1.1 ME電控柴油機(jī)的型號(hào)和意義1.2.1 ME電控柴油機(jī)的發(fā)展（柴油機(jī)的三次技術(shù)革命）1.2.2 ME 電控柴油機(jī)的發(fā)展（MC至ME）7.1.1 解讀：6S46ME-B 8.3主機(jī)的HPS No.2 pump 運(yùn)行電流小7.1.2 解讀：6S46ME-B 8.3主機(jī)的HPS No.2 pump 運(yùn)行電流小7.1.3 解讀：6S46ME-B 8.3主機(jī)的HPS No.2 pump 運(yùn)行電流小2.1.1 ME電控柴油機(jī)的控制系統(tǒng)ECS概況船上廣泛采用三相無(wú)刷勵(lì)磁交流同步發(fā)電機(jī)組發(fā)電，這是船舶電能的主要來(lái)源，其運(yùn)行工況直接決定了船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器裝置負(fù)責(zé)將發(fā)電機(jī)端電壓穩(wěn)定在額定值附近，合理分配并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組之間的無(wú)功功率和抑制無(wú)功環(huán)流，滿(mǎn)足造船規(guī)范對(duì)電壓的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性的要求，是維持船舶電網(wǎng)供電質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。1 故障描述某船配置有3臺(tái)同容量、同型號(hào)的三相無(wú)刷勵(lì)磁交流同步發(fā)電機(jī)組，額定電壓400 V,額定頻率50 Hz, 單機(jī)額定容量520 kW,發(fā)電機(jī)型號(hào)為1FC6 456-4LA42。某航次靠港過(guò)程中，1號(hào)發(fā)電機(jī)組和2號(hào)發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行時(shí)兩者電流表讀數(shù)一致，1號(hào)發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)表讀數(shù)在0.85～0.95之間來(lái)回波動(dòng)，2號(hào)發(fā)電機(jī)功率因數(shù)表讀數(shù)在0.7～0.8之間來(lái)回波動(dòng)，波動(dòng)較慢，當(dāng)時(shí)沒(méi)有出現(xiàn)發(fā)電機(jī)組主開(kāi)關(guān)跳閘故障。完成靠港后由1號(hào)發(fā)電機(jī)組單獨(dú)運(yùn)行供電，偶爾出現(xiàn)電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大的情形，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)自動(dòng)電站分級(jí)卸載，重新啟動(dòng)設(shè)備加載運(yùn)行正常，隔一段時(shí)間又會(huì)出現(xiàn)電網(wǎng)電壓波動(dòng)而自動(dòng)電站分級(jí)卸載的情況。雖然此種故障只是偶爾發(fā)生，但是對(duì)于船舶安全穩(wěn)定運(yùn)行影響較大，故整理此次故障排查和處理過(guò)程，供同仁參考。2 故障原因根據(jù)單機(jī)運(yùn)行電壓波動(dòng)這一故障現(xiàn)象，可確認(rèn)為原動(dòng)機(jī)調(diào)速器故障或發(fā)電機(jī)自動(dòng)調(diào)壓器(Automatic Voltage Regulator, AVR)故障。加載和減載試驗(yàn)證明，實(shí)際檢測(cè)柴油原動(dòng)機(jī)離心式調(diào)速器油門(mén)自動(dòng)調(diào)節(jié)正常，輸出轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。排除調(diào)速器故障，進(jìn)一步查找發(fā)電機(jī)自動(dòng)調(diào)壓器故障原因，以徹底解決故障隱患。該輪發(fā)電機(jī)采用THYRIPART勵(lì)磁系統(tǒng)，自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器原理圖如圖1,該可控硅自動(dòng)調(diào)壓器主要由電源單元、實(shí)測(cè)值濾波回路單元、比較器、調(diào)節(jié)放大單元、脈沖單元、過(guò)壓保護(hù)單元、外附整定電位器、可控硅、分流電阻和勵(lì)磁整流器等組成。發(fā)電機(jī)的額定電壓由可調(diào)電位器U整定，動(dòng)態(tài)性能由可調(diào)電位器K、T、R47整定，調(diào)差系數(shù)由可調(diào)電位器S整定。