探究船舶電氣故障及維修方法

隨著社會的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，現(xiàn)代化船舶逐漸向著大型化、功能多樣化以及節(jié)能化發(fā)展，在這個發(fā)展進(jìn)程中，船舶自身的電力系統(tǒng)對于船舶的正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，其自身性能直接影響到船舶的動力性、經(jīng)濟(jì)型以及安全性。本文深入分析了船舶電氣的組成，并在此基礎(chǔ)上開展了船舶電氣故障的研究，分析了故障產(chǎn)生的現(xiàn)象、原因以及維修方法，為快速排查、解決船舶電氣故障問題提供了參考意義。一、船舶電氣系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究1、船舶電氣系統(tǒng)概念船舶電氣系統(tǒng)是指船舶上所有電能產(chǎn)生、傳輸、分配以及消耗的裝置與網(wǎng)絡(luò)的總稱，是維持船舶正常航行的關(guān)鍵。2、船舶系統(tǒng)組成（1）電能系統(tǒng)。電能系統(tǒng)的主要作用是將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能，從而為其他一切電氣系統(tǒng)提供能源的裝置。船舶的電源系統(tǒng)主要包括主電源即主發(fā)電機(jī)組以及應(yīng)急電源，應(yīng)急電源又可以為應(yīng)急發(fā)電機(jī)與應(yīng)急蓄電池。其中決定電源系統(tǒng)性能的主要參數(shù)是交流或直流電制、穩(wěn)定工作時的電壓（額定電壓）、以及穩(wěn)定工作時的頻率（額定頻率）等。電源系統(tǒng)是一個獨(dú)立的電力系統(tǒng)，同時也是一個工作環(huán)境惡劣的場所，是船舶電氣故障高發(fā)區(qū)。（2）配電裝置。船舶配電裝置是指能接受和分配電能的裝置，同時，配電裝置可以監(jiān)視以及測量其余電氣系統(tǒng)設(shè)備的相關(guān)信息，從而對他們起到保護(hù)和控制作用。船舶的配電裝置按照其用途進(jìn)行分類，可以分為總配電板、應(yīng)急配電板、動力分配電箱、照明分配電箱、充放電板以及岸電箱。（3）船舶電力網(wǎng)。船舶電力網(wǎng)是指介于船舶電源與用電設(shè)備之間的傳輸、分配電能的傳輸路線的總稱。其主要包括：主電源經(jīng)主配電板進(jìn)行供電的主電網(wǎng)、負(fù)責(zé)動力負(fù)載及功率電熱設(shè)備的動力網(wǎng)絡(luò)、船舶實(shí)施正常照明的照明網(wǎng)絡(luò)、保證船舶在主電網(wǎng)因故不能供電時正常用電的應(yīng)急電網(wǎng)、提供短時間內(nèi)臨時供電的應(yīng)急電網(wǎng)以及保證船舶信號暢通的弱電電網(wǎng)。（4）負(fù)載系統(tǒng)。船舶負(fù)載系統(tǒng)是指船舶上所有的用電設(shè)備。其主要包括：①甲板機(jī)械及舵機(jī)；②動力裝置輔助機(jī)；③艙室輔機(jī)；④電力推進(jìn)設(shè)備；⑤機(jī)修設(shè)備；⑥船舶通信導(dǎo)航設(shè)備；⑦其他設(shè)備，如電加熱器，風(fēng)扇等。3、船舶電氣系統(tǒng)的發(fā)展趨勢隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，船舶電氣系統(tǒng)逐步朝著智能化與自動化的方向邁進(jìn)。