船舶電氣設備常見故障及維修技術

曾正洪

（ 重慶交通大學 航運與船舶工程學院，重慶400074）

船舶電氣系統是船舶系統的重要組成部分, 如果船舶電氣設備發生故障,將會直接對船舶安全構成威脅。這就需要對電氣設備進行定期檢查并進行更新,注重設備管理模式。若電氣設備發生故障, 那么就要對船舶電氣設備故障發生的原因做深入的了解,為以后處理電氣設備發生故障做充分準備,并提供一些具有價值性的參考。

1 船舶電氣系統組成

船舶電氣系統由船舶電站、 船舶電力網和電氣負載三部分構成。

船舶電站是船舶電氣系統最重要的組成部分, 起著發電和配電的作用。 按照不同的分類方法,船舶電站的組成各不相同。按照電流的種類,船舶電站分為兩種：直流電站和交流電站。 根據原動機的類型,船舶電站又可以分為柴油機、汽輪機、蒸汽輪機和燃氣輪機。 通常來說按照功能,還可以分為主電站、應急電站和臨時應急電站。

船舶電力網由電纜、導線和配電裝置構成。 發電機發出的電從主配電盤開始,然后經過電纜傳輸,最后通過分配電裝置進行電力分配,送到各用戶。 從連接負載的角度出發,船舶電網分為四種：動力電網、照明電網、臨時電網和臨時應急電網。 因船舶負載和種類和數量不斷增加, 明確了對船舶電力網運行的基本要求,即當船舶電力網發生故障時,仍然能夠可靠持續地對船舶電氣設備供電,并且把故障所造成的影響降至最低,即保證供電的可靠性、經濟性、合理性。

電氣負載主要用來反映船舶電力網與電氣設備間交換電能的情況,其分為電動機動力負載、單線負載、測量設備負載等。

2 船舶電氣系統常見的故障

船舶電氣設備在長期運行過程中, 會受到一些因素的影響。例如內在因素：自身的結構設計、材料、安裝過程等;外部因素：機艙環境不正常、負荷突然變化、平時不注重定期維護等。 這些因素的干擾將會導致船舶電氣設備的使用性能下降,還將導致船舶電氣設備的部分喪失,甚至是全部功能喪失。最終致使船舶在航行過程中突然發生故障,影響船舶的正常航行,同時也降低其經濟效益。 可以說,船舶電氣系統的組成非常復雜。 因此可以看出, 這也同時大大增加了船舶電氣設備發生故障的可能性。

在對船舶電氣設備的組成結構進行詳細分析之后, 我們發現,船舶電氣系統的各個組成部分所發生的故障是不同的。一般而言,船舶在航行過程中會出現四種常見故障：發電機故障、主配電板故障、電動機故障和電網系統故障。

2.1 發電機故障

船舶采用的主發電機包括有刷同步發電機和無刷同步發電機。 對于有刷同步發電機來說,在運行過程中會出現匝間短路、轉子勵磁線圈斷路以及電刷過度磨損等故障。與此同時,發生故障的時候會伴隨著一些故障現象。例如發生匝間短路,殼體的某些部分將會嚴重發熱,并且三相電壓將變得不對稱;若是轉子勵磁線圈斷路,勵磁電流將會增大,甚至導致電機燒毀。 對于無刷同步發電機,更常見的故障為換向器故障,轉樞式繞組勵磁線圈的短路。

對于不可控相復勵調壓系統,常見故障有：發電機起動至額定轉速,但是無法建立正常電壓;發電機的電壓低于或者高于額定值;發電機過熱、軸承過熱等。

對于可控硅勵磁調壓系統, 其故障類似于不可控相復勵調壓系統,一是發電機轉速為額定值,但無法建立正常電壓,導致起勵失敗;二是發電機端電壓低于或高于額定電壓;三是當負載增加時,發電機電壓明顯降低。

對于三相無刷同步發電機, 其常見故障為旋轉整流裝置故障和靜止勵磁系統元器件損壞。

2.2 主配電板故障

主配電板是電站電能集中和分配的控制中心。 主配電板主要有兩類常見的故障： 一是主配電板跳閘, 二是主配電板不閉合。 造成主配電板跳閘,有以下幾點原因：一是脫扣機構時間久了容易老化;二是過電流脫扣器失調;三是失壓線圈串聯電阻過大等。 發生主配電板不閉合, 主要是由于脫扣機構磨損非常嚴重;過電流脫扣器失調;熱脫扣器在動作后沒有進行復位。