發(fā)電機(jī)實(shí)測(cè)電壓通過(guò)插件X1/1、X1/3以單相雙線(xiàn)形式送至AVR,電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)變壓器T1降壓后，經(jīng)開(kāi)關(guān) S1/1、調(diào)差電位器S,再經(jīng)橋式整流器V1—V4整流，一路通過(guò)S1/2后產(chǎn)生的穩(wěn)定電壓為AVR提供所需直流電源1;一路整流后的電壓通過(guò)S1/3 作用于電位器U上，再經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)值濾波回路2濾波，這個(gè)整流電壓為調(diào)壓器提供所需的實(shí)測(cè)值波動(dòng)信號(hào)值Uist、整定電壓Usoll和電源電壓。
圖1 可控硅自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器原理圖 當(dāng)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，電流分流則由勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)差電流互感器經(jīng)插件X2/5、X2/9連接到負(fù)載電阻R1上，這樣實(shí)測(cè)電壓就由變壓器T1的次級(jí)電壓和電阻R1的電壓疊加組成。發(fā)電機(jī)電壓特性的斜率可用整定電位器S設(shè)定，也可以通過(guò)人為調(diào)節(jié)外附整定電位器6來(lái)調(diào)整發(fā)電機(jī)的輸出電壓(此時(shí)需要將開(kāi)關(guān)S1/3斷開(kāi)，整定電位器U設(shè)置在刻度數(shù)值的中間位置)。當(dāng)發(fā)電機(jī)單機(jī)運(yùn)行時(shí)，隨著發(fā)電機(jī)負(fù)載的變化，作用于整定電位器U上的電壓隨之變化，經(jīng)過(guò)濾波回路后的實(shí)測(cè)值Uist也隨之變化。若負(fù)載變小，此時(shí)比較器比較后輸出一個(gè)正向增大的電壓信號(hào)，電壓信號(hào)由調(diào)節(jié)放大器3放大輸出直流電壓，用來(lái)控制脈沖單元4發(fā)出的觸發(fā)脈沖移相，供給可控硅V22(或相對(duì)應(yīng)的可控硅V101)以時(shí)間可調(diào)的觸發(fā)脈沖，使分流回路中可控硅V22和可控硅V101導(dǎo)通角增大，分流電阻R101分流增大，從整流器V102整流后經(jīng)插件X4/1、X4/5輸出到勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流減小，從而使發(fā)電機(jī)的電壓趨于設(shè)定值。發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁回路由橋式整流器V102整流供電，電阻R101和可控硅V101形成與勵(lì)磁繞組相并聯(lián)的旁通分流回路，因此勵(lì)磁電流的大小是通過(guò)控制可控硅V101的導(dǎo)通角來(lái)調(diào)節(jié)的。根據(jù)發(fā)電機(jī)自動(dòng)調(diào)壓器原理可知，發(fā)電機(jī)單機(jī)運(yùn)行電壓波動(dòng)較大的原因可能是自動(dòng)調(diào)壓器測(cè)量電路或調(diào)節(jié)電路故障，為下一步故障排查處理與分析提供理論依據(jù)。3 故障排查與處理筆者首先確認(rèn)了自動(dòng)調(diào)壓器及相關(guān)附件故障。啟動(dòng)1號(hào)發(fā)電機(jī)組測(cè)得空載電壓401 V,實(shí)測(cè)比較2 號(hào)發(fā)電機(jī)組空載端電壓406 V,略低。測(cè)試起動(dòng)大功率負(fù)載(主海水泵電機(jī)40 kW)對(duì)電網(wǎng)及發(fā)電機(jī)產(chǎn)生沖擊電流，相比較1號(hào)發(fā)電機(jī)組單獨(dú)供電瞬時(shí)電壓下降幅度較大(電壓表動(dòng)態(tài)顯示約20 V以上),且隨后電壓有恢復(fù)能力但恢復(fù)到額定值時(shí)間較長(zhǎng)，為2 min左右。將1號(hào)發(fā)電機(jī)AVR與2號(hào)發(fā)電機(jī)AVR電路板對(duì)調(diào)，分別起動(dòng)兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組單獨(dú)供電，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行觀(guān)察發(fā)現(xiàn)更換AVR后2號(hào)發(fā)電機(jī)組單獨(dú)運(yùn)行供電也會(huì)偶爾出現(xiàn)電壓波動(dòng)導(dǎo)致自動(dòng)分級(jí)卸載故障，故確認(rèn)了自動(dòng)調(diào)壓器故障。