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        船舶設(shè)備順序啟動導(dǎo)致多種故障的分析及處理

        2012-09-07 07:50:14徐振華
        中國修船 2012年1期
        關(guān)鍵詞:油門油泵發(fā)電機(jī)

        徐振華

        (上海遠(yuǎn)洋運(yùn)輸有限公司,上海 200090)

        船舶設(shè)備順序啟動導(dǎo)致多種故障的分析及處理

        徐振華

        (上海遠(yuǎn)洋運(yùn)輸有限公司,上海 200090)

        某5 100 TEU集裝箱船在進(jìn)行重要設(shè)備自動順序啟動試驗(yàn)中發(fā)生主發(fā)電機(jī)頻率下跌幅度較大,恢復(fù)時(shí)間較長的故障現(xiàn)象,其間還伴隨發(fā)生順序啟動后的主滑油泵自動切換到備用泵運(yùn)行的異?,F(xiàn)象。文章對上述故障現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)分析并提出解決方法,期望能對同行在處理類似問題時(shí)提供參考。

        定時(shí)器;順序啟動;跳閘;失電

        0 前言

        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(shí)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(yàn)是主配電板失電試驗(yàn)的重要組成部分。

        1 故障現(xiàn)象

        某5 100 TEU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 1 800 kW發(fā)電機(jī)組。該船在進(jìn)行例行的主配電板失電試驗(yàn)時(shí)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(yàn)時(shí),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(yùn)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55 Hz(頻率表最小刻度),在順序啟動執(zhí)行到約15 s時(shí),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(yàn),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。

        2 故障處理

        上述試驗(yàn)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(yùn)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。

        2.1 主滑油泵順序啟動后自動切換到備用泵運(yùn)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(shí)間由啟動器內(nèi)的時(shí)間繼電器T1進(jìn)行設(shè)定,經(jīng)T1設(shè)定的延時(shí)后,主滑油泵進(jìn)入正常運(yùn)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(shí)器T2,經(jīng)T2設(shè)定的延時(shí)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(yùn)行。另外,在PLC中還設(shè)有定時(shí)器T3,對主滑油泵的順序啟動時(shí)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(shí)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(shí)間繼電器T1,其設(shè)定為10 s,見圖1所示的時(shí)序圖。

        圖1 順序啟動時(shí)序圖

        從圖1中可以看到:定時(shí)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(yùn)行時(shí)壓力是較低的 (經(jīng)觀察此時(shí)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(yàn),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。

        2.2 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(shí)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(yàn),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(yàn),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(shí),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(yàn)時(shí),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(shí)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。

        表1 調(diào)整前順序啟動時(shí)間設(shè)定

        表2 調(diào)整后順序啟動時(shí)間設(shè)定 (較大功率設(shè)備)

        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(yàn),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(shí)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(shí)間也有所改善,但主開關(guān)有時(shí)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(shí)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(yàn),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(yàn),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。

        3 結(jié)束語

        通過上面的分析、排查以及故障處理,有以下幾點(diǎn)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(yùn)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(yùn)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(jì)時(shí)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(shí)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(shí)間的設(shè)定應(yīng)合理。如果啟動時(shí)間設(shè)定太長不僅延長了泵的建壓時(shí)間,容易導(dǎo)致馬達(dá)過熱,而且在順序啟動時(shí)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(shí)間設(shè)定太短則會增加對電網(wǎng)的瞬間沖擊,嚴(yán)重時(shí)還會導(dǎo)致馬達(dá)啟動失敗。對于投入營運(yùn)時(shí)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(shí)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)。

        Frequency drops in great range with long-time recovery,on the main generator during the test of sequential start,companying with auto-switchover from main lube oil pump to jury pump.For this abnormal phenomenon,this paper gives the detail analysis and solving method as reference.

        timer;sequential start;trip;step out

        U673

        C

        1001-8328(2012)01-0037-03

        徐振華 (1969-),男,湖北石首人,工程師,大學(xué)本科,從事船舶監(jiān)造工作。

        2011-08

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