張博山，喬顯輝

（青島海洋地質(zhì)研究所，山東青島 266237）

0 引言

隨著電力電子技術(shù)中大功率調(diào)速技術(shù)的逐漸成熟，船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的可靠性、運(yùn)行效率和推進(jìn)功率等運(yùn)行指標(biāo)被大幅提高[1-3]。電力推進(jìn)技術(shù)的日益成熟，使船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)成為船舶電力系統(tǒng)中的負(fù)荷之一，稱為全電力推進(jìn)船舶。不同于傳統(tǒng)船舶，全電力推進(jìn)船舶不需再通過(guò)齒輪箱與原動(dòng)機(jī)相連，而是由船載發(fā)電機(jī)作為原動(dòng)機(jī)為船舶電力系統(tǒng)供電。從而，可用高速柴油機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)[4]替換原有的低速柴油機(jī)，從而大幅提升船舶運(yùn)行效率。

1 電力推進(jìn)系統(tǒng)的組成

綜合全電力推進(jìn)系統(tǒng), 將船舶的電力系統(tǒng)和推進(jìn)系統(tǒng)組成一個(gè)整體, 電力推進(jìn)船舶，主要指船舶的主推進(jìn)系統(tǒng)是由電動(dòng)機(jī)所帶動(dòng)的，其利用發(fā)電機(jī)（一般為柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組或渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)組）把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,再通過(guò)電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)了能量的非機(jī)械方式傳遞。在民用船舶領(lǐng)域，電力推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，應(yīng)用范圍十分廣泛。ABB、SIEMENS、ALSTOM和STNATLAS等各大公司紛紛推出了電力推進(jìn)的主推進(jìn)系統(tǒng)和相應(yīng)的控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)方面，先進(jìn)的船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)大多采用吊艙式或推進(jìn)電機(jī)-齒輪箱-軸-槳的結(jié)構(gòu)型式。

船舶綜合全電力推進(jìn)系統(tǒng)包括發(fā)電、輸電、配電、變電、推進(jìn)系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和電力管理系統(tǒng)。以“海洋地質(zhì)九號(hào)”船為例，該型船舶采用ABB推進(jìn)電機(jī)、變頻器+齒輪箱+螺旋槳的架構(gòu)。其電力推進(jìn)系統(tǒng)構(gòu)成見(jiàn)圖1。

圖1 “海洋地質(zhì)九號(hào)”船綜合全電力推進(jìn)系統(tǒng)圖

在該型全電力推進(jìn)船舶電力系統(tǒng)中，柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)690 V發(fā)電機(jī)發(fā)電，經(jīng)過(guò)供電單元和配電單元等，為電力系統(tǒng)中負(fù)荷供電。2套主推進(jìn)單元按照虛擬24脈沖形式設(shè)計(jì)。每個(gè)主推進(jìn)單元主要包含主推進(jìn)移相變壓器、主推進(jìn)變頻器（含變頻器驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)）、主推進(jìn)電機(jī)、后傳動(dòng)系統(tǒng)（含高彈、齒輪箱、軸系、可調(diào)槳及附件）。

推進(jìn)系統(tǒng)中包括，艏艉2個(gè)側(cè)推單元（按照虛擬24脈沖形式設(shè)計(jì)），各側(cè)推單元包含艏/艉側(cè)推進(jìn)移相變壓器、艏/艉側(cè)推變頻器、艏/艉側(cè)推進(jìn)電機(jī)、艏/艉側(cè)向推進(jìn)器。

2 電力推進(jìn)系統(tǒng)各模塊的功能

2.1 690 V 柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組

發(fā)電機(jī)組包括柴油原動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)2部分。發(fā)電機(jī)組將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)配電裝置和輸電裝置供推進(jìn)電機(jī)使用[5]。

該型全電力推進(jìn)船舶的船用柴油機(jī)采用4臺(tái)Wartsila九缸機(jī)，發(fā)電機(jī)為ABB公司原產(chǎn)AMG系列，額定轉(zhuǎn)速為1 000 r/min。發(fā)電機(jī)為三相無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)，電壓等級(jí)為低壓690 V，頻率50 Hz。由每臺(tái)機(jī)組配置的機(jī)組控制器來(lái)分別控制，最終通過(guò)電站功率管理系統(tǒng)（Power Management System，PMS）進(jìn)行綜合控制[6-9]。

