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        船舶電氣的故障排除及維護保養

        時間:2018/1/5 10:52:00 點擊:

          內容提示:本文內容包括:主配電板的常見故障、發電機的故障、發電機電壓不穩的原因及預防措施、如何保證兩臺以上發電機的并聯運行、船舶電網的維護和常見故障排除方法...
        船舶電站基本上是由柴油機、發電機,以及由開關電器、保護裝置、測量儀表、控制設備等構成的主配電板組合而成。船舶電站是船舶航行的關鍵設備,如果在航行中出現故障,將直接影響船舶航行的安全。現有船舶電站故障現象盡管表現各不相同,但故障產生基本上可分為以下幾種主要類型:

        1. 主配電板的常見故障
        主配電板是對船舶主發電機所發出的電功率及向全船用電設備供電進行通斷、監視、控制和保護的開關設備和控制設備的組合配置。主配電板通常由發電機控制屏、并車屏、負載屏、起動屏等組成。發電機控制屏是用來控制、調節、監視和保護發電機組用的,每臺發電機組均需配備有單獨的控制屏。船舶發電機的短路、過載或欠壓保護是通過萬能式自動空氣斷路器的保護裝置來實現的。自動空氣主開關不僅用作正常電路的斷開或閉合,而且也是一種自動切斷故障用的保護電器。當電網上出現短路、過載、或欠壓等情況時,主開關的過載線圈能準確地反映過電流或欠電壓的大小,并在其達到整定值時控制開關的脫扣機構斷開主開關,從而實現對發電機保護的目的。我公司船舶的主開關大都是“DW”
        系列或“AH”系列,盡管主開關的型號多種多樣,但它們的結構特點大體是一樣的,一般包括: 觸頭系統、滅弧室、過流脫扣器、失壓脫扣器、分勵脫扣器、自由脫扣機構、電動操作機構和手動操作機構、鎖扣裝置等。如果主開關因故障合不上閘,首先要檢查四連桿傳動機構、脫扣鎖鉤是否接好,過載、失壓、分勵脫扣器是否復位。然后再檢查主開關的半導體脫扣器的控制電路板是否有故障,可以將備用的電路板換上,使主開關正常工作。對于新安裝的主配電板要檢查各部螺栓是否松動。如:母線螺栓有一項松動,就會造成三項電流不平衡,加上負載后使另外兩項過電流而掉閘。對主配電板在運行中的保養要著眼于日常的認真維護,因為船舶經常處于在海上航行,要有自己進行維修的能力。以下是保養檢查的主要項目:
        (1)由于主配電板經常發生振動,因此故障多發生在振動較強烈之處,所以要檢查引起振動的原因并排除之,如躲開共振轉速,增加防震墊片等。
        (2)塵埃是造成接觸不良的原因,對接線端子座及防塵罩等容易附著灰塵的場所要經常清掃。
        (3)運行中經常檢查儀表的指針指示是否準確,特別當負載起動、停止時注意指針的動作狀況是否正常,從儀表的數值可以判斷機器運轉狀況。
        (4)保護裝置的整定值不允許輕易變動,當在使用狀態而必須改變保護動作值時,必須在改變處做明顯的標記。保護裝置動作時,例如斷路器斷開時,需確認是由于逆功繼電器動作、過載脫扣還是失壓脫扣引起的,并做好記錄。
        (5)控制開關、轉換開關操作時,觀察其控制儀表的變化情況,可以確認其接觸是否良好。

        2. 發電機的故障
        發電機發不出電來,可能有以下幾種原因:
        (1)無勵磁電壓———檢查勵磁機或整流器。
        (2)有勵磁電壓,無勵磁電流———電刷滑環接觸不良,勵磁繞組斷線。
        (3)大修后,激磁繞組的接線未能保證磁極按N———S極性交替分布。
        (4)發電機長期未使用,對于自激式同步發電機來講,磁極剩磁可能不足,不能自激,應充磁。
        (5)電機有剩磁,但勵磁電流流向未能起助磁作用不能自勵,顛倒電刷極性即可。
        (6)發電機的繞組溫度高,主軸承溫度高,這通常是由于繞組絕緣下降、灰塵太多散熱不好、主軸承磨損等原因造成的。做法是結合船舶檢查,定期對發電機進行拆檢、清潔、浸漆、烘干、更換軸承等。
        (7)由于振動造成發電機線頭斷路,特別是用4135系列柴油機做原動機的發電機,比用6135 系列柴油機的離心力大,振動也大,發電機的可控相復勵自勵恒壓裝置的線更容易被震斷。對于這些問題,除了采取保證發電機與原動機的軸線一致、減少震源外,還采用將可控相復勵恒壓裝置用支架托起與發電機這一震源隔離的方法,解決這個問題。

