劉萬力

（交通運輸部 東海航海保障中心 福州航標(biāo)處，福州 350000）

0 引言

船用蓄電池在船上不僅是柴油機的起動電源，也為船舶通導(dǎo)設(shè)備、應(yīng)急照明提供電源。蓄電池充放電設(shè)備是船舶設(shè)備中極為重要的電氣設(shè)備，組成電路主要分為3大部分：主電源電路、控制電路以及監(jiān)測報警電路。主電源電路是充放電設(shè)備對蓄電池組實現(xiàn)充放電的電源通道，由船舶電網(wǎng)380 V的交流電源經(jīng)過變壓整流為船舶蓄電池組充電需要的DC29 V，對蓄電池組進行充電。蓄電池組放電時，通過充放電設(shè)備的主電源回路對船舶重要設(shè)備提供DC24 V的電源，充放電設(shè)備工作是否可靠直接影響到船舶的航行安全。本文簡述了某公務(wù)船船用蓄電池充放電設(shè)備運行現(xiàn)狀，通過對船用蓄電池充放電設(shè)備進行技術(shù)改造及相應(yīng)管理措施改進，保障了船用蓄電池充放電設(shè)備的安全運行[1-2]。

1 設(shè)備運行現(xiàn)狀及存在的問題

某公務(wù)船船用直流24 V電源為12個蓄電池組成，每組由2只12 V、200 Ah蓄電池組成24 V、200 Ah的蓄電池組。由1只安裝于充放電板內(nèi)的限電流值30 A、恒壓值29 V的限流恒壓型充電設(shè)備進行充電。直流24 V電源主要供給船舶通導(dǎo)設(shè)備、船舶應(yīng)急照明、船舶主機和發(fā)電機等機電設(shè)備用電，若出現(xiàn)設(shè)備故障，船舶將失去動力和電力支持，造成嚴重后果。

該船船用蓄電池充放電設(shè)備長期處于不通風(fēng)、高溫和含鹽量高等環(huán)境中，由于蓄電池充放電設(shè)備設(shè)計和安裝階段存在一些缺陷，長時間充放電運行后在缺陷處易造成高熱現(xiàn)象，整流器及熔斷器容易發(fā)生損壞，給船舶主輔機的正常運行及船舶安全生產(chǎn)帶來威脅。元器件燒蝕圖見圖1，整流器測溫圖見圖2。

圖1 元器件燒蝕圖

圖2 整流器測溫圖

船用蓄電池充放電設(shè)備共用整流器4件和充電裝置熔斷器2套，由于在高溫不通風(fēng)環(huán)境中作業(yè)和設(shè)備使用年限較長等因素，直流大電流下，開關(guān)、熔斷器容易出現(xiàn)觸點發(fā)熱。為保證船舶安全生產(chǎn)，需更換易損元器件或采用外接冷卻風(fēng)扇進行強制通風(fēng)降溫。目前采用自然通風(fēng)進行風(fēng)冷卻，由于蓄電池充放電設(shè)備空間狹小，風(fēng)量分散，冷卻效果不好，不利于設(shè)備安全運行。

船用蓄電池充放電電壓控制器由于使用年限較長，內(nèi)部老化，電壓控制能力較差，再加上直流電線路長、從蓄電池端到機艙主輔機控制器端，電壓下降較大，不利于船舶直流電壓系統(tǒng)的穩(wěn)定和船舶主輔機的正常運行。

2 查找原因及優(yōu)化改造方案

對于電纜終端而言，電場畸變最為嚴重，影響設(shè)備運行可靠性最大的是電纜外屏蔽切斷處，經(jīng)常檢測此位置溫度變化可以發(fā)現(xiàn)隱患，如果溫度局部過高說明內(nèi)部發(fā)生放電產(chǎn)生熱量。電纜終端頭是電纜與其他電氣設(shè)備連接的部件，正常電纜的電場分布是均勻的。在做電纜頭時，剝?nèi)チ似帘螌?，改變了電纜原有的電場分布，將產(chǎn)生對絕緣極為不利的切向電場。因此，屏蔽層斷處是電場畸變最為嚴重的地方，影響設(shè)備終端運行可靠性最大的位置是電纜外屏蔽切斷處，所以此處溫度顯著變化就是電纜燒蝕的前兆[3]。