其主要體現(xiàn)為：（1）隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使得信息收集與傳遞的速率加快，從而提高了船舶電氣系統(tǒng)的運(yùn)行效率；（2）隨著加工制造業(yè)的不斷發(fā)展，高效、高精度必然成為發(fā)展趨勢，這會大大完善船舶電氣設(shè)備的性能；（3）新能源系統(tǒng)會逐步取代傳統(tǒng)能源；（4）船舶在行駛過程條件相對惡劣，當(dāng)遇到緊急情況時，人機(jī)之間協(xié)作處理會避免單獨(dú)人，單獨(dú)機(jī)器處理的弊端。二、船舶電氣故障及其產(chǎn)生的原因1、船舶電氣故障的概念船舶電氣故障，是指船舶在長期的運(yùn)行過程中，電氣設(shè)備喪失部分功效或者完全喪失功效的現(xiàn)象。造成這種現(xiàn)象的原因主要分為兩種：一是電氣設(shè)備由于自身設(shè)計生產(chǎn)誤差造成的，這種設(shè)計生產(chǎn)誤差包括設(shè)計初期的不合理、制作工藝的不規(guī)范、管理到位等；二是由于運(yùn)行時受到惡劣的內(nèi)部環(huán)境與外部突變載荷長期作用，加上維護(hù)不及時造成的。2、船舶電氣故障分析（1）發(fā)電機(jī)故障。發(fā)電機(jī)故障是船舶電氣系統(tǒng)常見的故障之一，其故障的表現(xiàn)形式包括發(fā)電機(jī)無法正常啟動、發(fā)電機(jī)工作電壓失常以及發(fā)電機(jī)部分地方缺乏絕緣保護(hù)。其中發(fā)電機(jī)未能正常啟動的產(chǎn)生原因主要是兩類:其一是發(fā)電機(jī)自身原因，如整流器不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)、線圈存在繞組斷線等；其二是外部原因，如水入侵了設(shè)備所處環(huán)境、散熱失效等；發(fā)電機(jī)電壓不穩(wěn)定的差生原因主要是由于集電環(huán)/電路存在問題；而造成缺乏絕緣性保護(hù)的主要原因則是因?yàn)殚L期惡劣環(huán)境下，維護(hù)力度不足，造成絕緣損傷。（2）主配電板故障。主配電板是船舶配電裝置中的重要組成部分，它是電源系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間電力傳輸?shù)臉屑~，同時，可以監(jiān)視以及測量其余電氣系統(tǒng)設(shè)備的相關(guān)信息，從而對他們起到保護(hù)和控制作用。主配電板由眾多部分組成，其中最為重要的是對電源系統(tǒng)進(jìn)行控制和保護(hù)的電機(jī)控制屏，而控制屏又包括了控制開關(guān)、勵磁控制系統(tǒng)等重要部件；同時，主配電板還包括了控制負(fù)載的信息的負(fù)載屏、并車屏以及進(jìn)行電流分配的匯流排等。每一種元件的故障都可能引起主配電板的故障進(jìn)而引發(fā)船舶安全事故。主電板事故及其產(chǎn)生原因主要有：①部件之間接觸不良，這種接觸一方面是機(jī)械接觸，另外一方面是指電路接觸，其產(chǎn)生原因主要是由于船舶在水中長期顛簸引起主配電板振動，從而導(dǎo)致部件松落；②設(shè)備儀表故障，引起這類故障的主要原因是短路、過載以及設(shè)備儀表機(jī)械損壞；③開關(guān)故障，開關(guān)控制著整個收集、分配電流的過程，開關(guān)的主要故障表現(xiàn)為失效、松動、無法閉合。產(chǎn)生其原因可能是由于開關(guān)自身的質(zhì)量引起的，也有可能是機(jī)械配合出現(xiàn)了問題，同時過載、短路也是導(dǎo)致開關(guān)失效的重要因素。（3）船舶電網(wǎng)故障。電網(wǎng)系統(tǒng)是船舶電力系統(tǒng)中最常見且最為復(fù)雜的系統(tǒng)，是保證電源系統(tǒng)與負(fù)載系統(tǒng)之間建立正確工作模式的關(guān)鍵。