導(dǎo)讀

根據(jù) SOLAS 有關(guān)周期性無人值班機(jī)艙主電源和設(shè)備控制的要求，發(fā)電機(jī)異常跳閘導(dǎo)致主配電板失電后，備用發(fā)電機(jī)應(yīng)自動啟動并合閘以保證重要設(shè)備供電的連續(xù)性，失電前處于工作狀態(tài)的重要設(shè)備，應(yīng)能在恢復(fù)供電后按照預(yù)設(shè)的時間順序自動啟動，以保證船舶操縱及安全需要，全船重要設(shè)備的自動順序啟動試驗是主配電板失電試驗的重要組成部分。

一、故障現(xiàn)象

某5100TEU 集裝箱船入CCS 船級，自動化無人機(jī)艙，配備4臺 YANMAR 6EY26 L 450 V/60 Hz 1800 kW 發(fā)電機(jī)組。

該船在進(jìn)行例行的主配電板失電試驗時產(chǎn)生一系列故障現(xiàn)象，詳細(xì)情況如下:

船舶正常低速航行，所有重要設(shè)備均處于自動模式下工作，主配電板由 No.1 主發(fā)電機(jī)自動供電，其它 3 臺主發(fā)電機(jī)均在備用位置，雙套或多套設(shè)備均有一套處于自動備用狀態(tài)。

試驗時，直接人工脫開No.1 主發(fā)電機(jī)空氣開關(guān)，拉閘后 No.2 發(fā)電機(jī) ( 第一備用) 自動啟動并合閘，主配電板恢復(fù)供電。

之后，全船重要設(shè)備按照設(shè)定的自動啟動順序依次重新啟動，其中主滑油泵自動啟動后不久即自動切換到備用泵運行。

在重要設(shè)備的順序啟動過程中，No.2 主發(fā)電機(jī)頻率波動幅度較大，最低達(dá)到 55Hz(頻率表最小刻度) ，在順序啟動執(zhí)行到約15s 時，No.2 發(fā)電機(jī)主開關(guān)跳閘，主配電板再次失電。

隨后，分別將其它 3 臺發(fā)電機(jī)設(shè)置為第一備用進(jìn)行配電板失電試驗，故障現(xiàn)象基本一致，不同的是: 在順序啟動過程中，盡管發(fā)電機(jī)的頻率波動幅度依然較大且恢復(fù)較慢，但未發(fā)生主開關(guān)跳閘的現(xiàn)象。

二、故障處理

上述試驗中出現(xiàn)的故障可以總結(jié)為: 

主滑油泵順序啟動后又自動切換到備用泵運行; 重要設(shè)備的順序啟動導(dǎo)致 No.2 發(fā)電機(jī)主開關(guān)跳閘。

1、主滑油泵順序啟動后自動切換到備用泵運行

由于主滑油泵功率較大，為減少啟動過程對主配電板的沖擊，該輪主滑油泵馬達(dá)采用 “星－三角”換接啟動方式，換接啟動時間由啟動器內(nèi)的時間繼電器 T1 進(jìn)行設(shè)定，經(jīng) T1 設(shè)定的延時后，主滑油泵進(jìn)入正常運行。

為避開泵啟動中的壓力建立過程，泵控制系統(tǒng)的 PLC 中設(shè)有定時器 T2，經(jīng) T2設(shè)定的延時后，泵自動控制系統(tǒng)將持續(xù)監(jiān)視排出壓

力，如壓力過低將自動切換到備用泵運行。

另外，在 PLC 中還設(shè)有定時器 T3，對主滑油泵的順序啟動時間進(jìn)行設(shè)定，在主配電板恢復(fù)供電后，經(jīng) T3設(shè)定的延時后主滑油泵自動重新啟動。

通過 PLC的編程器查出 T2 和 T3 的設(shè)定分別為 8 s 和 5 s，檢查馬達(dá)控制箱內(nèi)的時間繼電器 T1，其設(shè)定為 10 s，見圖 1 所示的時序圖。

圖 1 順序啟動時序圖

從圖 1 中可以看到: 

定時器 T2 ( 引入壓力監(jiān)視) 設(shè)定值比 T1 ( 馬達(dá) “星－三角”換接啟動)設(shè)定值小，也就是說主滑油泵未完成啟動即提前對排出壓力進(jìn)行監(jiān)視，而馬達(dá)處于星型接法下運行時壓力是較低的 ( 經(jīng)觀察此時排出壓力在 0．3 MPa上下波動) ，因此造成備用泵的自動啟動 ( 自動啟動設(shè)定壓力為 0．35 MPa) 。

要解決這一問題，只需將 T2 的設(shè)定適當(dāng)延長以超過 T1 的設(shè)定即可，如圖1所示將 T2 調(diào)整到12 s。

在調(diào)整完畢后，反復(fù)進(jìn)行上述順序啟動試驗，結(jié)果未再發(fā)生主滑油泵順序啟動后又自動切換到備用泵的問題。

2、No.2 發(fā)電機(jī)主開關(guān)異常跳閘

很明顯，主開關(guān)異常跳閘系因發(fā)電機(jī)頻率下跌幅度較大無法及時恢復(fù)導(dǎo)致的，這可以從燃油供給異常、調(diào)速器故障、順序啟動負(fù)荷設(shè)置不當(dāng) 3 個方面來查找原因。

