某新型試驗艦電站監控系統故障診斷與分析

石 磊，陳 穎

（1.海軍駐上海七一一所軍事代表室，上海 201108；2.海裝駐上海地區軍事代表局，上海 201210）

某新型試驗艦電站監控系統故障診斷與分析

石 磊1，陳 穎2

（1.海軍駐上海七一一所軍事代表室，上海 201108；2.海裝駐上海地區軍事代表局，上海 201210）

對某型試驗艦電站監控系統檢驗中發生的偶發性自動并聯運行故障進行了診斷和分析。通過采用理論分析和試驗測試相結合的方法，根本上解決了該故障。過程中的分析方法和積累的經驗，對后續艦船該型系統故障分析有重要的借鑒意義。

艦船電站；監控系統；自動并聯；故障分析

0 引言

電站監控系統是對艦船副機電站實施遙信、遙測和遙控的中樞系統，是實現電站自動化和現代化的高級組成部分。隨著現代控制理論和可編程控制芯片的飛速發展，高級復雜控制程序和大規模集成控制電路在新型艦船電站監控系統上的應用上也愈加普遍[1,2]。由于該類系統高新科技含量高、技術密集，在提供強大功能的同時，也給故障診斷和分析帶來一定困難。因此，研究和分析艦船電站監控系統的故障具有十分重要的現實意義。

1 電站監控系統簡介

電站監控系統監控對象主要為3套艦用柴油發電機組，監控系統由控制和監測兩個分系統組成，兩個分系統相對獨立工作。控制系統主要由可編程控制器（PLC）、電站控制與保護模塊（PPU）組成；監測系統由主機、顯示器、打印機、PPU及數據處理模塊等構成的總線型檢測系統。電站監控系統原理框圖如圖1所示。

2 電站監控系統故障現象

根據故障嚴重程度不同，電站監控系統的故障機組處理功能試驗包括兩個大項，即：當在網運行機組（單機或并聯）中有一機組發生B類故障時，監控系統應報警并啟動備用機組，備用機組投網供電后，故障機組自動卸載、解列、停機；而當在網運行機組（單機或并聯）中有一機組發生A類故障時，監控系統應急停故障機組并報警，同時自動啟動備用機組，令其并網供電。

圖1 監控系統原理框圖

在機組并聯運行時，若總負載大于單臺機組 95%發電機額定功率時，伴隨A類故障發生緊急停機的同時，監控系統的卸載指令即被觸發，將卸去空調、風機、廚房設備、機修設備等用電級別較低的負載，該功能亦稱為一級卸載[3]。

在進行該電站監控系統故障機組處理功能試驗的過程中，發電機組處于下面狀態：1#機組與2#機組并聯運行，平均負載45%額定功率，3#機組為備用機組。當采用模擬方法，使2#機組發生B類故障時，3#機組應該自動啟動、并網，然后2#機組自動解列、停機。

但是，當2#機組發生B類故障的同時，卻發生了一級卸載故障。而后多次重復該操作，均不再發生。

在對應的同等情況下，模擬1#機組和3#機組B類故障時，均未發生一級卸載。

3 故障原因診斷與分析

由于該故障屬于偶發性故障，因此初步診斷原因可能有以下幾點：

1）A類與B類故障偶爾判定混淆；

2）在某單個采樣周期，確有A類故障產生，但系統未檢測到，故沒有緊急停機；

3）PLC工作不可靠或其供電電源不穩定；

4）接線錯誤，并伴隨有接觸不良現象發生。

根據以上診斷原因，我們逐一進行分析和排查。

若系統將B類故障偶爾判定為A類故障，2#機組應緊急停機，故否定。

若在某瞬間確有A類故障產生，并且采樣周期內未檢測到，那么2#機組保持運行狀態是正確的。但是，一級卸載是以功率為判定條件的，與A類故障并無直接聯系。即便是存在只有一臺機組工作的瞬間，那么總負載也只有 90%額定功率，未達到一級卸載之判定條件。所以，這種可能不成立。

PLC工作不可靠在很大程度上是由于供電開關電源的功率輸出不足或者電壓不穩造成的[4]，但是 PLC和供電電源的送檢結果為合格，因此排除該原因。

那么，焦點就集中在接線問題上。可是，在經過大量核查工作后，并沒有發現接線與圖紙不符的地方。不過，卻發現在監控系統面板上安裝有另一家公司的報警復示板。因此，在實施第二次核查過程中，2#機組B類故障、一級卸載和監控系統與報警復示板的接口部分成為核查重點。