2.2 主配電板

690 V主配電板共計(jì)14屏，母排分成兩段，中間通過(guò)母聯(lián)斷路器連接。配電板所有斷路器均選用ABB產(chǎn)品。此外，主配電板內(nèi)裝設(shè)1套電站管理系統(tǒng)。配電板為各發(fā)電機(jī)和用電設(shè)備提供保護(hù)功能[10-13]，如差動(dòng)（僅針對(duì)主發(fā)電機(jī)組設(shè)置）、過(guò)載、短路、欠壓、逆功等保護(hù)功能。PMS系統(tǒng)安裝在配電板內(nèi)。

2.3 電站功率管理系統(tǒng)（PMS）

電站功率管理系統(tǒng)（PMS）能在獨(dú)立的電網(wǎng)中控制和管理發(fā)電設(shè)備，其能夠在所有操作狀態(tài)中不中斷供電，為用戶提供足夠的電能。電站功率管理系統(tǒng)也包括網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)和電功率的集成。當(dāng)供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，功率管理系統(tǒng)會(huì)采取相應(yīng)措施，盡可能保證對(duì)負(fù)載的連續(xù)供電，避免電站斷電，確保船舶的安全性[14-17]。

系統(tǒng)采用“冗余電站控制器+冗余網(wǎng)絡(luò)”的分布式控制形式，系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖2，2套冗余的SCU模塊作為電站管理主站，發(fā)布全局控制指令，每臺(tái)機(jī)組配置1套C4模塊作為控制從站，完成機(jī)組控制功能。

圖2 PMS 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

2.4 主推進(jìn)系統(tǒng)

本船推進(jìn)系統(tǒng)為雙機(jī)雙槳電力推進(jìn)型式，分為主推進(jìn)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及后傳動(dòng)系統(tǒng)[18]。

主推進(jìn)電機(jī)發(fā)出的功率通過(guò)高彈性聯(lián)軸器傳遞給齒輪箱，經(jīng)齒輪箱減速后通過(guò)螺旋槳軸帶動(dòng)調(diào)距槳轉(zhuǎn)動(dòng)用于船舶推進(jìn)。推進(jìn)系統(tǒng)采用電力推進(jìn)+調(diào)距槳的模式，通過(guò)電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速配合螺旋槳螺距的調(diào)節(jié)，達(dá)到在不同工況下的船-機(jī)-槳的優(yōu)化匹配。

主推進(jìn)系統(tǒng)移相變壓器選用TRASNFOR公司空水冷產(chǎn)品，主推進(jìn)變頻器選用ABB公司ACS800系列12脈水冷變頻器，主推進(jìn)電機(jī)選用ABB公司AMI系列空水冷變頻電機(jī)，單推進(jìn)支路的額定輸出功率為2 400 kW。

主推進(jìn)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用變頻器驅(qū)動(dòng)推進(jìn)電機(jī)的型式，見(jiàn)圖3，采用虛擬24脈沖的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，2套12脈沖移相變壓器為主推進(jìn)系統(tǒng)的變頻器供電，每套移相變壓器均有2套三相次級(jí)繞組。在每套變壓器的兩套次級(jí)繞組之間存在30°電位移，2套變壓器的原邊繞組相對(duì)于電網(wǎng)分別存在+7.5°和-7.5°電位移。在兩套變壓器同時(shí)工作的情況下在690 V母線形成虛擬24脈沖整流系統(tǒng)，可以有效抑制系統(tǒng)的諧波。

圖3 主推進(jìn)系統(tǒng)線路圖

值得注意的是，當(dāng)推進(jìn)電動(dòng)機(jī)同時(shí)工作時(shí)，其最佳的工作狀態(tài)為各推進(jìn)電機(jī)能夠承擔(dān)較為均衡的負(fù)載推力。此外，為了避免在斷路器閉合時(shí)出現(xiàn)大沖擊電流，變壓器具有預(yù)充磁功能，對(duì)預(yù)充磁及推進(jìn)變壓器的操作均由推進(jìn)變頻器控制。