針對目前船用蓄電池充放電電纜及電纜接頭的使用現(xiàn)狀，對電纜及電纜接頭實施積極的防范措施。

1）船機管理人員根據(jù)充放電設(shè)備工作實際情況，制定了《船用蓄電池充放電設(shè)備巡查記錄表》和《溫度測量記錄表》，安排值班人員每日對船用蓄電池充放電設(shè)備進行開柜檢查并測量相應(yīng)電纜接頭處溫度值。

2）對存在缺陷有燒蝕痕跡的電纜及電纜頭更換并加粗，將6套電容、接觸器、繼電器、3段進線、連接線等熱縮電纜頭更換為冷縮電纜頭。

3）對4套整流器、380 V交流接觸器、通用繼電器、熔斷器進行更換升級。原熔斷器及底座為膠木材質(zhì)，容易發(fā)熱和燃燒；現(xiàn)熔斷器座更換為陶瓷底座，對充放電系統(tǒng)容易出現(xiàn)過電流的元器件進行升級改造，確保蓄電池充放電裝置正常運行。

4）在船用蓄電池充放電設(shè)備柜容易產(chǎn)生大電流的電子元器件側(cè)（熔斷器）處安裝小的散熱風(fēng)機（底部進風(fēng)，上部排風(fēng)），加裝溫控感應(yīng)元件，充放電設(shè)備柜內(nèi)部溫度一旦達到溫度設(shè)定值，散熱風(fēng)機自動啟動。由于散熱風(fēng)機距離易熱件近，風(fēng)量集中，且產(chǎn)生空氣對流循環(huán)，冷卻效果較好。

5）充電電壓控制器更換成改進款。本著充分利用現(xiàn)有資源的原則，節(jié)約投資，改進款充電電壓控制器安裝在原設(shè)備柜門開口處，充電模式從恒流充電改為恒壓充電，充電電流設(shè)定起始值為20 A，調(diào)整電壓設(shè)定值，充電設(shè)定值上限由28 V提高到29 V。

圖3 加裝散熱風(fēng)機圖

3 設(shè)備改造后效果

1）通過加強日常設(shè)備巡查管理和技術(shù)改進措施的實施，在電纜及電纜頭監(jiān)控方面取得較好的效果，排除了電子元器件易燒蝕的隱患，避免船舶設(shè)備的損壞和經(jīng)濟損失。

2）在船用蓄電池充放電設(shè)備柜側(cè)邊安裝的散熱風(fēng)機，因底部進風(fēng)、上部排風(fēng)，產(chǎn)生了空氣對流效應(yīng)。此外，通過加裝溫控感應(yīng)元件，內(nèi)部溫度一旦達到溫度設(shè)定值，散熱風(fēng)機自動啟動，對充放電設(shè)備迅速降溫。

改造前，充放電設(shè)備間悶熱需打開艙門和柜門，電子元器件上易沾染灰塵，影響船用蓄電池充放電設(shè)備安全生產(chǎn)和環(huán)境整潔。

改造后，冷卻風(fēng)扇安裝在柜門側(cè)方，未占用其它空間，即不影響操作人員巡查設(shè)備柜，又有利于延長設(shè)備的使用壽命。改造后測溫圖見圖4。

圖4 改造后測溫圖

節(jié)約維修費：由于采用以上方法冷卻和加強日常巡查管理，排除了充放電設(shè)備隱患且可降低船舶日常維修費用。按單次出現(xiàn)故障預(yù)計修理備件費2 200元，人工費1 800元，可節(jié)約單次維修費約4 000元。

3）船舶直流電纜線路長，直流線路從蓄電池端到達機艙終端設(shè)備時電壓壓降過大，通過在船用蓄電池充放電設(shè)備上安裝改進型電壓控制器，調(diào)高電壓設(shè)定最高值，調(diào)定充電電流最初值，可滿足機艙主輔機等設(shè)備的電壓安全可靠和正常運行。

4 結(jié)論

該船通過上述技術(shù)改造和加強日常設(shè)備巡查后，船用蓄電池充放電設(shè)備運行更加安全可靠，船舶機電設(shè)備運行效果得到顯著改善和提高。同時，也為降低船舶設(shè)備故障和節(jié)約維修費用起到了積極作用，有力保障了船舶的航行安全。