船舶电站调试及故障分析.docx

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船舶电站调试及故障分析

船舶电站调试及故障分析

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论文题目：

船舶电站调试及故障分析

前言

随着工厂转换模式的步步深入，市场化的竞争机制对产品的周期及质量要求提出了更高的要求。

特别是近年来我单位修理的舰艇，周期短，质量要求高，船舶下水后就进入系泊实验阶段，而船舶电站的通电调式则是所有系泊试验的基础，也就是船舶电气系泊试验的重点和难点。

也就是所有系泊实验的开始。

电站是全船动力系统的心脏。

由于船舶电站容量小是全船动力系统的心脏。

由于船舶电站容量小，当大的电动机启动时，对电网的冲击比较大，因而对船舶电力系统的稳定性提出了较高的要求。

同时发动机具有较大的承受过载的能力。

由于船舶工况变动频繁，要求船用并车装置简单,可靠，而主配电装置时船舶电力系统的中枢，其作用是控制和监视主发电机的工作情况，并将主发电机输出的电能按需求向全船电网进行分配。

主配电装置的结构复杂零部件很多，在这种情况下，如何规范合理的进行调式就成了船舶系泊试验正常进行的前提条件。

【摘要】

本文主要就船舶电站的调试过程进行详细的阐述，同时对船舶主要配电装置过程的规范化个步骤化提出自己的见解。

【关键词】

步骤化调试联锁负荷转移

一船舶电站的试验

1.1主配电板通电前的检查及通电工作

在完成船舶电站的试验前，我们先要做好主配电板的通电工作;其工作程序如下：

1.1.1检查配电板外观的完整性，内部零件及部件是否完好无损

1.1.2检查设备内部是否有杂物，清洁设备内外的灰尘

1.1.3检车设备内部链接固定是否紧固可靠

1.1.4检查设备屏与屏之间汇流排连接是否紧固可靠屏与屏之间的控制线过屏线连接是否可靠

1.1.5检查设备的安全接地是否牢靠

1.1.6检查设备电缆连接的正确性

1.1.7检查设备内输出大载面动力电缆连接是否牢靠

1.1.8拆卸设备仪表送检

1.1.9设备仪表复装

1.1.10关闭设备面板上所有220V屏及450V屏空气开关

1.1.11检查设备面板上所有空气开关是否关闭

1.1.12检查整个电网绝缘应不小于5MΩ

1.1.13合上仪表回路开关

1.1.14检查岸电箱至主板之间的连接电缆连接是否准确

1.1.15检查主板至变压器、变压器至220V屏之间的连接是否正确

二发电机组试验。

2.1柴油发电机组性能检查

2.1.1仔细检查为柴油发电机组服务的油水系统。

2.1.2仔细检查电气设备安装的完整性接线的正确性。

检查电气系统供电的正确性。

用500V兆欧表对发电机等电气设备系统进行绝缘检查，其对地绝缘不小于1MΩ。

2.2柴油发电机组性能试验

2.2.1机组启动性能试验

将‘机旁／遥控’转换开关处于‘机旁’位置，机旁起动柴油发动机组3次，在主板上观察发电机屏电压、电流表指示是否准确。

用相序表检查发电机的相序是否与母排一致，将‘机旁／遥控’转换开关处于遥控位置，再在主板遥控起停发电机3次，并将遥控调速和调压试验。

2.2.2发电机组应急停车试验

起发动电机组分别在机旁与主板上按下紧急停车按钮。

机组应立即停车，，试验各进行三次。

2.3柴油发电机组试验

2.3.1柴油发电机负荷试验的工况及试验时间应按20％负载15分钟，50％负载15分钟，75％负载半个小时，100％负载2个小时，110％负载半个小时，依次进行。

在试验时，柴油机的滑油、冷却水的温度及压力，排气温度等。

应作好记录，其中满载每小时记录1次，其他工况在试验块结束时记录即可。

将各种负荷情况下的电压、电流、频率，功率因数、转速作好测量记录，试验前应测量、记录冷态绝缘电阻，试验后应立即测量和记录热态情况下的绝缘电阻，发电机的热态绝缘电阻应不小于1MΩ,发电机经100％负荷试验后应测量发电机定子、转子、轴承的温升。

