船舶電氣設備故障及其檢驗技術分析

張洪 九江市港口航運管理局

船舶電氣設備運行是否穩定直接影響著船舶的安全性，一旦出現較為嚴重設備故障現象，極容易引發嚴重的安全事故，造成非常惡劣的社會影響。因此在船舶航行之前，需要對船上電氣設備仔細檢查，采用合理的檢驗手段進行故障排查，及時做出應對措施，實現船只的運行安全。

1.船舶電氣系統組成分析

船舶電氣系統是由多個電氣設備組成，且每個系統結構設備組成比較復雜，有著不同的功能效果，具體組成結構如圖1所示。

圖1 船舶電氣系統組成結構圖

從圖1中可以看出，船舶電氣系統主要由船舶電站、船舶電力網以及電氣負載所構成。船舶電站系統是船舶電氣系統最基本的組成部分，能夠將各種燃油原料直接轉化成電能，為電氣設備正常運行提供充足動力。船舶電站系統主要由原動機、發電機以及各種發電機組構成，其中原動機是主要核心部位，將化學材料充分燃燒后直接轉化成機械動能，從而保證發動機的正常運行。船舶電力網通常設置在各種電氣設備的終端負荷位置，根據船舶電站配電板所提供的電能，向外進行不同類型的電力傳輸形式，輸送到分配電裝置后再完成對電力的有效分配。從該系統的實際運行效果來看，所轉化的電能可充分應用到電氣設備中，快速完成對船舶的配電工作。具體可包括鋪機、機床用電設備、船舶通信信號、電航儀器以及各種照明設備等等。而電氣負載一般是檢驗船舶電氣設備中的電能能耗，根據電能能耗判斷電氣設備中的具體運行情況，電動機動力負載情況以及單線負載情況等等。

2.船舶電氣設備故障分析

以長江水域某船舶運行故障為例，該船舶動力設備主要以隨動液壓舵機為主，在操作過程中，有時會出現舵葉停止的現象。并且由于監控報警裝置故障系統的損壞，導致主機表面排氣溫度較高，在啟動主機冷卻水泵的過程中，主機缸套突然出現冷卻斷裂的現象，造成主機設備受到損壞，嚴重影響力船舶運行的安全。而造成主機設備故障原因主要有以下幾種：

2.1 發電機故障

通常在船舶電氣系統中，應用發電機設備包括有刷同步發電機以及無刷同步發電機。在有刷同步發電機中，在線路的影響下容易產生短路以及電刷過度損壞的現象。當線路發生嚴重短路問題時，電壓量會迅速提升，發電機表面會產生比較嚴重的發熱行為，電壓穩定程度會出現極其不對稱的現象，如果出現比較嚴重的勵磁線圈短路問題，勵磁電流輸出量加大，如果不采取有效措施，會直接造成發電機的損壞。因此在檢測發電機故障問題時，需要通過換向器以及勵磁線圈的運行狀態進行判斷[1]。

另外當發電機長時間處于停止工作的狀態也很容易產生故障現象。發電機長時間處于停止狀態后，內部線路容易出現松動，容易造成電刷滑環出現接觸不良，周圍電磁場電磁效率下降，無法產生更多的電磁。而電磁量下降后勢必會影響到勵磁效果，輸出電壓量不穩，無法轉化成更多的電流。此外發電機參數設置出現失誤也很容易造成發電機故障現象，當參數設置出現偏差，會影響到發電機所產生的功率，造成內部絕緣體絕緣效果下降，再加上外部水環境潮濕效果的影響，直接造成了發動機故障現象。

2.2 主配電板故障

主配電板故障也是比較常見的故障類型，通常船舶電氣設備運行過程中，主配電板會一直保持在振動的狀態，并且隨著運行時間越長，其振動頻率也會逐步提高。但如果振動頻率過高的話，很容易導致主配電板表面出現裂痕，影響電能的供給，直接影響了設備的正常使用。除此之外主配電板運行還受配電柜的影響，通常船舶內設置有兩個配電柜，第一個配電柜主要包括核心處理器、故障錄波波形識別裝置以及線路信息監視裝置。而第二個配電柜主要包括船體服務器、定位數據處理器以及故障定位裝置等等，這些裝置的應用都離不開主配電板的電能支持，因此一旦配電柜內裝置發生損害，進而會引發主配電板的故障問題。具體結構效果如圖2所示。

圖2 配電柜內部結構圖

除了受配電柜的影響外，主配電板也容易受外部環境影響。當前許多船只工作人員在對設備進行管理的過程中，會比較重視主配電板表面的防塵措施，對主配電板表面進行清理。但是在實際接線的過程中，依然容易受到灰塵因素影響，導致主配電板兩端線路連接的穩定性下降，電路板出現短路問題，造成配電板的損害，產生出明顯的電流異常現象[2]。