另外對(duì)調(diào)AVR后的1號(hào)發(fā)電機(jī)組單獨(dú)供電運(yùn)行出現(xiàn)端電壓在428 V和391 V處跳動(dòng)，此時(shí)，判斷還存在1號(hào)發(fā)電機(jī)組AVR的相關(guān)附件故障。根據(jù)筆者測(cè)試，當(dāng)AVR不工作時(shí)，該輪主發(fā)電機(jī)應(yīng)急運(yùn)行空載時(shí)端電壓430 V,額定負(fù)載時(shí)端電壓390 V。由于1號(hào)發(fā)電機(jī)組在故障之前運(yùn)行正常，排除外附電位器整定不當(dāng)、動(dòng)態(tài)性能調(diào)整電位器K、T、R47整定不當(dāng)?shù)脑?。在檢查AVR實(shí)際測(cè)量電路時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部接線(xiàn)排有一根線(xiàn)虛接，對(duì)應(yīng)為AVR的實(shí)測(cè)值輸入X1/1,即實(shí)際測(cè)量電路U、V和插件X1之間有斷路。修復(fù)虛接線(xiàn)路后，再次啟動(dòng)1號(hào)發(fā)電機(jī)使用2號(hào)AVR運(yùn)轉(zhuǎn)，空載電壓穩(wěn)定401 V正常，帶載電壓穩(wěn)定392 V正常。拆檢1號(hào)發(fā)電機(jī)組AVR,測(cè)量可控硅V22和V101,可控硅V101阻抗參數(shù)異常，判斷可控硅故障。萬(wàn)用表選電阻R×1 Ω擋，黑表筆連接可控硅控制極引腳G,紅表筆連接可控硅陰極引腳K,可控硅另一空腳為陽(yáng)極A,此時(shí)讀數(shù)為10 Ω。然后將黑表筆接可控硅陽(yáng)極A,紅表筆接可控硅陰極K,萬(wàn)用表指針有小角度偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明此可控硅存在漏電流，但可控硅沒(méi)有被完全擊穿。用短線(xiàn)瞬間短接陽(yáng)極A和控制極G,此時(shí)萬(wàn)用表電阻擋指針向右偏轉(zhuǎn)，阻值讀數(shù)為10 Ω左右。此時(shí)，判斷可控硅V101有漏電故障，將可控硅V101換新裝復(fù)，重新上電測(cè)試，再次啟動(dòng)1號(hào)發(fā)電機(jī)組使用1號(hào)AVR空載和帶載運(yùn)轉(zhuǎn)電壓正常，分別與2號(hào)、3號(hào)發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行功率分配正常。4 結(jié) 論1號(hào)發(fā)電機(jī)組AVR實(shí)測(cè)輸入值X1/1虛接，在調(diào)換1號(hào)和2號(hào)發(fā)電機(jī)組AVR電路板時(shí)加劇了虛接現(xiàn)象，導(dǎo)致AVR的實(shí)測(cè)電壓值輸入時(shí)有時(shí)無(wú)，使得勵(lì)磁系統(tǒng)AVR間斷性地參與電壓調(diào)節(jié)，發(fā)電機(jī)的電壓在正常電壓和應(yīng)急運(yùn)行電壓之間來(lái)回跳動(dòng)。另外，AVR電路板中可控硅V101存在漏電流，導(dǎo)致出現(xiàn)負(fù)載波動(dòng)時(shí)勵(lì)磁調(diào)節(jié)電流過(guò)程中存在較大偏差，勵(lì)磁調(diào)節(jié)時(shí)間延長(zhǎng)，外在現(xiàn)象為負(fù)載波動(dòng)時(shí)端電壓恢復(fù)較慢。筆者分析認(rèn)為引起故障主要原因是發(fā)電柴油機(jī)為瓦錫蘭四沖程柴油機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中震動(dòng)較大，長(zhǎng)時(shí)間震動(dòng)導(dǎo)致線(xiàn)路連接虛接和可控硅老化，使1號(hào)發(fā)電機(jī)自動(dòng)調(diào)壓裝置發(fā)生故障，造成該發(fā)電機(jī)組在負(fù)荷波動(dòng)時(shí)的端電壓調(diào)節(jié)異常。發(fā)電機(jī)組電壓波動(dòng)是常見(jiàn)的故障，引起故障的原因很復(fù)雜，需要管理人員采用科學(xué)的方法進(jìn)行分析和排查故障，在平時(shí)的工作中要嚴(yán)格按照保養(yǎng)計(jì)劃進(jìn)行仔細(xì)檢查和維護(hù)，做好故障預(yù)防。參考文獻(xiàn)： [1]汪旭明,張均東,薛征宇,邸德輝.某船發(fā)電機(jī)組運(yùn)行電壓不穩(wěn)定故障排查實(shí)例[J].航海技術(shù),2022,No.256(04):61-62.
|
