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摘 要：某型船建造期間偶然出現(xiàn)發(fā)電機(jī)組輸出電壓只有剩磁電壓的現(xiàn)象。對(duì)該故障出現(xiàn)的原因進(jìn)行了分析和驗(yàn)證，指出這種偶然現(xiàn)象的根本原因并不在于勵(lì)磁回路元器件的損壞，而重點(diǎn)排查應(yīng)放在勵(lì)磁回路的線路上。這次故障排查過程和方法，對(duì)于分析偶發(fā)故障有著實(shí)用指導(dǎo)意義。 關(guān)鍵詞：偶發(fā)故障；發(fā)電機(jī)組；相復(fù)勵(lì)裝置；建壓失敗 中圖分類號(hào)：U0672.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A Abstract： During the construction of a certain ship， the occasional fault occurs that there is only remanence voltage left in generator output voltage. The possible reason for the fault is analyzed and verified， not the damage of excitation circuit components， but the check of the excitation loop line should be emphasized. Key words： Occasional fault； Generator unit； Phase compound excitation device； Built in voltage failure 1 引言 目前船舶上所配置的主配電板、發(fā)電機(jī)組、各類監(jiān)控系統(tǒng)等電氣設(shè)備，在試驗(yàn)、使用過程中難免會(huì)出現(xiàn)一些偶發(fā)故障，此類故障具有以下明顯特征：一是發(fā)生時(shí)機(jī)偶然；二是發(fā)生過程短促，過程記錄不明確；三是故障導(dǎo)致的結(jié)果多樣、定位不清晰。 基于上述特征，對(duì)該類問題的處理并沒有具體的方法，往往通過對(duì)可能出現(xiàn)故障點(diǎn)的電氣元件進(jìn)行大面積重新接插，或更換元器件等手段進(jìn)行排除。如果成功消除了故障現(xiàn)象，此類故障便會(huì)簡(jiǎn)單的歸結(jié)為元器件松動(dòng)、接觸不良或設(shè)備保養(yǎng)不到位等原因。然而這種處理方法雖然能短時(shí)間改善或規(guī)避故障的發(fā)生，但由于故障機(jī)理的不確定性，并沒有從根本上解決故障問題，因此對(duì)設(shè)備的后續(xù)使用者來說造成了一定的隱患和不確定性。本文通過對(duì)某型艦船上偶然發(fā)生的發(fā)電機(jī)組失壓故障進(jìn)行分析，通過實(shí)船試驗(yàn)明確了所謂接觸不良現(xiàn)象的電氣特性，成功人為復(fù)現(xiàn)故障現(xiàn)象，從根本上解決了故障問題。 某型艦船上所配置的相復(fù)勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組，在碼頭試驗(yàn)期間發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行過程中，偶然發(fā)生了發(fā)電機(jī)組欠壓報(bào)警，隨后發(fā)電機(jī)組電壓迅速跌落，主開關(guān)跳閘。現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)人員停機(jī)檢查后并未發(fā)現(xiàn)原動(dòng)機(jī)組、發(fā)電機(jī)、主開關(guān)等部件存在故障，再次起機(jī)后發(fā)電機(jī)組能穩(wěn)定建壓并連續(xù)運(yùn)行。 相復(fù)勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高和較好的復(fù)勵(lì)性能，是目前我國(guó)船用交流發(fā)電機(jī)的主要?jiǎng)?lì)磁方式[1]-[3]，它可以很好的保證規(guī)范要求的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能?；谙鄰?fù)勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)組通常會(huì)配備輔助的電壓調(diào)節(jié)裝置，用來滿足發(fā)電機(jī)的電壓特性和負(fù)載特性[4]-[5]。