船舶發電機調試及試驗工藝流程

郁松華 姚琪

摘 要：發電機是船舶電力系統的核心，其調試工作是整個造船系泊試驗的首要任務。調試在系泊試驗期間進行，整個調試工作由船舶制造商與船東和驗船師一起進行。本文將結合我公司為中交二航局建造的一條10000噸舉力半潛駁船的電站的調試方法與工藝流程作進一步介紹。

關鍵詞：發電機;配電板;調試;試驗

中圖分類號：u673.4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）03-0057-02

1 系統介紹

10000噸半潛駁使用康明斯的三臺800千瓦發電機，轉速為900轉/分鐘，6缸柴油發動機，三相電壓AC400V，電流1443A，頻率50Hz，功率因素0.8。

2 調試前的準備工作

（1）柴油發電機組安裝報驗合格，為其服務的油水氣系統安裝報驗合格;（2）油箱中裝滿足夠的輕柴油，油底殼注入足夠的潤滑油，注入足夠的冷卻液;（3）電氣電纜接線正確;（4）三臺發電機屏與組合起動屏分離，拆除連接排，兩邊400V組合起動屏臨時接2根3×95mm2的電纜，這樣調試發電機時使用設備互不干擾;（5）主配電板岸電供電拆除發電機連鎖，主配電板初次送岸電，首先檢查主配電板接線可靠性、正確性，接入岸電，檢查相序;（6）測量柴油機的冷態曲軸甩檔;（7）用直流500V兆歐表測量發電機定子和轉子繞組及空間加熱器冷態絕緣電阻;（8）準備三臺電阻箱，三只隔離開關，負載期間使用。

3 發電機調試

（1）發電機溫度傳感器試驗，當溫度模擬器設置在0℃時，查看集控室遠程監測顯示器是否也為0℃，線路長短會影響監測報警顯示器的值，適當調整偏差電阻修正值。校準并測試每個溫度傳感器報警點;（2）發電機壓力傳感器試驗，關閉壓力傳感器入口閥并將手動壓力泵調節到0位置，查看集控室遠程監測顯示器是否也為0位，校正并測試每一個壓力傳感器報警點;（3）柴油機盤車裝置安全連鎖試驗;（4）當單臺發電機的所有報警點都處于正常狀態后，本地起動發電機，發電機第一次起動正常后，用相序表測量發電機相序必須為正序，并檢查主配電板發電機加熱器開關是否自動切斷，檢查各參數值是否正確;（5）在主配電板上調速開關控制加速、減速與發電機頻率變化是否一致。當發電機轉速校正到900r/min時，頻率應為50Hz，調節調壓電位器并將電壓值校正至400V;（6）在主配電板上遙控起動、停止發電機一次;（7）發電機高溫淡水溫度過高停車試驗，將溫度傳感器放入試驗爐中加熱至95℃，起動發電機并將溫度傳感器加熱至106℃，發電機先報警后停車;（8）發電機滑油壓力過低停車試驗，將滑油壓力傳感器進口閥關閉，手動壓力泵接頭連接至壓力傳感器測試接頭處，手動壓力泵加壓至正常值后，起動發電機，手動壓力泵壓力緩慢釋放至0.08Mpa，發電機先報警后停車;（9）發電機超速停車試驗，開啟發電機，用配電板上的調速開關調整1725r/min，發電機先報警后停車;（10）發電機就地緊急停車試驗，直接按下發電機就地控制板上的emergency stop按鈕，發電機停車;（11）發電機冷起動試驗，將空氣充氣至3.0Mpa，三臺發電機連續冷態起動、停車，直到空氣瓶空氣用完為止。記錄起動次數和最低起動壓力。

4 主開關保護試驗

根據規范要求，主要檢查以下保護項目：

（1）選擇性卸載試驗，當主配電板母排電流達到1443×1.2×0.92=1593.5A，互感器為1600/5A，模擬測試電流為4.97A時，主開關延時10±2秒卸載負荷并報警，卸載負荷有艙室加熱器、廚房設備、空調、制淡裝置、艙室風機、機修設備;（2）主開關長延時脫扣試驗，當主配電板匯流排電流達到1443×1.1×1.2=1905.3A，互感器為1600/5A，模擬測試電流為5.95A時，主開關延時20±2秒主開關脫扣并報警;（3）主開關短延時脫扣試驗，當主配電板匯流排電流達到1443×3×1.5=6495.3A，互感器為1600/5A，模擬測試電流為20.29A時，主開關延時400毫秒主開關脫扣并報警;（4）主開關欠壓保護試驗，當發電機開起正常后手動合閘，然后將發電機手動控制油門桿緩緩拉到停車，發電機電壓由400V下降至315～157V時，主開關自動脫扣并報警;（5）主開關逆功率保護試驗，發電機雙臺并車運行后，加負荷至100kw，將其中一臺手動調速器減速，正在減速的發電機將負載轉移到另一臺發電機。當發電機減速到逆功率至額定功率的10%為-90kw時，主開關延時在10秒內脫扣并報警。