圖2 監控系統內部PXT端子接線圖（部分）

核查過程中發現，2#機組的一級卸載和B類故障的內部進線端子分別為PXT-45和PXT-46（如圖2所示）。而一級卸載的出線端子接在 PXT-6、PXT-84，B類故障出線端子接在DX6-4（二號繼電器板）。

不過，在核查報警復示板的接線時發現，從PXT-45至PXT-50，其出線端還接在復示板上的RT1-0至RT1-5上端子上（如圖3所示）。不難發現，PXT-45至PXT-50端子與RT1-0至RT1-5端子，無論從端子功能定義還是從選線型號上（☆號為線型標識），都完全不符。再根據圖2中相應端子出線位置，可以斷定：圖3所示的接線原理圖是錯誤的。

圖3 機艙組合報警復示板接線圖

那么，連接在報警復示板的出線端子究竟在何處。我們從線型和功能定義入手，終于找到如圖4所示的接線圖。很明顯，圖3中所示的PXT-45至PXT-50端子應該是FXT-45至FXT-50端子，再次印證了上述結論。

圖4 監控系統內部FXT端子接線圖（部分）

重新更改接線的過程中還發現，在原來錯誤接線的RT1-0、RT1-1端子間殘留金屬絲。于是，整個故障事件的根本原因已查明：PXT-45和PXT-46錯誤地連接在了報警復示板上。由于監控系統試驗時，報警系統尚未開啟，因此該復示板并未供電，對應的 RT1-0和RT1-1間殘留的金屬絲，使PXT-45和PXT-46發生偶然間短路。那么，當2#機組B類故障觸發時，如果短路狀態存在，就會導致一級卸載，事件的偶然性也得到合理解釋。按照該思路，復現了故障。

處理方法：正確接線，對全部監控系統接線端進行緊固和清潔。

4 結論

通過電站監控系統的故障診斷和分析，我們可以總結以下幾點經驗：

1）驗收試驗要嚴謹細心。如果沒有嚴謹的工作精神、細心的工作態度，就不會發現僅發生一次的偶然性故障。通過后續的結果可以看到，該故障將給部隊帶來無窮后患，極有可能發生重大事故，但根本原因又不易察覺；

2）排查故障要思維縝密。在上百份資料，上千張圖紙的面前，想要完成核查工作并找出故障原因，沒有清晰的思路、縝密的思維是難以完成的。要善于抓住主要矛盾，多渠道、多角度、成系統地分析問題，才能發現本案例中原來是印刷體的字母“F”和“R”惹的禍；

3）躬身實踐要敢于質疑。任何設備都是來源于實踐的需求，最終應用到實踐中去。因此，躬身實踐是解決任何問題和故障的法寶。當實踐過程中發現的問題與理論、圖紙、軟件等發生矛盾時，在尊重的基礎上要有敢于質疑的精神。

[1]孫文福.船舶電站柴油發電機組網絡式監控技術研究[D].哈爾濱工程大學,2006.

[2]黃倫坤,朱正鵬,劉宗德.船舶電站及其自動裝置[M].北京: 人民交通出版社,1994.

[3]某型艦電站監控系統技術規格書[Z].中國船舶重工集團第七一一研究所,2011.

[4]鄭萬章.基于 PLC的船舶電站網絡式監控系統的研究[D].大連海事大學,2007.

Fault Diagnosis and Analysis on Power Station Monitoring System of New Test Vessel

SHI Lei1,CHEN Ying2
(1.Naval Representative Office inNO.711 Research Institute,Shanghai 201108,China; 2.Naval Representative Department in Shanghai Region,Shanghai 201210,China)

The power station monitoring system (PSMS) of a new test vessel isNOt able to auto-parallel power generators occasionally.The diagnosis and analysis of this fault are studied in the paper.The final solution is based on theory analysis and experimental verification.The analysis method and test experience of the fault make sense for some similar PSMS and follow up vessels.

power station,monitoring system,auto-parallel,fault analysis

TM764.2

A

10.16443/j.cnki.31-1420.2015.03.005

石磊（1982-），男，博士，工程師，研究方向：艦船機電系統。