2.3 電網系統故障

電網系統故障對船舶電力設備運行產生極大影響。具體其故障類型具體表現在四個方面，第一是接地故障，當系統內電動機接線盒出現松落，主配電板的電力供給會明顯不足，造成用電負荷量增大，引發接地故障。第二是電力系統絕緣電阻低故障，具體故障形式可分為兩種，一種是220V絕緣故障，一種是400V絕緣故障。220V絕緣故障受電阻方面的影響，其電阻能力已經達到最小值狀態，對照明電力分配系統產生較大影響。而400V絕緣故障電阻值已經達到報警值，故障位置通常出現在電力設備周圍處。第三是繼電器故障，繼電器故障產生原因主要有兩種，一種是接頭過熱產生的故障，另一種是線圈高溫產生的故障。接頭過熱故障主要是因為觸頭彈簧變形嚴重，導致彈簧壓力下降，表面出現嚴重的磨損。而線圈高溫是由于繼電器開啟頻率較高，導致電流在傳輸過程中出現明顯的異常現象，造成電阻量的下降。第四是熱繼電器故障，熱繼電器操作動作比較頻繁，就會導致額定電流數量減少，此時熱繼電器內的固定螺釘出現松動，需要重新進行調整。或者熱繼電器操作規律不夠規范，設定數值量較高，直接導致用電設備的損壞。

3.船舶電氣設備故障檢測方法研究

3.1 直觀檢測法

直接檢測法是比較常見的一種故障檢測方法，主要通過對設備儀表指數的觀察來進行檢測，通過對電氣設備電動機參數的收集來確定故障，具體參數標準如表1所示：

表1 電氣設備電動機故障參數設置表

通過對以上故障參數標準的提取，即可判斷出電氣設備是否出現故障現象。除了通過參數進行判斷外，還可以通過聲音以及嗅覺來進行判斷。聲音檢測主要是根據電氣設備內是否出現異常響動進行判斷。如果設備內發出的聲音比較雜亂，且帶有零件碰撞的現象，則說明設備存在故障問題。嗅覺檢測一般應用于電路絕緣系統燒熔檢測中，如果產生刺激性的氣味，則說明設備存在的故障問題。通過以上直觀檢測手段的應用后，可隨時檢測電阻值所產生的變化，實現對參數的獲取，將獲取的參數與標準數值之間進行比對，結合實際故障情況，制定出合理的修復策略[3]。

3.2 電路檢測法

電路檢測法相比于直觀檢測法雖然專業性程度較高，實用價值較大。本身難度性較大，要完成對各種數值的掌握。具體數值設計如表2所示。

表2 電路檢測法數值設計表

在完成對電路檢測法的數值設計后，還需要通過其他檢驗手段來進行檢驗，包括代替法以及短路法。代替法主要是利用新的電氣組件來取代可能存在故障的組件。之后通過對新舊設備狀態的對比，對故障原因現象展開分析研究。而短路法一般應用于接觸器和繼電器的觸點檢測中，在該檢測法的應用下，可有效檢測出相關的短路問題。另外在利用完檢測法的檢測手段后，需要及時拆除檢測接線，防止與周圍零件產生過多接觸，造成比較嚴重的短路現象。

3.3 經驗指引法

經驗指引法是一種比較抽象的檢測方法，主要基于有著豐富維修人員的工作經驗，根據以往工作經驗對電氣設備故障問題進行分析。在船舶正常行駛的過程中，要求維修人員定期對電氣設備展開維修，對出現的故障現象進行詳細記錄，以便于后續問題原因的總結與分析。該檢測方法在應用時，不僅要求維修人員有著豐富的專業理論知識，同時還要求具有豐富的工作經驗，能夠將理論知識與工作經驗相結合，快速完成對船舶電氣設備的檢測，增強檢測效率。另外在該檢測方法引導下，維修人員可根據自身豐富的經驗開展指導，幫助更多新的維修人員獲取知識，提高工作經驗，可快速準確完成對故障的確定以及排除，同時也在一定程度上降低故障現象的發生，具有較好的傳播意義[4]。

3.4 硬件替換法

當維修人員完成對電氣設備故障問題的確定后，可采用硬件替換的方式，對確定好故障位置的零件進行替換，完成對故障問題的有效判斷。當完成對零件的替換后，如果電氣設備能夠正常運轉，自身性能得到恢復，說明該故障問題嚴重性較低，僅需要完成對零件的替換即可。如果替換完成后電氣設備還是無法正常運轉，說明該故障問題比較嚴重，需要繼續對故障問題進行排查，快速尋找出故障問題所在，保證船舶的運行。從硬件替換法應用的效率來看，雖然替換過程比較簡單，但是所產生的故障修復效率較低，通常適用于一些緊急事故當中，因此在安全性方面無法得到充分保障，在臨時完成對硬件的替換后，還需要通過其他解決手段進行彌補。在采用硬件替換法的過程中，還需要重視防雷設計，要求維修人員替換的零件主要以金屬材料為主，以此實現船舶內電壓的平衡，在確保人員安全的同時，可保證電氣設備穩定運行。在防雷接地過程中，需要保證焊接位置正確，保持一定的平衡。

4.結語

綜上所述，本文結合船舶電氣故障案例，對船舶電氣故障類型以及檢測手段進行分析研究。要想實現對船舶電氣故障原因的確定，就必須通過不同檢測手段來分析，根據具體故障原因現象，總結出合理的解決措施。同時需要提高對船舶電氣設備故障維修的重視，加強主配電板的檢查力度，重視防雷設計以及防火工作，結合船體結構完成對配電箱盒的設置，完成應用照明系統額設計，制定合理的船舶電氣監管機制。以此不斷減少船舶電氣設備故障現象的出現，提高船只運行能力以及安全能力，最終不斷促進我國船舶運輸行業的發展，提高運輸效果，帶動當地經濟水平的提升。