodward Easygen讀取到的電壓是高于或低于額定值的，否則會誤認為電壓偏高或偏低，AVR會對發電機電壓進行調節，從而降低或增大發電機電壓；如果調壓信號沒有形成斷路，就會造成發電機實際電壓過高或過低，不利于在網的用電設備，甚至會損壞用電設備。

在模擬低頻、高頻試驗時，需要將遙控調速信號斷路，因為此時發電機的實際轉速是正常的，但是保護裝置Woodward LSU讀取到的頻率信號是高于或低于額定值的，會誤認為發電機轉速偏高或偏低，從而會調節發電機的轉速，造成發電機電壓的波動，不利于在網用電設備，尤其是電機設備。

4.4 報警點模擬測試

在試驗中應該注意模擬器是否取得相關檢驗機構的檢驗合格證明，并且沒超出檢驗使用期限。

4.5 靜態特性試驗

試驗前應先確認發電機頻率與電流反饋信號是否正確。否則會造成發電機故障開關跳閘，具體方法如下：

（1）逐漸增加有功功率，觀察發電機頻率的變化趨勢，如果頻率反饋信號正確，發電機頻率會略微有下降趨勢，反之頻率呈上升趨勢，此時只要將頻率反饋信號的兩根線對調即可。

（2）逐漸增加感性無功功率，因為感性無功對發電機起到去磁作用，容性無功對發電機起到助磁作用，如果電流反饋信號正確，此時發電機電壓應該呈略微下降趨勢，反之電壓呈上升趨勢，此時只要將電流檢測信號線對調即可。

4.6 動態特性試驗

（1）頻率特性調整

根據相關規定，帶動發電機的原動機必須裝有調速器，其調速特性應符合下列規定：當突然卸去額定負載時，其瞬時調速率不大于額定轉速的10%，穩定調速率不大于額定轉速的5%，穩定時間不超過5 s。此類船舶的柴油機一般都配有電子調速器。

（2）電壓穩定調節方法

AVR對電壓的調節速度是通過PI控制系統來實現的，試驗中可保持某一參數不變，例如I值不變，改變P值，觀察電壓的變化趨勢，若趨勢反了，可相反的改變P值，再按同一趨勢逐漸改變P值，直到電壓往相反方向變化，接著將P值調回到倒數第二個數值；用同樣的方法，保持P值不變調節I值，直至發電機的變化峰值電壓與穩定時間都在規范要求范圍內為止。

4.7 并車試驗

（1）并車條件

對于三相交流同步發電機組，理想并車條件是待并發電機的電壓與運行（或電網）的電壓之間同時滿足以下條件：①電壓的有效值相等，即U1=U2；②頻率相等，即f1=f2；③相位或初相位角相等，即δ1=δ2；④相序一致。符合上述條件時并車，沖擊電流最小、最安全。

（2）并車方法

①示波器并車法

首先將示波器的電壓測量端按正序分別連接在電網母排與待并發電機開關側，拆掉到待并發電機開關的合閘信號線，手動調節待并發電機的轉速，觀察同步表并車指示燈按順時針緩慢轉動，接近同步點時按下合閘按鈕，若此時開關合閘信號發出與兩條電壓曲線重合時間吻合，則說明此發電機符合并車條件。

② 萬用表并車法

首先用電壓等級符合的相序表確認在網發電機與待并發電機的電壓相序一致，待并發電機開關置于測試位置，將萬用表發到電壓等級適合的檔位，用一根表筆測量在網發電機的某一項電壓，用另外一根表筆測量在待并發電機的同一項電壓，用手動并車法模擬并車，當同步表指示燈轉到同步點位置時，若此時萬用表電壓顯示為零，則表明并車成功。此方法操作較為方便，但準確度沒有示波器并車法好。

（3）發電機同步運行功率分配調節

發電機的功率分為有功功率與無功功率，有功功率分配不平衡主要調節發電機的頻率，有功功率分配較多的發電機頻率較大，此時只要相應的調節發電機的頻率即可；無功功率分配不平衡是由于電壓的不平衡引起的，通常電壓低的發電機無功分配越大，電壓高的發電機無功分配越小，此時只要相應地調節發電機的電壓即可。

4.8 PMS實驗

對于帶有DP2系統的PSV船、PMS功能主要包括有Load Dependent Start/ Stop、Load Shedding、Power Limitation、Black Out Recovery試驗，有些船舶還包括有Fixed Target Load等試驗。

PMS系統通過控制4臺發電機的自動啟動與停止，開關同步合閘與解列分閘來滿足電站即時的負載需求與變化。同時在此類船舶最主要是給平臺供應物資的，在DP模式下必須要保證當單邊故障時不影響動力操作系統的工作，或者在故障失電情況下必須要在30 s內電站自動恢復供電、相關動力設備自動運行，否則是相當危險的。

此類船舶的PMS比普通船舶功能更加全面，使用更加方便，其優點有：

（1）當2臺以上發電機運行在網時，某一在網機組發生電壓故障（勵磁故障）或頻率故障（調速器故障）時，PMS會在幾十毫秒內將故障切斷，限制主推進器功率不超過在網機組100%的額定功率，自動啟動備用機組并網，不影響其他在網機組正常運行；

（2）當2臺以上發電機在網時，應急停止某臺在網機組，PMS會在幾十秒內將故障機組切斷，限制主推進器功率不超過在網機組100%的額定功率，自動啟動備用機組并網，不影響其他在網機組地正常工作，遏制了故障進一步蔓延。

5 結束語

本文論述了PSV系列船的船舶電站的調試流程，文中一些調試方法只是個人根據以往工作經驗所得，或許還有更有效與簡便的方法，希望在以后的工作中多積累經驗，在行業中多進行交流，不斷完善調試技能。

[1]王文義主編.船舶電站組建與調試.[M哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社,2009.