考慮到推進(jìn)系統(tǒng)與電站系統(tǒng)的一體化集成設(shè)計(jì)，推進(jìn)負(fù)載占電站容量的比重較大，推進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)應(yīng)與電站系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)相匹配。推進(jìn)控制系統(tǒng)中的推進(jìn)控制系統(tǒng)（RCS）與電站管理系統(tǒng)（PMS）之間建立實(shí)時(shí)通信，RCS能基于PMS提供的電站運(yùn)行狀態(tài)做出及時(shí)響應(yīng)，如當(dāng)電站處于欠壓、欠頻或是某一機(jī)組應(yīng)急停機(jī)狀態(tài)時(shí)，RCS能根據(jù)設(shè)定的程序進(jìn)行推進(jìn)功率的限制甚至停止推進(jìn)變頻器的運(yùn)行來(lái)達(dá)到保護(hù)電站的目的。

2.5 側(cè)推進(jìn)系統(tǒng)

本船配置艏/艉部側(cè)向推進(jìn)器兩套，每套采用12脈變頻驅(qū)動(dòng)定距槳的形式，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。艏/艉側(cè)推電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成主要包括：艏/艉推移相變壓器、艏/艉側(cè)推變頻器、艏/艉側(cè)推電機(jī)、艏/艉推進(jìn)器。

側(cè)推進(jìn)系統(tǒng)移相變壓器選用TRASFOR公司空水冷產(chǎn)品，側(cè)推進(jìn)變頻器選用ABB公司ACS800系列12脈水冷變頻器，側(cè)推進(jìn)電機(jī)選用ABB公司AMI系列空水冷變頻電機(jī)。艏推進(jìn)支路的額定輸出功率為850 kW，艉推進(jìn)支路的額定輸出功率為600 kW。

2.6 推進(jìn)遙控系統(tǒng)

本船推進(jìn)系統(tǒng)如2.5節(jié)所述，其推進(jìn)系統(tǒng)包含2套主推進(jìn)遙控、2套側(cè)推進(jìn)遙控、2套舵機(jī)控制系統(tǒng)、應(yīng)急車鐘、UPS電源裝置和舵角指示器等。

由主推進(jìn)控制系統(tǒng)布置架構(gòu)可知（見(jiàn)圖4），2套主推進(jìn)控制系統(tǒng)具備聯(lián)動(dòng)操縱功能。推進(jìn)控制系統(tǒng)由具有冗余功能的現(xiàn)場(chǎng)總線互相連接而成的DPU組成，通過(guò)操作面板實(shí)現(xiàn)操控，和動(dòng)力定位系統(tǒng)綜合在一起實(shí)現(xiàn)全船操縱。

圖4 側(cè)推進(jìn)系統(tǒng)線路圖

分布式的系統(tǒng)能夠?qū)PU就近布置到控制系統(tǒng)附近的位置、第三方電箱、接線盒或者主機(jī)上，通過(guò)友好操作的面板實(shí)現(xiàn)操控。

主操作面板用于機(jī)艙集控室和駕駛室，其涵蓋一個(gè)高精度的顯示器和手柄，和Kongsberg動(dòng)力定位系統(tǒng)綜合在一起能實(shí)現(xiàn)全船操縱概念。在駕駛室控制位置可以完成聯(lián)合及各手柄控制、自動(dòng)艏向控制和位置控制等功能。

Kongsberg自動(dòng)化系統(tǒng)能為推進(jìn)器提供監(jiān)測(cè)、輔助系統(tǒng)控制等，并有各系統(tǒng)當(dāng)前報(bào)警點(diǎn)、狀態(tài)信息、數(shù)據(jù)記錄和報(bào)告。

推進(jìn)控制系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)推進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備（包括主配電板、推進(jìn)變頻器、推進(jìn)電機(jī)、舵槳）的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)冷卻風(fēng)扇等輔助設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的控制，同時(shí)結(jié)合推進(jìn)控制功能，對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)。其中一些是用來(lái)防止推進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備過(guò)載的，其余用來(lái)保護(hù)供電系統(tǒng)[20]。