5 發電機負載試驗

5.1 發電機負荷試驗

試驗時記錄電流、電壓、頻率、繞組溫度、功率，記錄柴油機各種參數，在做100%負荷試驗測爆壓兩次。

5.2 穩態調壓特性試驗

在負荷試驗后，首先負荷調整到900kw，頻率為50Hz，主配電板發電機控制手自動模式選擇開關放到手動位置，試驗負荷按下列程序變化：負荷100%→75%→50%→25%→0%→25%→50%→75%→100%，記錄各種負荷狀態下，電壓、電流、頻率。在上述測量中，電壓變化率不應超過±2.5%，功率因素應穩定在0.8。

5.3 調速特性試驗

（1）突卸：在試驗之前，第一個負載的功率調到900kw的40%，第二個負載的功率調到900kw的30%，第三個負載的功率調到900kw的30%負荷，負荷100%→0，三個負載筒同時分閘。（2）突加：負荷0%→40%第一個負載合閘，40%→70%第二個負載筒合閘，70%→100%第三個負載合閘。記錄瞬時和穩定狀態時電壓、頻率值、轉速以及它們穩定所需時間。穩態負載頻率變化不超過±5%，建立時間不大于5秒。瞬態負載頻率變化不超過±10%穩態負載電壓變化±2.5%，瞬態負載電壓變化-15%至+20%，穩定時間不超過2秒。（3）1號～3號主發電機組任何一臺單運行狀態下，對本船任何一臺首尾錨絞車進行啟動效用試驗，此時檢查運行中交流電動機是否失步、停轉和電器自行脫扣現象，用儀表測量發電機電壓、電流變化情況。可對組裝式中央空調作效用試驗，檢查運行中交流電動機是否失步、停轉和電器自行脫扣現象，用儀表測量發電機電壓、電流變化情況。

6 發電機并聯運行試驗

發電機并聯運行時先將功率設置為75%，主配電板發電機控制模式設為手動模式，負載按75%→100%→75%→50%→25%→50%→75%→100%順序進行試驗，在各種負載條件下記錄電壓、電流和功率。每個負載點并行時間為3分鐘。有功功率分配差值不應超過額定功率的±15%。在發電機并聯運行試驗時，加、減載負荷時必須緩緩的增加、減少，當二臺發電機有一臺達到規定值時，立即停止加載、減載，穩定后即可記錄。運行順序依次為1和2、2和3、3和1。手動并聯發電機，起動1號發電機并合閘，將2號發電機運行模型選擇開關設為手動模式，將發電機同步選擇開關設為2號發電機，如果同步表顯示正向旋轉，則表示線下發電機頻率高于電網上的發電機頻率，需要調整2號發電機的速度控制開關，使線下發電機減速，同步表指針旋轉變慢，指針轉速以3～5秒轉一周，當指針將到達12點時合閘待并發電機主開關。同時關閉同步選擇開關。此時再將兩臺發電機的負載調均勻，完成二臺發電機的手動并車。手動退出1號發電機，首先降低1號發電機轉速，將負載轉移到2號發電機，將2號發電機的轉速提高到50赫茲，1號發電機負荷降至50kw以下時，按動分閘按扭，1號發電機退出電網。

7 機組的自動起動、停止試驗

7.1 備用發電機的自動啟動并聯入電網

設置自動啟動程序后，備用發電機應在以下條件自動啟動并聯入電網。

（1）運行發電機組發生以下故障之一：滑油進機壓力過低、缸套水出機溫度過高、發電機超速、發電機組停止，則備用發電機應自動啟動并聯入電網。（2）母排出現以下故障之一：母排頻率低至47.5Hz、高至52.5Hz，電壓低至360V、高至440V，在網發電機將報警，延時5秒后備用發電機組應啟動，運行發電機退出電網，備用發電機聯入電網。設置第一備用機組起動故障（也可以設置A、B中任何故障之一），使第二備用機組起動并自動接入匯流排。

7.2 自動功率控制

（1）當單臺發電機功率大于90%額定功率時，備用發電機10秒后自動啟動，自動同步并入電網，并平均分配負載，兩臺發電機并聯運行。當兩臺發電機的并聯運行功率大于額定功率的90%時，第3臺發電機延時10秒后自動啟動，自動同步并入電網，并平均分配負載，三臺發電機并聯運行。（2）當三臺發電機并聯運行功率小于單臺發電機額定功率的30%額定功率時，第二備用發電機在1分鐘延時后自動將載卸至5%時，發電機主開關分閘退出電網并在1分鐘后停車。當兩臺發電機并聯運行時，當單臺發電機負載小于額定功率的30%，第一備用發電機在1分鐘延時后自動將負載卸至5%，發電機主開關分閘退出電網并在1分鐘后停車。

在完成發電機各項試驗后，用直流500V兆歐表測量發電機定子和轉子繞組和空間加熱器熱態絕緣電阻。并測量柴油機熱態曲軸溫度和甩檔。

8 結語

合理安排發電機的調試報驗流程可縮短整個調試報驗周期，節省能源消耗，降低成本。發電機的調試報驗工作完成后，全船的其它設備的調試工作就可以全面開展了，如克令吊、艏側推等的大功率的設備必須在這個試驗完成后進行。這個試驗的順利與否將左右著整個項目的各個節點是船舶系泊試驗的重中之重。

參考文獻

[1] 林華峰，等.船舶電站及電力拖動[M].哈爾濱工程大學出版社，2005.

[2] 覃杰.船舶電站調試方法和策略[J].城市建設理論研究，2014（12）：1.