工程船舶電站運行故障維護管理

劉國勛

（中國鐵建港航局集團有限公司海外分公司，廣東 珠海 519090）

1 控制系統(tǒng)線路基本情況

引進53 m打樁船，主機由2臺YANMA柴油機（6MLDT）驅(qū)動320 kW交流發(fā)電機組，電動機驅(qū)動液壓系統(tǒng)分別提供全船錨機、起重吊裝、樁架俯仰等所有動力。在砂質(zhì)地層施打高壓沖水樁，必須并網(wǎng)對6級高壓水泵電機沖擊負(fù)載同時提供動力，要求發(fā)電機組要平順可靠并網(wǎng)運行。

交流同步發(fā)電機并網(wǎng)需要電壓、頻率相同，相位一致才能并網(wǎng)。本輪并網(wǎng)采用手動初調(diào)同步并網(wǎng)，2臺機組的原動柴油機型號功率相同，電機型號功率相同勵磁特性一致，并網(wǎng)轉(zhuǎn)移負(fù)載成功后轉(zhuǎn)入自動控制負(fù)載調(diào)頻調(diào)載分配系統(tǒng)。在并網(wǎng)運行中，保持兩機正常運轉(zhuǎn)，大致平均分擔(dān)負(fù)載有功功率和無功功率。

通過觀察，本系統(tǒng)1#發(fā)電機組頻率超過49.8～50.1 Hz調(diào)速器動作，1#機和2#機視在功率差值超過20 kW時2#機調(diào)速器動作轉(zhuǎn)移加減平衡負(fù)載。無功功率的分配主要由發(fā)電機勵磁機的性能、線路電流確定；因2臺機組電機相同，無功功率主要通過發(fā)電機勵磁性能及線路連接來平衡。機組的勵磁機均采用可控硅自勵恒壓裝置，由電壓繞組、感應(yīng)電流繞組、三相橋式整流、可控硅勵磁系統(tǒng)和電壓微調(diào)裝置組成。能保證頻率在±0.3 Hz范圍內(nèi)電壓穩(wěn)定在400 V。有交叉電流互感器將兩勵磁機串聯(lián)可使兩機無功功率平均分擔(dān)。

兩臺柴油機調(diào)速器為液壓調(diào)速器，由直流伺服馬達(dá)來微調(diào)。正常情況下，在單機運行工況時，自動調(diào)頻裝置（線路板）根據(jù)電網(wǎng)頻率來調(diào)整原動機油門，電網(wǎng)頻率穩(wěn)定在49.6～50.1 Hz，為雙位自動控制。頻率穩(wěn)定在50 Hz，對應(yīng)柴油機轉(zhuǎn)速750 次/min。伺服馬達(dá)微調(diào)采用脈沖直流，以保證調(diào)整的平穩(wěn)性。單機運行調(diào)節(jié)電網(wǎng)頻率；雙機運行時，當(dāng)電網(wǎng)增減負(fù)載時，電網(wǎng)的頻率、功率都在發(fā)生變化。由于兩機調(diào)速器存在差異性，往往不會完全同步。本裝置是利用2臺機組相對應(yīng)相線輸出電流（視在功率），檢測有功功率差值，由2#機調(diào)速器跟隨1#機調(diào)速器加大或減小油門，以保持兩機盡量平分有功負(fù)載，電網(wǎng)正常運行。

2 故障現(xiàn)象

本電網(wǎng)出現(xiàn)手動粗同步平分負(fù)載并網(wǎng)可以運行，因自動控制系統(tǒng)線路故障，當(dāng)分載開關(guān)裝換到自動時，2#發(fā)電機組只有減油門動作，負(fù)載向1#發(fā)電機轉(zhuǎn)移，沒有相應(yīng)加油門分擔(dān)負(fù)載的動作，無法正常工作[1-3]。