系統(tǒng)提供的保護(hù)功能的一個(gè)重要目的是為了防止供電系統(tǒng)發(fā)生“全船失電”情況，而推進(jìn)負(fù)載是供電系統(tǒng)中的最大負(fù)載，因此系統(tǒng)將設(shè)置多種保護(hù)措施以防止推進(jìn)系統(tǒng)引起的全船失電，系統(tǒng)將監(jiān)測(cè)供電系統(tǒng)的狀態(tài)，包括在網(wǎng)機(jī)組數(shù)量與功率裕量等必須的信息。

2.7 K-Chief 600 自動(dòng)化系統(tǒng)

該系統(tǒng)包含自動(dòng)電站管理系統(tǒng)（PMS）1套、全船監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)（ICS）、液位遙測(cè)系統(tǒng)1套、閥門遙控系統(tǒng)1套、輔助設(shè)備控制系統(tǒng)1套；該型船自動(dòng)化系統(tǒng)采用KONGSBERG K-Chief 600，該型自動(dòng)化系統(tǒng)基于分布式的數(shù)據(jù)采集處理模塊，可以實(shí)現(xiàn)在所有控制網(wǎng)絡(luò)上的K-Chief工作站之間進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)信息交換、控制和顯示，可以和控制網(wǎng)絡(luò)上的其他子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部通信接口，從而實(shí)現(xiàn)K-Chief系統(tǒng)工作站到工作站以及子系統(tǒng)到子系統(tǒng)之間的集成。

系統(tǒng)的自檢功能實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)本身的工作狀況，包括各個(gè)組成部分以及系統(tǒng)內(nèi)部通信。系統(tǒng)采用基于工業(yè)以太網(wǎng)的環(huán)網(wǎng)架構(gòu)，當(dāng)一條數(shù)據(jù)鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，工業(yè)交換機(jī)會(huì)自動(dòng)搜尋、建立另一條備用數(shù)據(jù)鏈路，保證數(shù)據(jù)通信不間斷。

推進(jìn)控制系統(tǒng)最基本的功能是響應(yīng)操作人員的命令進(jìn)而控制螺旋槳推力大小或推力方向的輸出，同時(shí)結(jié)合變頻器完成對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與保護(hù)。

3 全電力推進(jìn)船舶設(shè)備的維護(hù)

有別于常規(guī)的船舶推進(jìn)方式，全電力推進(jìn)船舶的電站系統(tǒng)、主推進(jìn)系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)及推進(jìn)遙控系統(tǒng)的設(shè)備在使用維護(hù)中要重點(diǎn)關(guān)注[21-22]。

3.1 全電力推進(jìn)船舶控制系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)

以該型船自動(dòng)電站系統(tǒng)為例，該型船投入運(yùn)行1年左右時(shí)間，在一次靠港期間，因海況不良，駕駛員操縱船舶時(shí)，2臺(tái)主推進(jìn)器、艏艉側(cè)推進(jìn)器同時(shí)使用，此時(shí)2臺(tái)發(fā)電機(jī)在網(wǎng)運(yùn)行，另2臺(tái)主發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)皆超85%額定負(fù)荷，此時(shí)，功率限制未起作用，造成電站超負(fù)荷，極易發(fā)生全船失電的安全事故。檢查發(fā)現(xiàn)推進(jìn)控制系統(tǒng)（RCS）與電站管理系統(tǒng)（PMS）之間實(shí)時(shí)通信響應(yīng)時(shí)間為200 ms，電站運(yùn)行狀態(tài)未做出及時(shí)響應(yīng)，后時(shí)間調(diào)整為100 ms，測(cè)試電站各項(xiàng)功能正常。

對(duì)于自動(dòng)電站系統(tǒng)，其故障率相對(duì)較少，但是輪機(jī)人員日常檢查和定期維護(hù)保養(yǎng)工作是必不可少的。應(yīng)定期檢驗(yàn)柴油機(jī)各傳感器的功能，如轉(zhuǎn)速、壓力、溫度傳感器等。應(yīng)對(duì)各種報(bào)警定期檢測(cè)，如漏油報(bào)警、壓差報(bào)警、負(fù)載分配總線故障報(bào)警、主速度傳感器報(bào)警、備用傳感器報(bào)警、控制系統(tǒng)高溫報(bào)警和啟動(dòng)失敗報(bào)警等。定期對(duì)主發(fā)電機(jī)組安保系統(tǒng)測(cè)試。定期檢查發(fā)電機(jī)內(nèi)部接線、檢查發(fā)電機(jī)內(nèi)部冷/熱空氣系統(tǒng)，并清潔灰塵[23]。