2.3 電動機故障

電動機在長期運行中,自身結構會逐漸劣化,失去其原有性能和功能,進而發生故障。 以三相鼠籠式異步電動機為例,其常見的故障有：電動機無法正常起動;電動機溫升高;電動機在運行過程中噪聲過大;軸承過熱等。

2.4 電網系統故障

當電網中過載時,導線中會流經很大的電流,造成導線過熱。電網系統故障主要為電力系統一相接地, 船舶接觸器繼電器故障和熱繼電器故障。 其中,熱繼電器故障包括兩種：用電設備正常工作,但是熱繼電器動作頻繁;熱繼電器不動作,用電設備卻燒毀。

3 船舶電氣系統維修技術

船舶電氣設備的工作環境惡劣, 各個組成部分發生的故障是十分復雜的。 在分析船舶電氣設備的故障時往往先從故障現象入手,然后分析故障原因,進而找出解決方法。

3.1 發電機故障的維修方法

在分析發電機故障原因時, 首先就要明確發生故障的具體對象。 若勵磁電流為額定值,則表示發電機發生了故障;反之,則表示勵磁調壓系統發生了故障。此外,根據不可控相復勵調壓系統的特點,對照工作原理圖去分析故障發生的環節,從而對該電路環節進行維修。當可控硅勵磁調壓系統發生故障時,先檢查晶閘管主電路是否正常,然后充分檢查觸發電路是否正常。維修時再對電路原理圖進行比較和分析, 從而分析出哪個電路環節發生故障。

3.2 主配電盤故障的維修方法

電流斷路、過載都會引起主配電板跳閘。因此,在實行分級卸載的基礎上,對整定值進行調整是十分有必要的。當發出自動同步系統啟動命令信號60 秒之后,仍然無法進行自動同步,這時便可以將自動同步改為手動同步。

3.3 電動機故障的維修方法

電源沒有接通、負載過大、轉動時受阻等都會造成電動機無法正常起動,這時需要確保回路開關是否完好、接線是否正確、有沒有反接。 電動機過載和斷相運行會造成電動機溫度過高。當電動機過載運行時,電流將會上升并且電動機嚴重過熱,最嚴重的后果是造成電動機燒毀,因此,必須改善散熱條件,防止電動機過熱。 軸承損壞、缺相操作會在電動機中產生噪聲,而軸承間隙過大或者嚴重磨損會造成軸承損壞, 因此必須確保電動機在連續運行期間中具有良好的潤滑性。若電動機繞組有一相斷線,則會導致電動機斷相運行。電動機在斷相運行的過程中,轉速將下降。 若運行時間過長,會導致電機燒毀。 因此要求工作人員平時就需要注意發現斷相運行的的異?，F象, 并判斷是否發生斷相操作,此外,還應設置斷相保護以防止電動機斷相運行。

3.4 電網系統故障的維修方法

一定負載下單相絕緣擊穿、負載電機接線盒的連接松動且接觸不良等都將導致電力系統一相接地故障。 船舶接觸器繼電器故障會出現觸頭局部過熱、 異常的電樞噪聲和線圈高溫等現象。觸頭嚴重磨損會造成觸頭過熱。 鐵蕊端面接觸不良、短路環斷裂等會造成銜鐵噪聲異常。 電流值異常升高、 銜鐵無法吸合等會造成線圈溫度過高。 如果被保護設備的額定電流大于整定電流值,則用電設備將正常運行,熱繼電器動作太頻繁,此時應重新整定;如果用電設備燒毀而熱繼電器不動作,那么說明整定值太高,此時需要重新調整該整定值。

4 結論

船舶電氣設備的故障是多種多樣的,無法一一列舉。 本文將船舶常見故障進行了分類, 能夠較為系統地掌握船舶電氣設備維修所需的電氣方面的基本理論和技能。 隨著船舶自動化程度越來越高, 值班工作人員只有在很熟悉電氣設備基本原理的基礎上,才能提高工作效率,并且在維修電氣設備的過程中滿足經濟效益需求,同時保證船舶的航行安全。