        3. 發電機電壓不穩的原因及預防措施
        (1)原動機的轉速不均勻。
        (2)原動機的速度變動率過小。
        (3)原動機調速器的靈敏度過高。
        (4)對采用往復式運動的原動機其驅動轉矩的頻率經常與發電機的固有頻率相分離,為此需要適當加大其慣性輪。
        (5)在發電機轉子的磁極上加裝制動繞組。其作用與感應型電動機的鼠籠相似。當轉子以同步速度旋轉時,與發電機旋轉磁場的相對速度為零,制動繞組不起作用,當轉子產生振蕩時,轉子的轉速不再是同步轉速,此時制動繞組切割旋轉磁場產生感應電流,由于這個感生電流生成的轉矩總是阻礙轉子速度的變化,從而抑制了“擺動”。
        (6)為了使調速器的靈敏度不致過大可裝設阻尼器,給調速器的動作加入一延時時限。
        (7)適當地加大發電機原動機的速度變換率,即增大調速特性的斜率。

        4. 如何保證兩臺以上發電機的并聯運行
        船舶電力負荷隨船舶工況的變動而經常變動,對發電機來說,一般都設計成接近滿負荷使用時具有最高的效率,因此船舶電站總是設計成兩臺以上的發電機組成。在小負荷時,適宜于單機運行,而負荷大時,則采用兩臺以上發電機并聯運行。為了保證供電的可靠性和連續性,船舶電站設置有備用發電機組,當要檢修運行中的發電機組時,先將備用機組起動并與電網并聯后,再轉移負載,這樣可保證在不停電的情況下檢修運行中的發電機組。為了使并聯運行的發電機保持穩定地工作,每臺并聯運行的發電機必須滿足如下電氣方面的條件:
        (1)各發電機的電勢大小應該相等。如果并聯運行各發電機的電勢大小不等,在發電機相互間將會有功環流流通,使各臺發電機電流的相位即功率因數發生變化。由于無功環流會引起發電機心樞的銅損增加,使發電機過熱。
        (2)各發電機電勢的相位應該一致。如果并聯運行各發電機的相位不同,在發電機互相間將會有有功環流流通,有功環流會產生整步功率使各臺發電機電勢相位趨于一致。由于并聯運行的發電機之間存在這個有功環流,使相位超前的發電機增加了有功負荷,從而使各發電機的負荷分配不均勻。
        (3)各發電機的電勢的頻率應該相等。當頻率有差異時,在不同的瞬間也會引起各發電機電勢的不同的相位差,與相位不一致時會引起有功環流以使其相位趨于一致,但由于轉子的慣性,造成轉子在整步功率作用下產生周期的振蕩,當頻差過大時,由于相位差也過大甚至會造成發電機失步,使并聯運行成為不可能。

        5. 船舶電網的維護和常見故障排除方法
        船舶航行的安全,要求船舶電站供電有高度的連續性、可靠性和安全性。它在很大程度上取決于船舶電網的絕緣狀況的好壞。船舶電網的絕緣降低或損壞,會造成漏電乃至擊穿,可能引起舵機失靈,配電板掉閘,甚至引起人員觸電和火災。因此,對船舶電網的最低允許絕緣電阻有一定的規定和要求。
        船舶電網最低允許絕緣電阻值
        項 目最低絕緣電阻值(MΩ)
        電力線路0. 75
        電壓100V以上的照明線路0. 75
        電壓100V以下的照明線路0. 2
        電壓100V以上的船內通信線路0. 75
        電壓100V以下的船內通信線路0. 35
        航行燈、信號燈線路0. 5
        長度在6m以下的配電板1
        長度在6m以上的配電板0. 5
        由于船舶電網常年運行在潮濕、高溫、振動和油霧等惡劣的環境中,常常使船舶電網的絕緣電阻降低,以至達不到規范的要求,為此必須加強對船舶電網的維護工作,保持電網具有良好的絕緣水平。