機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，報(bào)警點(diǎn)數(shù)量多，信號(hào)源涵蓋開(kāi)關(guān)量、模擬量、脈沖量；各種壓力、溫度、流量、壓差等儀表設(shè)備布置復(fù)雜[24]，因此需對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)采集單元（采集箱）內(nèi)的接線定期檢查緊固，如主發(fā)電機(jī)控制箱內(nèi)發(fā)電機(jī)繞組溫度檢測(cè)接線端子由于機(jī)組震動(dòng)、松動(dòng)或斷開(kāi)，造成繞組高溫報(bào)警，繼而出現(xiàn)停機(jī)故障，影響船舶安全。

除以上的常規(guī)維護(hù)工作，針對(duì)本船自動(dòng)電站系統(tǒng)的特點(diǎn)，見(jiàn)圖5 PMS系統(tǒng)拓?fù)鋱D。

圖5 全船推進(jìn)控制系統(tǒng)（PCS）拓?fù)鋱D

其系統(tǒng)配置2套SCU網(wǎng)段控制器（網(wǎng)絡(luò)管理、2個(gè)網(wǎng)段分隔，冗余供電、在PMS和IAS之間形成冗余、和IAS之間是開(kāi)放CAN通信、PMS主站功能）；4套DPU C4-DGC模塊（控制每臺(tái)主發(fā)電機(jī)，包括：柴油機(jī)起/停、斷路器同步和連接、斷路器減載和斷開(kāi)、發(fā)電機(jī)的負(fù)載分配控制、發(fā)電機(jī)的頻率控制）；5套DPU C3-DP模塊（控制每臺(tái)主發(fā)電機(jī)的保護(hù)功能，包括：短路保護(hù)、逆功保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、低電壓保護(hù)、超頻保護(hù)、欠頻保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)）；5套DPU C3-DP 模塊（控制每臺(tái)主發(fā)電機(jī)的保護(hù)功）及其他DPU模塊。

由此可見(jiàn)，DPU（分布式處理單元）在全電力推進(jìn)船舶控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，如該船的PMS系統(tǒng)、全船推進(jìn)控制系統(tǒng)（PCS）、自動(dòng)化系統(tǒng)等，都使用了DPU[25]。

因此，在平時(shí)的運(yùn)行維護(hù)與管理中，還要注意以下問(wèn)題：

1）DPU的管理維護(hù)。所有DPU模塊均采用統(tǒng)一金屬外殼密封式封裝，內(nèi)部電路智能化設(shè)計(jì)，不存在可維修部件，無(wú)需跳線設(shè)置，若故障，通過(guò)報(bào)警信息確定地址后，根據(jù)指示燈不同組合進(jìn)行模塊斷電重啟、從ROS模塊重新加載、直至更換DPU模塊。

2）關(guān)于各系統(tǒng)后備電池UPS。系統(tǒng)運(yùn)行一定期限后，及時(shí)更換電池，更換時(shí)需參照說(shuō)明書，對(duì)電池的使用壽命、更換周期做出統(tǒng)計(jì)和記錄，定期查閱；更換電池盡量不斷電進(jìn)行。如該船推進(jìn)控制系統(tǒng)（K-Thrust 700）單獨(dú)配置有2套交流不間斷電源（UPS），其中一套給左舷主推進(jìn)和艏側(cè)推系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備應(yīng)急供電，另一套給右舷主推進(jìn)和艉側(cè)推系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備應(yīng)急供電。UPS電制為AC220 V，后備時(shí)間不小于30 min。視產(chǎn)品質(zhì)量而定，UPS的使用壽命一般為3年左右，根據(jù)電池容量的衰減情況，定期檢查，及時(shí)更換（一般UPS有故障報(bào)警）。