1) 調(diào)速器。

該輪主發(fā)電機(jī)采用 WOODWARD UG10 液壓調(diào)速器，按照調(diào)速器說明書要求對調(diào)速器進(jìn)行參數(shù)設(shè)定檢查及各種操作試驗，均未發(fā)現(xiàn)異常。

利用機(jī)艙風(fēng)機(jī)、主滑油泵及主海水泵等較大負(fù)荷，分別對 4臺主發(fā)電機(jī)進(jìn)行簡單突加、突卸負(fù)荷試驗，來觀察頻率波動及油門桿動作情況，發(fā)現(xiàn)當(dāng)負(fù)荷突然增加或減小時，油門桿均在調(diào)速器作用下相應(yīng)增加或減少發(fā)電機(jī)供油量。

因此，可以排除調(diào)速器發(fā)生故障或參數(shù)設(shè)置不當(dāng)?shù)目赡苄浴?/p>

2) 順序啟動負(fù)荷的設(shè)置。

從故障現(xiàn)象來看，4 臺主發(fā)電機(jī)分別作為第一備用進(jìn)行主配電板失電試驗時，均發(fā)生頻率下跌幅度較大的情況。

因此，優(yōu)化順序啟動的負(fù)荷設(shè)置應(yīng)該能減少其對電網(wǎng)的沖擊，避免主發(fā)電機(jī)頻率出現(xiàn)較大波動。

該輪機(jī)艙重要泵的順序啟動設(shè)置通過GSP ( 組合啟動屏) 的 PLC 進(jìn)行，通過 PLC 的編程器檢查其原始參數(shù)設(shè)置如表 1 所示，從表 1 可以看到，該輪順序啟動的負(fù)荷設(shè)置有很大的優(yōu)化空間，另外需要特別注意的是主滑油泵、主機(jī)輔助鼓風(fēng)機(jī)均采用降壓啟動，分別具有 10 s 和 5 s 的啟動過程，在配置順序啟動負(fù)荷時應(yīng)予以考慮。

經(jīng)過重新調(diào)整后的順序啟動負(fù)荷設(shè)置如表 2 所示。

利用編程器在 PLC 上按照表 2 中優(yōu)化后的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定后，分別對 4 臺主發(fā)電機(jī)進(jìn)行主配電板失電試驗，結(jié)果表明除 No．2 主發(fā)電機(jī)外，其它發(fā)電機(jī)的頻率波動范圍及恢復(fù)時間均大大減少。

No．2發(fā)電機(jī)的頻率波動范圍及恢復(fù)時間也有所改善，但主開關(guān)有時仍會發(fā)生跳閘現(xiàn)象，說明問題未完全解決。

3) 發(fā)電機(jī)燃油供給。

考慮到通過前面的檢查和調(diào)整后，其它 3 臺發(fā)電機(jī)均工作正常，這樣可以排除燃油本身、燃油供給泵、燃油增壓泵及管系的問題。

因 此，造 成No.2主發(fā)電機(jī)頻率下跌后無法及時恢復(fù)的原因，很有可能是由于發(fā)電機(jī)油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)存在問題導(dǎo)致發(fā)電機(jī)調(diào)速特性惡化造成的。

為此，將 No．2 發(fā)電機(jī)油門總成拆下后送回設(shè)備廠家進(jìn)行詳細(xì)檢驗，確認(rèn)其發(fā)生了變形。

該發(fā)電機(jī)更換油門總成后，對其進(jìn)行了多次重要設(shè)備順序啟動突加負(fù)荷試驗，均未再發(fā)生主開關(guān)跳閘的故障，頻率波動幅度較大的現(xiàn)象也消除了。

三、結(jié)束語

通過上面的分析、排查以及故障處理，有以下幾點值得注意和總結(jié)。

1) 油門桿或各缸油門齒條對發(fā)電機(jī)正常運行的重要性是不言而喻，油門桿或油門齒條即使發(fā)生輕微變形或卡阻也會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)調(diào)速特性惡化，影響設(shè)備和船舶的安全運行。

因此，在船廠施工或船員的日常管理維護(hù)中，需要定期對油門齒條和油門桿軸承進(jìn)行活絡(luò)保養(yǎng)，特別要注意避免在油門總成上隨意踩踏。

2) 機(jī)艙重要設(shè)備的順序啟動設(shè)置不當(dāng)會嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的正常供電。

個別船廠在進(jìn)行順序啟動設(shè)計時只考慮滿足船級社相關(guān)要求即可，而不注意進(jìn)行最佳優(yōu)化以盡量減少對電力系統(tǒng)的沖擊，船舶管理人員在條件許可的情況下也有必要對順序啟動的設(shè)置根據(jù)實際情況進(jìn)行修改以進(jìn)一步優(yōu)化。

3) 對于大功率馬達(dá)的 “星－三角”換接啟動時間的設(shè)定應(yīng)合理。

如果啟動時間設(shè)定太長不僅延長了泵的建壓時間，容易導(dǎo)致馬達(dá)過熱，而且在順序啟動時會增加電網(wǎng)瞬態(tài)負(fù)荷，惡化發(fā)電機(jī)動態(tài)性能而導(dǎo)致主發(fā)電機(jī)跳閘。

另一方面，如果啟動時間設(shè)定太短則會增加對電網(wǎng)的瞬間沖擊，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致馬達(dá)啟動失敗。

對于投入營運時間較長的船舶，因泵系統(tǒng)工況發(fā)生較大變化，需要定期對啟動時間進(jìn)行檢查并進(jìn)行必要的調(diào)整，將潛在故障因素消滅在萌芽狀態(tài)。

END