2.3.2发电机的静态调压特性试验

在额定负荷下，将电压和频率调至额定值然后按顺序100％→75％→50％→25％→75％→100％改变负荷（功率因数﹦0.8），同时记录测量点的电压和频率。

柴油发电机的静态电压调整率应不超过额定电压的±2.5％。

2.3.3柴油发电机的调速特性试验

柴油机在满载负荷运转时，突然将负荷全部卸去，检查柴油机运转的变化情况和稳定所需的时间，然后将50％的负荷加上并随机再加50％，检查柴油机转速的变化情况和达到稳定所需的时间，连续进行3次，柴油发电机的瞬态调速率不大于10％，稳定时间小于5s，稳态调速率不大于5％.瞬态电压调整率范围-15％到+20％。

2.3.4在柴油发电机69％（220KW）负载下，作起动淡水循环泵（36KW）的试验，此时应不使运行中的交流电机动机失步，停转或者电气自行脱扣。

2.3.5柴油发电机的运联试验。

试验时将在运行中的发电机在50%额定负载时电压和频率调至额定状态，并入待并发电阻，然后将各发电机的负载调至额定的75％作为起并负载点，按顺序75％→50％→25％→50％→75％→100％→75％，改变负载进行试验。

每一负载点并联运行时间为5分钟。

各发电机实际承担的有功功率与按发电机额定功率分配功率比例的计算值之差，应不超过发电机额定有功功率的±15％。

各发电机实际承担的无功功率的±10％

2.3.6负载转移试验

将第二台发电机接入与运行的发电机做短时并联运行，作转移负载，检查发电机负载转移的可靠性。

2.3.7柴油发电机与轴带发电机

柴油发电机与停泊发电机分别作短时并联运行，转移负荷。

检查发电机负载转移的可靠性。

2.3.8轴带发电机试验

轴带发动机试验在主机试验板检查完毕后进行，其负载试验、静态调压特性、调速特性，参照发电机组试验。

轴带发电机之间或轴发与柴发之间不用做并车试验。

只做手动负载转移试验。

在试验结束后测量所有电气设备的热态电阻应不小于1兆欧。

三主配电板功能试验

3.1遥控调速试验及调压试验

3.1.1起动发电机将“机旁遥控”转换开置于遥控位置，然后用主板上的遥控调速开关对机组进行调节、观察机组转速表的转速在额定转速的正负10%的范围内均匀稳定变化。

3.1.2起动发电机组将“机旁遥控”转换开关置于遥控位置，然后用主板上的调压开关对发电机组发出的电压进行调节，观察主板上电压表在额定电压（450V）的正负15%的范围内均匀稳定变化。

最后把电压调节在额定450V的位置上。

3.2主配电板应急配电板与岸电之间的相互连锁

3.2.1主发开关与岸电开关之间的连锁试验

试验主发电机合闸开关和岸电开关是否相互连锁，不能同时合闸，且以主发开关优选的功能。

在二台发电机合闸开关均未合闸，岸电有电时，岸电开关应能合上，若有任何一台发电机合闸开关合闸，对电网供电，则岸电开关不能合上。

岸电开关已合闸，则按任何一台发电机的合闸按钮时，应先断开岸电开关，同时发电机开关自动合上。

对每台发电机主机开关均应进行试验。

3.2.2主配电板与应急配电板之间的连锁

任起动一台主发电机时对电网供电，合上主板至应板联络开关对应板供电，起动应急发电机时，则应急发电机合闸开关不能合闸。

若是应急发电机对应板与主板供电时，任何一台主发电机按合闸按钮，应先切断应发开关，再转换成主发对主板和应板供电。

3.3欠压保护试验

起动任一台发电机对电网供电时，按下急停按钮，当电压降至欠压保护动作值（157-315V）的范围时，发电机开关应自动分闸。

分别对二台轴发，二台柴发及应急发电机开关进行试验，记录动作值。

3.4过流及短路保护试验

起动任何一台发电机对电网供电时，用模拟器模拟发电机额定电流的125%-135%额定电流时，发电机主开关应在二分钟以内断开主开关；用模拟器模拟发电机额定电流200%-300%额定电流时，发电机主开关应瞬时断开。

分别对二台轴发，二台柴发及应急发电机主开关进行试验，并记录动作值及时间。

3.5过载保护试验

起动任何一台发电机对电网供电时，加水负载至发电机85%的额定负载时应切断全船空调等二级卸载设备。

加水负载至发电机90%的额定负载时应切断全船一级卸载设备。

分别对每台发电机做此试验，并记录动作值。

3.6逆功率保护动作试验

起动两台发电机组，首先将一台机组投入电网，将负载加至50%额定有功负载，另一台用并车屏的手动并车按钮并网，将负载进行分配，保持两台机组一致。

人为地造成逆功率，将一台机组的转速降低，另一台机组转速升高，进行逆功率保护试验，每个主开关进行三次，记录逆功率保护动作值及延长时间，要求逆功率在8-15%额定功率，主开关延时3-10秒跳闸，并在主配电板发出报警指示。