3）關(guān)于電路板的更換，檢修時(shí)，嚴(yán)防帶電進(jìn)行線路板的插拔工作。更換線路板需注意，更換同類型線路板時(shí)，嚴(yán)格遵守說(shuō)明書規(guī)定和說(shuō)明進(jìn)行操作，更換線路板之前斷電，更換結(jié)束再通電。

4）控制系統(tǒng)的防護(hù)。所有電子設(shè)備都對(duì)靜電放電（ESD）敏感。特別是在各控制系統(tǒng)設(shè)備附近進(jìn)行熱工作業(yè)時(shí)（電、氣焊等），需采取一切必要措施，將設(shè)備遭ESD損壞風(fēng)險(xiǎn)降到最低或消除。

3.2 全電力推進(jìn)船舶核心設(shè)備運(yùn)行維護(hù)

以該型船主推進(jìn)變頻器（ACS800系列12脈水冷變頻器）為例，一般包含BRU制動(dòng)、DSU二極管整流、INU逆變、LCU水冷柜等固件，變頻器因其構(gòu)造特點(diǎn)，對(duì)使用環(huán)境要求較高，對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行影響比較大的環(huán)境條件有溫度、濕度、空氣污染狀況以及大氣壓等，電氣設(shè)備在運(yùn)行中如果溫度過(guò)高或過(guò)低，超過(guò)允許極限值時(shí)，都可能產(chǎn)生電氣設(shè)備故障。

比如該型船的主推變頻器、移相變壓器、制動(dòng)電阻等重要設(shè)備就集中布置在一個(gè)艙室，該艙室提供單獨(dú)的空調(diào)保證艙內(nèi)溫度及濕度滿足設(shè)備運(yùn)行要求。

從變頻器的常見(jiàn)故障種類來(lái)看，如變頻器IGBT過(guò)溫、RMIO控制板溫度超過(guò)了允許的范圍、幾個(gè)并聯(lián)制動(dòng)模塊中的某個(gè)制動(dòng)模塊的內(nèi)部溫度過(guò)高、制動(dòng)模塊AINT板過(guò)溫等，都與環(huán)境溫度有一定的關(guān)聯(lián)，因此日常保證該艙室空調(diào)裝置的正常運(yùn)行至關(guān)重要，特別是航行在夏季高溫高濕高鹽的海域，更是要時(shí)刻關(guān)注。本船艏側(cè)推變頻器安裝在艏側(cè)推間（靠近船艏），此處僅布置1臺(tái)風(fēng)機(jī)換氣，多次檢查發(fā)現(xiàn)IGBT板有腐蝕發(fā)黑跡象（見(jiàn)圖6），針對(duì)此問(wèn)題，后期計(jì)劃在該艙室加裝除濕機(jī)1臺(tái)，以改善環(huán)境。冬季北方港口停泊期間，注意采取防凍措施，尤其是在停航接岸電及進(jìn)船塢修理期間，如不能保證環(huán)境溫度0 ℃以上，建議放空LCU水冷柜中冷卻液（加冷凍液除外），以免冷卻系統(tǒng)的連接部位凍壞，產(chǎn)生滲漏。

圖6 IGBT 板有發(fā)黑跡象

此外，保持艙室空氣清潔、減少灰塵進(jìn)入也非常重要，變頻器各單元柜依靠其內(nèi)部的風(fēng)機(jī)來(lái)散熱，過(guò)多的灰塵集聚會(huì)影響其部件的散熱、甚至降低電子元件的絕緣及使用壽命，對(duì)設(shè)備的危害極大。

電接觸不良是導(dǎo)致各類電氣故障的重要原因，尤其安裝在震動(dòng)劇烈區(qū)域的電氣設(shè)備，如柴油機(jī)、空壓機(jī)、大功率泵等附近的控制箱尤其在電推船上，數(shù)量龐大的各種接觸器、繼電器、開(kāi)關(guān)等的維護(hù)加大了工作人員的工作量，因此全電力推進(jìn)船舶對(duì)工作人員的技術(shù)要求越來(lái)越高，同時(shí)對(duì)工作人員的相關(guān)電氣知識(shí)的學(xué)習(xí)能力也提出了更高的要求。