        5.1 船舶電網的維護
        (1)船舶在航行、制造或者修理時,都必須仔細謹慎地維護電網,防止電網絕緣電阻降低,防止電纜芯線之間電纜與殼體之間發生短路及遭受機械損傷船舶電氣的故障排除及維護保養 盧嘉航17或電焊火花燒傷。
        (2)平時,特別在惡劣的船舶使用條件下,要加強電網絕緣的監測。除采用常用的絕緣指示燈、兆歐表外,建議采用能連續帶電測量,自動發出聲光報警信號的ZCB 型電網絕緣監測儀。主要電氣設備的絕緣電阻值應記錄備查。
        (3)船舶在建造或修理時,當敷設完線后,要做好端頭封閉的接線工作,不要擱置過久,暫不進入電器設備的電纜頭必須嚴封,以防潮氣進入電纜芯。
        (4)加強配電板的維護,局部停電或定期檢修時,吹除不帶電設備上的灰塵,以防由于潮濕、凝露等影響,在絕緣體上形成表面導電層。
        (5)在電纜附近進行氣割或電焊工作時,應在電纜上覆蓋石棉被,以防止火花飛濺而燒傷電纜。
        (6)配電箱的門鎖應經常鎖住,并有專人負責。
        (7)經常檢查電器設備、電纜是否受機械損傷、有無水漬及其他雜物侵入,發現情況應立即處理,要經常保持電器設備干燥和清潔。
        (8)經常檢查設備上的絕緣材料表面是否完整,有無發霉現象。電纜端頭與設備連接金屬體應無氧化及銹蝕,發現情況應立即采取相應的措施。
        (9)應盡量少打開電氣設備的密封殼體,如必須打開,則關上時應仔細可靠地恢復密封。
        (10)設備在保養期間,對某些設備應定期通電工作一定時間。

        5.2 船舶電網常見故障和排除
        (1)電纜絕緣電阻低于最低允許值
        a. 從用電設備開始,依次斷開各段電網,一直到主配電板;按順序測量,找到引起電網絕緣電阻下降的電纜;
        b. 對潮濕的電纜要將電纜揩干后,進行外部加熱,短距離的電纜可以利用高瓦數電燈加熱烘烤。
        c. 長久不用或跨艙的電纜,可以通過低壓短路電流加熱,但必須防止加熱溫度超出規定的允許值。
        d. 主配電板可以通熱風,但通風機的出口溫度不得高于90~100℃。

        5.3 電纜、電線發生短路故障
        a. 確定損壞的區域;根據開關跳閘或熔斷器的情況確定故障線路,當這個線路上并聯多個支路和用電設備時,一般采用“逐條消除法”;
        b. 檢查線路是否短路,可以用兆歐表來測量電纜芯線之間的絕緣電阻,當短路時,所測得的絕緣電阻接近于零。注意在測量電纜時,電纜所接的用電設備應斷開;
        c. 確定產生短路的原因和性質。如導線選擇是否恰當,長期過載運行后,絕緣層是否老化、導線接頭是否脫落;電纜是否受到機械損傷等。

        5.4 電纜、電線發生斷路故障
        斷路故障往往是由于短路使保險絲燒斷,接頭處脫落,觸頭接觸不良,導致斷線等原因引起的。
        a. 斷路故障的檢查:帶電檢查,可用電壓表或校驗燈,如果某兩點間量出有電壓或校驗燈發亮,說明該兩點間存在斷路點。不帶電檢查可用萬用表的歐姆檔,因為斷路點的電阻R = ∞。
        b. 對于三芯線的電纜,可以利用電橋或萬用表來測量兩個回路的電阻值。其中每一回線由一對芯線組成,并在兩組成回線的芯線的一端相互連接起來。測量所得的同線電阻比組成回線芯線有的電阻大得多,則說明有一根或兩根芯線斷線。在芯線完全斷了的情況,則回線電阻值接近于無窮大,倘若芯線與殼體連接,則回線電阻值決定于對殼體接觸電阻值的大小,上述方法也亦可用于檢查多芯電纜。

        5.5 電纜損壞處的尋找方法
        在確定故障的性質后,關鍵是準確地尋找到故障的地點,這樣可避免更換整條電纜。特別在航行中是無法及時更換的,只能采取臨時連接的措施來消除航行中的危險。
        a. 磁針法
        利用磁針法尋找成束電纜損壞處,所有的電纜都應該斷電,將磁針沿著電纜移動,同時連接接通和斷開電池。由于電纜上電流反復變化所產生的磁場,使磁針移動到損壞處時,擺動就停止。
        b. 回線法
        運用電橋的原理,采用惠斯登萬能電橋或其它直流電橋作為測量儀器。由于電纜芯線的電阻與長度成正比,所以,能得出下列公式:
        LX =2LR2R1 + R2
        , 式中: LX —測量處到損壞處的距離, L —電纜的長度, R1、R2 —電橋臂的電阻,當電橋平衡建立之后,根據上式就可以求出距損壞處的距離。
        c. 電橋法
        需要尋找大截面的電阻為百分之幾歐的電纜損壞處時,可以采用電橋法。電橋平衡建立之后, 根據下式確定所要求的距離:
        LX =RXLRX + R Y=RXLRB 式中: RX和R Y—電纜端至損壞處的一段電阻

        作者:不詳 來源:網絡

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