在發(fā)電機(jī)組的調(diào)試及使用過程中，經(jīng)常會(huì)遇到發(fā)電機(jī)組建壓失敗的問題，如不能及時(shí)解決將會(huì)影響發(fā)電機(jī)組的正常使用，導(dǎo)致船舶失去動(dòng)力而無法運(yùn)行。 發(fā)電機(jī)組建壓失敗分為兩種情況：一種是發(fā)電機(jī)輸出電壓為0，屬于發(fā)電機(jī)失磁的情況，此時(shí)若發(fā)電機(jī)組的元器件無損壞，只需對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行充磁即可；另一種是發(fā)電機(jī)輸出電壓為剩磁電壓。本文以第二種建壓失敗故障為基礎(chǔ)，對(duì)這種基于相復(fù)勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的同步發(fā)電機(jī)輸出剩磁電壓的原因進(jìn)行分析。 2 相復(fù)勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的原理 相復(fù)勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的原理框圖，如圖1所示。發(fā)電機(jī)在起機(jī)時(shí)，利用發(fā)電機(jī)中的剩磁建立剩磁電壓，剩磁電壓通過相復(fù)勵(lì)裝置后，經(jīng)過整流橋D進(jìn)行整流后，輸出直流電壓u作為勵(lì)磁繞組L的勵(lì)磁電壓，從而產(chǎn)生勵(lì)磁電流。由于勵(lì)磁繞組流過勵(lì)磁電流，發(fā)電機(jī)開始迅速建壓，從而形成正反饋通路，使得發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)快速起勵(lì)，完成發(fā)電機(jī)組的建壓過程。圖1中的電抗器X1和諧振電容C1用來在發(fā)電機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)候發(fā)生諧振（諧振頻率），從而在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較大的勵(lì)磁電流，使得發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)快速起勵(lì)。勵(lì)磁繞組兩端接有充磁電路，如圖中所示。 3 發(fā)電機(jī)建壓失敗的可能原因 當(dāng)發(fā)電機(jī)組輸出的電壓為發(fā)電機(jī)的剩磁電壓，表明發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁回路出現(xiàn)故障，其故障有以下幾種： ?。?）勵(lì)磁回路斷路或短路 當(dāng)勵(lì)磁回路斷路或短路時(shí)，勵(lì)磁繞組無法得到勵(lì)磁電流，整個(gè)相復(fù)勵(lì)系統(tǒng)也無法形成正反饋，因此導(dǎo)致發(fā)電機(jī)端輸出電壓只有剩磁電壓； ?。?）分流用的開關(guān)管短路 當(dāng)開關(guān)管出現(xiàn)短路故障時(shí)，整流橋輸出勵(lì)磁電流全部消耗在分流電阻上，勵(lì)磁繞組得不到勵(lì)磁電流，因此發(fā)電機(jī)輸出電壓只有剩磁電壓； ?。?）充磁回路短路 當(dāng)充磁回路短路故障時(shí)，會(huì)將勵(lì)磁繞組短路，導(dǎo)致勵(lì)磁電流為0，因此發(fā)電機(jī)輸出電壓只有剩磁電壓； ?。?）濾波電容C擊穿短路 當(dāng)濾波電容C被擊穿短路時(shí)，會(huì)將勵(lì)磁繞組短路，導(dǎo)致勵(lì)磁電流為0，因此發(fā)電機(jī)輸出電壓只有剩磁電壓。 4 某船故障原因分析 某船的發(fā)電機(jī)組在調(diào)試過程出現(xiàn)偶爾輸出電壓為剩磁電壓的建壓失敗故障。由于該故障是偶爾出現(xiàn)，因此根據(jù)上述3節(jié)中的分析可排除第（2）、（3）、（4）三種可能性，因?yàn)槿糸_關(guān)管或?yàn)V波電容出現(xiàn)短路故障，則為硬件出現(xiàn)故障，這種故障會(huì)在每次發(fā)電機(jī)組起機(jī)時(shí)必然出現(xiàn)，因此對(duì)第（1）種可能性進(jìn)行重點(diǎn)排查。 經(jīng)過排查，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)勵(lì)磁回路中F1短接片的緊固螺絲有所松動(dòng)，此處的勵(lì)磁回路的連接線如圖2所示，實(shí)際連接圖片如圖3所示。圖2中兩個(gè)F1和F2分別代表控制回路的勵(lì)磁線和電機(jī)回路的勵(lì)磁線。從圖3中可以看出，若短接片的緊固螺絲有所松動(dòng)，可能會(huì)造成三種后果： ?。?）