3.7手动并车试验

将发电机“机旁和遥控”开关置于遥控位置，在主板上起动两台柴油发电机，先将一台发电机对电网供电，用并车屏上同步表和合闸按钮进行手动并联试验。

试验时，同步表的指示的频率差为0.1—0.2HZ，相位差接近零按下待并发电机组合闸按钮，在网机组和别并机组功能可靠并联运行，试验进行三次。

四在试验过程中遇见问题及解决方法

在进行试验的过程中我们遇见了不少困难，但是经过采取相应的措施这些问题都得到了解决。

下面选取一些例子

4.1主配电板的常见故障

主配电板是对船舶主发电机所发出的电功率及向全船用电设备供电进行通断、监视、控制和保护的开关设备和控制设备的组合配置。

主配电板通常由发电机控制屏、并车屏、负载屏、起动屏等组成。

发电机控制屏是用来控制、调节、监视和保护发电机组用的，每台发电机组均需配备有单独的控制屏。

船舶发电机的短路、过载或欠压保护是通过万能式自动空气断路器的保护装置来实现的。

自动空气主开关不仅用作正常电路的断开或闭合，而且也是一种自动切断故障用的保护电器。

当电网上出现短路、过载、或欠压等情况时，主开关的过载线圈能准确地反映过电流或欠电压的大小，并在其达到整定值时控制开关的脱扣机构断开主开关，从而实现对发电机保护的目的。

我厂所修理的主开关大都是“DW”系列或“AH”系列，尽管主开关的型号多种多样，但它们的结构特点大体是一样的，一般包括：

触头系统、灭弧室、过流脱扣器、失压脱扣器、分励脱扣器、自由脱扣机构、电动操作机构和手动操作机构、锁扣装置等。

如果主开关因数障合不上闸，首先要检查四连杆传动机构、脱扣锁钩是否接好，过载、失压、分励脱扣器是否复位。

然后再检查主开关的半导体脱扣器的控制电路板是否有故障，可以将备用的电路板换上，使主开关正常工作。

对于新安装的主配电板要检查各部螺栓是否松动。

如：

母线螺栓有一项松动，就会造成三项电流不平衡，加上负载后使另外两项过电流而跳闸。

对主配电板在运行中的保养要着眼于日常的认真维护，因为船舶经常处于在海上航行，要有自己进行维修的能力。

以下是保养检查的主要项目：

（1）由于主配电板经常发生振动，因此故障多发生在振动较强烈之处，所以要检查引起振动的原因并排除之，如躲开共振转速，增加防震垫片等。

（2）尘埃是造成接触不良的原因，对接线端子座及防尘罩等容易附着灰尘的场所要经常清扫。

（3）运行中经常检查仪表的指针指示是否准确，特别当负载起动、停止时注意指针的动作状况是否正常，从仪表的数值可以判断机器运转状况。

（4）保护装置的整定值不允许轻易变动，当在使用状态而必须改变保护动作值时，必须在改变处做明显的标记。

保护装置动作时，例如断路器断开时，需确认是由于逆功继电器动作、过载脱扣还是失压脱扣引起的，并做好记录。

确认其接触是否良好。

4.2发电机的故障

发电机发不出电来，可能有以下几种原因：

（1）无励磁电压——检查励磁机或整流器。

（2）有励磁电压，无励磁电流——电刷滑环接触不良，励磁绕组断线。

（3）大修后，激磁绕组的接线未能保证磁极N——S极性交替分布。

（4）发电机长期未使用，对于自激式同步发电机来讲，磁极剩磁不足，不能自激，应充磁。

（5）电机有剩磁，但励磁电流流向未能起助磁作用不能自励，颠倒电刷极性即可。

（6）发电机的绕组温度高，轴承温度高，这通常是由于绕组绝缘下降、灰尘太多散热不好、末轴承磨损等原因造成的。

做法是结合船舶检查，定期对发电机进行拆检、清洁、浸漆、烘干、更换轴承等。

（7）由于振动造成发电机线头断路，特别是用4135系列柴油机做原动机的发电机，比用6135系列柴油机的离心力大，振动也大，发电机的可控相复励自励恒压装置的线更容易被震断。