3 初步分析

有功功率調(diào)整是一套自控系統(tǒng)來完成，分析控制流程如圖1所示。

圖1 有功功率調(diào)整是一套自控系統(tǒng)流程

4 閉環(huán)系統(tǒng)現(xiàn)分述

線路如圖2所示。

圖2 滯回比較器線路

（1）電網(wǎng)功率檢測。

通過電流互感器TR8（TR6）/TR7（TR5）分別取自1#機、2#機輸出電流（船舶電機多是3相異步電機，三相電流基本平衡，取2臺發(fā)電機三相中的相對應(yīng)相線），因功率因素相近，2臺發(fā)電機勵磁性能也相近，取出電流相當(dāng)于測量出電網(wǎng)的視在功率。

（2）系統(tǒng)組成。

①1#發(fā)電機組A相線分別有2電流互感器輸出繞組TR5、TR7；與之相對應(yīng)A′相線2#發(fā)電機組分別有2組電流互感器輸出繞組TR6、TR8；②TR8和TR7分別為2臺發(fā)電機組相對應(yīng)相線電流互感器輸出電壓，經(jīng)整流濾波后輸出ui1，如1#機感應(yīng)電壓為u1，2#機為u2，則ui1=u1-u2；③另外一組檢測電壓TR5和TR6，線路與上述相同，但輸出電壓為ui2=u2-u1。

（3）電壓比較器。

由一塊集成運算放大組成，也是一個減法器。

（4）滯回比較器。

由兩塊集成運算放大線路組成，但比較器運放管工作在負(fù)反饋狀態(tài)，此時線路中的管子工作在正反饋狀態(tài)，采用滯回比較器可獲得穩(wěn)定的調(diào)節(jié)，以避免電網(wǎng)沖擊發(fā)生誤動作。

（5）兩塊執(zhí)行電路。

由比較線路輸出兩個相同的電壓送到調(diào)降、調(diào)升線路，工作原理如圖3所示。

圖3 兩塊執(zhí)行電路工作原理

（6）控制信號調(diào)降線路。

實測在比較電壓u0≤-0.8 V時，線路輸出電壓u02由-13 V躍變?yōu)?13 V。三極管BG3導(dǎo)通，輸出電壓使調(diào)降繼電器動作，向2#機輸出調(diào)節(jié)減小油門給伺服電機的信號。而當(dāng)比較電壓u0≥+0.8 V時，線路輸出電壓u02由+13 V躍變?yōu)?13 V，三極管BG3截止，輸出電壓為0，輸出信號截止[4-6]。

（7）控制信號調(diào)升線路。

實測當(dāng)比較電壓u0≤0.1 V時，線路電壓u01又由-13 V躍變?yōu)?13 V，三極管BG1導(dǎo)通，三極管BG2截止，輸出電壓為0，輸出信號截止。而在比較電壓u0≥0.9 V時，線路輸出電壓u01由+13 V躍變?yōu)?13 V。三極管BG1截止，三極管BG2導(dǎo)通，輸出電壓使調(diào)升繼電器動作，向2#機輸出調(diào)節(jié)加大油門給伺服電機的信號，實質(zhì)上并未輸出調(diào)升信號，故障出在BG1、BG2交替導(dǎo)通相應(yīng)的線路模塊。按照先找簡單的電阻測量，再查找晶體管故障的辦法，測得BG1的集電極電阻為3 Ω電阻被擊穿，更換相同阻值同型號電阻，試車恢復(fù)正常，可以確定時電阻因電流過大或質(zhì)量壽命問題燒穿為+∞。

控制信號調(diào)升線路與工作原理如圖4所示。

圖4 控制信號調(diào)升線路與工作原理

5 結(jié)語

通過上述線路板分析，在比較復(fù)雜的線路系統(tǒng)中，最好先將有關(guān)系統(tǒng)依據(jù)線路特點分解成若干獨立的系統(tǒng)；再從獨立的系統(tǒng)中通過線路分析、測量、比較等，縮小查找范圍，查找問題部件。通過不斷摸索，由總體到局部，不斷縮小查找范圍，積累經(jīng)驗，逐步解決問題。