對(duì)于主推進(jìn)變頻器：

1）建議定期對(duì)主推進(jìn)系統(tǒng)（變頻器）檢修保養(yǎng)，由廠家進(jìn)行，至少2年1次。

2）變頻器的故障率雖然不高，但是需要配備適量備件，考慮到船上的可操作性，以及現(xiàn)場(chǎng)推進(jìn)器使用的RDCU眾多，至少需要給主推的DSU二極管整流 及 INU 逆變配備相應(yīng)的RDCU。電腦上安裝變頻器軟件drive window后，即可打開(kāi)相應(yīng)的參數(shù)備份，實(shí)現(xiàn)微代碼刷新（處于隨時(shí)可用狀態(tài)）。

3）如果主推的RDCU 故障，可使用艏艉側(cè)推的RDCU代替。

然而，因步驟過(guò)多，注意項(xiàng)眾多。用戶在現(xiàn)場(chǎng)操作可行性不大。建議如果想這樣操作，可聯(lián)系A(chǔ)BB技術(shù)人員，遠(yuǎn)程指導(dǎo)執(zhí)行。

3.3 系統(tǒng)電能質(zhì)量對(duì)運(yùn)行維護(hù)的影響

因全電推進(jìn)船舶的特點(diǎn)，主推變頻器、側(cè)推變頻器驅(qū)動(dòng)負(fù)載在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的電壓諧波可能會(huì)對(duì)艙內(nèi)其他電氣設(shè)備產(chǎn)生不良影響，如引發(fā)電動(dòng)機(jī)、變壓器等的損耗增加，損壞設(shè)備。造成繼電器誤動(dòng)作，干擾電子系統(tǒng)和電力通信系統(tǒng)等問(wèn)題。通常用總諧波失真（Total Harmonic Distorition, THD）來(lái)描述系統(tǒng)電能質(zhì)量，雖然該船的690 V母線上總電壓諧波畸變率最大為：THD=2.65%。400 V母線上總電壓諧波畸變率最大為：THD=2.08%，滿足CCS規(guī)范要求?？紤]到船舶運(yùn)行的不同工況（航行、停泊、拖帶作業(yè)等），其諧波畸變度差異還是比較大的。建議在分析、處理某些電氣故障時(shí)，可適當(dāng)考慮諧波的影響因素。

全電力推進(jìn)船舶中，電能質(zhì)量問(wèn)題主要有2方面影響[26-30]，一方面會(huì)降低設(shè)備的使用效率和可靠性，影響敏感負(fù)載的性能，大幅度減小設(shè)備的使用壽命，降低船舶運(yùn)行的安全裕度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)威脅到船舶航行的安全性，比如會(huì)影響推進(jìn)電機(jī)等負(fù)荷的絕緣性能，并網(wǎng)逆變器的正常工作，推進(jìn)軸系軸承的絕緣性能、電纜的絕緣性能、發(fā)電機(jī)的絕緣性能或可能造成690 V/400 V主斷路器的誤動(dòng)作等。另一方面會(huì)使得船舶運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性下降，降低的功率因數(shù)會(huì)增加系統(tǒng)線損，諧波不僅會(huì)產(chǎn)生損耗，若諧波超出一定范圍，必要時(shí)需要采取降低航速或降低船舶電站容量來(lái)確保船舶安全運(yùn)行。這會(huì)使船舶總能耗增加，不利于節(jié)能。

4 結(jié)論

我國(guó)現(xiàn)代化船舶發(fā)動(dòng)機(jī)電力驅(qū)動(dòng)式推進(jìn)系統(tǒng)技術(shù)從20世紀(jì)90年代起就已經(jīng)開(kāi)始被研究，并應(yīng)用于大型民間船舶及艦艇領(lǐng)域，其良好的運(yùn)行工作特點(diǎn)也獲得了人們的廣泛重視。我國(guó)應(yīng)順應(yīng)把握這一潮流，積極總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)，并創(chuàng)新掌握使用全電力推進(jìn)技術(shù)，提升使用、維護(hù)與管理水平，確保最大程度發(fā)揮出全推進(jìn)電力系統(tǒng)在現(xiàn)代民用商船中的使用價(jià)值。