对于这些问题，除了采取保证发电机与原动机的轴线一致、减少震源外，还采用将可控相复励恒压装置用支架托起与发电机这一震源隔离的方法，解决这个问题。

4.3发电机电压不稳的原因及预防措施。

（1）原动机的转速不均匀。

（2）原动机的速度变动率过小。

（3）原动机调速器的灵敏度过高。

（4）对采用往复式运动的原动机其驱动转矩的频率经常与发电机的固有频率相分离，为此需要适当加大其惯性轮。

（5）在发电机转子的磁极上加装制动绕组。

其作用与感应型电动机的鼠笼相似。

当转子以同步速度旋转时，与发电机旋转磁场的相对速度为零，制动绕组不起作用，当转子产生振荡时，转子的转速不再是同步转速，此时制动绕组切割旋转磁场产生感应电流，由于这个感生电流生成的转矩总是阻碍转子速度的变化，从而抑制了“摆动”。

（6）为了使调速器的灵敏度不致过大应装设阻尼器，给调速器的动作加入一延时时限。

（7）适当地加大发电机原动机的速度变换率，即增大调速特性的斜率。

五船舶电网的维护和常见故障排除方法

船舶航行的安全，要求船舶电站供电有高度的连续性、可靠性和安全性。

它在很大程度上取决于船舶电网的绝缘状况的好坏。

船舶电网的绝缘降低或损坏，会造成漏电乃至击穿，可能引起舵机失灵，配电板掉闸，甚至引起人员触电和火灾。

因此，对船舶电网的最低允许绝缘电阻有一定的规定和要求。

由于船舶电网常年运行在潮湿、高温、振动和油雾等恶劣的环境中，常常使船舶电网的绝缘电阻降低，以至达不到规范的要求，为此必须加强对船舶电阿的维护工作，保持电网具有良好的绝缘水平。

5.1船舶电网的维护

（1）船舶在航行、制造或者修理时，都必须仔细谨慎地维护电网，防止电网绝缘电阻降低，防止电缆芯线之间电缆与壳体之间发生短路及遭受机械损伤或电焊火花烧伤。

（2）平时，特别在恶劣的船舶使用条件下，要加强电网绝缘的监测。

除采用常用的绝缘指示灯、兆欧表外，建议采用能连续带电测量，自动发出声光报警信号的"#$型电网绝缘监测仪。

主要电气设备的绝缘电阻值应记录备查。

（3）船舶在建造或修理时，当敷设完线后，要做好端头封闭的接线工作，不要搁置过久，暂不进入电器设备的电缆头必须严封，以防潮气进入电缆芯。

（4）加强配电板的维护，局部停电或定期检修时，吹除不带电设备上的灰尘，以防由于潮湿、凝露等影响，在绝缘体上形成表面导电层。

（5）在电缆附近进行气割或电焊工作时，应在电缆上覆盖石棉被，以防止火花飞溅而烧伤电缆。

（6）配电箱的门锁应经常锁住，并有专人负责。

（7）经常检查电器设备、电缆是否受机械损伤、有无水渍及其他杂物侵入，发现情况应立即处理，要经常保持电器设备干燥和清洁。

（8）经常检查设备上的绝缘材料表面是否完整，有无发霉现象。

电缆端头与设备连接金属体应无氧化及锈蚀，发现情况应立即采取相应的措施。

（9）应尽量少打开电气设备的密封壳体，如必须打开，则关上时应仔细可靠地恢复密封。

（10）设备在保养期间，对某些设备应定期通电工作一定时间。

5.2船舶电网常见故障和排除

（1）电缆绝缘电阻低于最低允许值

a.从用电设备开始，依次断开各段电网，一直到主配电板；按顺序测量，找到引起电网绝缘电阻下降的电缆；

b.对潮湿的电缆要将电缆揩干后，进行外部加热，短距离的电缆可以利用高瓦数电灯加热烘烤。

c.长久不用或跨舱的电缆，可以通过低压短路电流加热，但必须防止加热温度超出规定的允许值。

d.主配电板可以通热风，但通风机的出口温度不得高于90o~100o。

六结束语

总结以往的工作经验，在后续船的主板通电调试过程中，我们应采用通电前检查步骤化的方法，检查一项，解决一项，检查出问题，立即解决，这样才能保质保量完成通电调试工作。