勵(lì)磁回路斷路 若短接片松動(dòng)較多，則可能造成控制回路與電機(jī)回路的勵(lì)磁線發(fā)生斷路，使得發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組無法得到勵(lì)磁電流，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出只有剩磁電壓，故人為的將該點(diǎn)斷開，對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行起機(jī)試驗(yàn)，發(fā)電機(jī)輸出電壓只有剩磁電壓26 V，故障得到復(fù)現(xiàn)，說明這種可能性較大。 ?。?）勵(lì)磁回路接觸電阻較大 當(dāng)短接片松動(dòng)但沒有完全斷開的狀態(tài)時(shí)，連接點(diǎn)相當(dāng)于接入一個(gè)較大的接觸電阻，即勵(lì)磁回路接入一個(gè)較大的限流電阻，當(dāng)電阻達(dá)到一定的值時(shí)，勵(lì)磁電流幾乎為0，使得發(fā)電機(jī)輸出電壓只有剩磁電壓。為了驗(yàn)證接觸電阻的大小對(duì)勵(lì)磁電流的影響，進(jìn)行了這種勵(lì)磁回路接觸不良的模擬試驗(yàn)，其試驗(yàn)原理如圖4所示：分別在勵(lì)磁回路的F1線路中串入600 Ω、1 800 Ω、2 700 Ω和3 600 Ω的電阻，對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行空載起動(dòng)建壓的試驗(yàn)，分別測(cè)量串入各種電阻情況下的勵(lì)磁電流和發(fā)電機(jī)輸出端電壓，從而判斷出當(dāng)勵(lì)磁回路串入多大電阻時(shí)會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)建壓失敗。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)看出，當(dāng)勵(lì)磁回路串接的電阻達(dá)到2.7kΩ以上時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出端電壓只有30 V左右，與該船發(fā)電機(jī)組建壓失敗的情況相同，此時(shí)的勵(lì)磁電流只有mA級(jí)；當(dāng)發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁回路的接觸電阻達(dá)到3 kΩ以上時(shí)，可以導(dǎo)致發(fā)電機(jī)建壓失敗，因此短接片接觸不良造成此次發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)偶爾建壓失敗的可能性較大。 ?。?）勵(lì)磁回路短路 從圖3中可以看出，F(xiàn)1與F2的短接片之間的電氣間隙較小， 在短接片松動(dòng)的情況下由于外力作用可能會(huì)造成兩塊短接片短接，引起勵(lì)磁回路短路，從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出只有剩磁電壓的故障。因此人為的將兩塊短接片短接，將發(fā)電機(jī)進(jìn)行起動(dòng)建壓試驗(yàn)，輸出電壓為26 V，與此次故障現(xiàn)象相同，因此此次發(fā)電機(jī)偶爾輸出電壓只有剩磁電壓的故障也不排除這種可能性。 5 結(jié)束語 經(jīng)過上述的排查過程，基本可以判斷此次故障的原因在于勵(lì)磁回路F1的短接片松動(dòng)造成勵(lì)磁回路接觸不良或短路所致。將此短接片進(jìn)行緊固后，多次對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行起停機(jī)試驗(yàn)，發(fā)電機(jī)組均建壓正常，且之后的長(zhǎng)期運(yùn)行中發(fā)電機(jī)組均運(yùn)行正常，表明此次故障得到有效解決。 經(jīng)過此次排查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)電機(jī)偶爾出現(xiàn)建壓失敗時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)排查勵(lì)磁回路的線路，而非元器件的更換與排查，因?yàn)槿羰窃骷霈F(xiàn)問題，則故障現(xiàn)象不是偶然而是必然出現(xiàn)的。 本文對(duì)此次發(fā)電機(jī)組建壓失敗的排查過程、分析與結(jié)論，是成功解決電氣設(shè)備偶發(fā)故障的典型案例，可為同類設(shè)備出現(xiàn)類似問題時(shí)提供一定的參考。 參考文獻(xiàn) [1]王文義. 船舶發(fā)電機(jī)電磁疊加相復(fù)勵(lì)恒壓裝置的調(diào)試[J]. 船海工程， 2012（08）. 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