其故障表現(xiàn)及其產(chǎn)生的原因主要分為：①接地故障，這種故障通常會使得系統(tǒng)中的電路異常，常見危險異常即船內(nèi)存在漏電現(xiàn)象，產(chǎn)生這種故障的主要原因是由于設(shè)備中導(dǎo)線或者元件缺乏絕緣保護(hù)，或者設(shè)備處于惡劣工作環(huán)境中；②絕緣故障，這種故障通常會使得系統(tǒng)中的電路短路，失去功能。產(chǎn)生這種故障的主要原因是由于系統(tǒng)缺乏絕緣保護(hù)，即絕緣保護(hù)不到位或者絕緣破壞；③續(xù)電器故障，其主要表現(xiàn)為電網(wǎng)不能正常的進(jìn)行閉合，產(chǎn)生原因主要是由于續(xù)電器發(fā)生了故障，從而喪失功能。三、船舶電氣系統(tǒng)的維修對于船舶電氣系統(tǒng)而言，通常我們希望在其發(fā)生故障前進(jìn)行排查，預(yù)防其故障的產(chǎn)生；又或者在其發(fā)生故障時，能根據(jù)故障現(xiàn)象快速找到發(fā)生故障的部件，從而對其進(jìn)行快速維修，避免故障的放大化。因此，針對本文第三節(jié)中船舶常見的電氣故障，我們進(jìn)行其維修方法的討論和總結(jié)，為實(shí)際船舶問題的解決提供了一定基礎(chǔ)信息。通用的電氣故障維修方法一般包括：（1）排查電氣元件，找到問題產(chǎn)生的癥結(jié)，因?yàn)橛袝r對于同一個問題可能會由不同的原因造成，為了準(zhǔn)確進(jìn)行維修，因此必須確定穩(wěn)定癥結(jié)；（2）測量電壓，主要是排除系統(tǒng)電路是否短路以及是否存在短路元件；（3）測量電流，利用電流大小的突然變化可以很好就行故障元件的判斷；（4）測量電阻，主要排查系統(tǒng)中是否存在短路、開路等現(xiàn)象；（5）置換或者橋接，即對于故障部分進(jìn)行新品的置換或者橋接，但其前提是排查準(zhǔn)確，若排查不準(zhǔn)確則可能會產(chǎn)生新的問題。針對船舶電氣系統(tǒng)的具體故障，也存在具體的經(jīng)驗(yàn)解決方法：①發(fā)電機(jī)故障檢修。發(fā)電機(jī)絕緣失效問題的檢修：我們需要對發(fā)電機(jī)絕緣保護(hù)的地方進(jìn)行詳細(xì)排查，同時檢查發(fā)電機(jī)是否處于潮濕的工作環(huán)境中，若存在上述問題則及時補(bǔ)充絕緣層以及對發(fā)電機(jī)工作環(huán)境進(jìn)行整理。對于發(fā)電機(jī)逆功率問題，我們則需要詳細(xì)檢查發(fā)電機(jī)的設(shè)置參數(shù)，將參數(shù)與正確參數(shù)進(jìn)行逐個對比，對于設(shè)置錯誤的參數(shù)進(jìn)行及時糾正；對于發(fā)電機(jī)短路問題，我們則需要詳細(xì)檢查電路情況，對于出問題的引線、環(huán)線等及時更換；對于發(fā)電機(jī)不能勵磁，我們則需要進(jìn)行充磁，使其重新具備該功能。②主配電板故障檢修。對于主配電板部件接觸故障，我們要詳細(xì)檢查其機(jī)械接觸、電路接觸，對于機(jī)械接觸不良的地方，如松動、變形等及時進(jìn)行擰緊或更換機(jī)械部件；對于設(shè)備儀表短路故障，可以借助萬能表測其電壓，觀測測量值是否正常，找到短路元件，同時應(yīng)該檢查各個接線是否正常，判斷是否會存在短路；對于開關(guān)故障，一旦發(fā)生故障，首先觀察開關(guān)是否按要求閉合或者打開，其次檢查每個開關(guān)是否起到相應(yīng)作用，對于問題開關(guān)進(jìn)行更換。③電力網(wǎng)故障檢修。電力網(wǎng)的故障其主要是由于絕緣失效引起的，因此其檢修措施與發(fā)電機(jī)絕