侧推器主电机自动停机故障

船舶侧推器结构紧凑，控制系统复杂，其故障排查处理颇为棘手。某远洋拖船共配置2台艏侧推器和1台艉侧推器，均为南京某公司生产的NCT165型电力驱动液压伺服变距式侧推器，单机功率680kW。某日，该船靠码头期间，3台侧推器均在运行，其中前艏侧推器主电机突然自动停机而无任何报警，风机、油泵也未停止运行，检查各控制柜均无明显异常，只有机旁启动柜内断路器QF1主触点处于断开状态。重启前艏侧推器主电机，恢复正常运行，之后该侧推器运行时又出现这种故障。一、故障排查1、排除主电源故障该船3台侧推器主电源(AC380V，50Hz)由主机轴带发电机提供，且每台侧推器主电源可互换使用。将前艏侧推器常用主电源与另外2台侧推器主电源互换后，其他2台侧推器依然运行良好，但前艏侧推器故障依旧，基本排除主电源故障。2、排除主电机过载、主断路器故障图1主电机主电路前艏侧推器主电源电路(见图1)简单明了，主电机电源经过断路器QF和QF1的主触点至侧推器主电机，因此主电机停机通过断开断路器QF或QF1主触点实现。断路器QF手动操作，无合闸线圈，只能手动合闸。其平时处于合闸状态，只有当主电机发生过载故障时线圈MX得电，断路器主触点断开，主电机停机并发出报警。图2主电机停机控制电路原理断路器QF1(见图2)内有合闸线圈XF，失压分闸线圈MN，储能线圈M和副触点QF1-QF1，主电机正常启/停机、紧急停机、应急启/停机、其他异常停机(如油泵电源开关脱扣)等均通过控制断路器QF1实现。由于断路器QF主触点未断开且无报警，拆检断路器QF和QF1未发现异常，换新断路器QF1(正好有备件)后故障依旧，基本排除主电机过载故障或断路器QF和QF1本身故障。3、排除主电机、自耦变压器故障检查测量主电机、自耦变压器各相间绝缘和对地绝缘等，未发现异常。经认真观察，侧推器在运行及突然停机时，主电机的电流电压值无异常变化，基本排除主电机、自耦变压器故障。4、排除应急停机、紧急停机、异常停机等故障图3断路器QF1控制原理由主电机停机控制电路原理和断路器QF1电气原理(见图3)可知，当继电器K42.4线圈失电时，至QF1线圈的K42.4常开触点断开，QF1失电，QF1主触点断开，主电机停机。使继电器K42.4线圈失电的情况包括以下3种情况(假设各元器件和线路接线均正常):(1)按下机旁的应急停机按钮SB42.4时，发出报警，继电器K42.4线圈失电。(2)按下机旁或驾驶台的紧急停机按钮时，发出报警，继电器K41.6线圈失电，K41.6常开触点断开，继电器K42.4线圈失电。(3)根据侧推器控制柜内的PLC主电机异常停机程序，油泵电源开关脱扣时发出报警，PLC输出停机信号，继电器K57.52线圈得电，K57.52常闭触点断开，继电器K42.4线圈失电。由于无任何报警，且油泵未停止运行，检查并紧固相关电路的接线，无明显松脱现象;检查并更换相关电路上的元器件，如K45.8，K57.52，K41.6，K42,4等，试机后故障依然存在。基本排除应急停机、紧急停机或异常停机(油泵电源开关脱扣)等回路异常。5、确定故障原因由于无故自动停机时没有任何报警，可基本确定该故障由停机回路异常引起。图4驾驶台主电机停机流程根据驾驶台主电机停机流程(见图4)可知，前艏侧推器正常的停机流程为:

断开驾驶台主电机启/停开关时，面板集线箱内的PLC无输出信号，经过DP总线(通信线)至系统控制柜内的PLC也无输出信号;

继电器KA102线圈失电，侧推器控制柜内的KA102常闭触点闭合;继电器K45.8线圈得电，K45.8常开触点闭合;侧推器控制柜内的PLC输入并输出信号，使继电器K57.52线圈得电，K57.52常闭触点断开;

继电器K42.4线圈失电，主电机停机。检查相关接线并更换相关电路上的元器件，如驾驶台主电机启/停开关、继电器KA102等，试机后故障依然存在。经多次试验，侧推器操作人员(船舶驾驶员)提示:

如果不操作侧推器螺距，该故障不会发生;只有在向左或向右操作侧推器螺距时，该故障才可能发生。轮机员亲自操作侧推器，确认以上现象。随着时间的推移，该故障发生的频率越来越高，轮机员有更多机会观察故障现象。经仔细观察，在发生该故障时，各控制箱内元器件动作情况为:

系统控制柜内PLC(型号为西门子CPU314C-2DP)状态指示灯SF和BF同时闪红灯，继电器KA102指示灯熄灭，侧推器控制柜内的继电器K45.8指示灯亮，侧推器控制柜内PLC输入和输出停车信号点指示灯亮，继电器K57.52指示灯亮，继电器K42.4指示灯熄灭，断路器QF1主触点断开，主电机停机。经查找相关资料和咨询得知，SF亮红灯表示系统故障，BF亮红灯表示通信故障，SF和BF同时闪红灯，很可能由线路干扰引起。根据经验，出现线路干扰的情况大多是控制系统的接地出现问题，检查各系统的接地，并未发现异常。图5系统控制柜电路查看系统控制柜电路(见图5)，系统控制柜内PLC的电源和控制侧推器螺距的电磁阀的电源接在同一电源回路上。经实际测量监控电源电压，当电磁阀不动作时，PLC的电源电压稳定在DC23V左右;

在电磁阀通电的瞬间，PLC的电源电压瞬间最低降至DC16V，远低于PLC正常工作所要求的电压值。如果低电压持续时间很短，PLC尚能继续正常工作;

如果低电压持续时间稍长，PLC将会出现瞬间异常，可能处于开机初始状态，输出停机信号，使侧推器停机。这为故障偶尔发生作出解释。二、故障处理图6电源隔离模块加装原理图7电源隔离模块根据设备产商的指导，在侧推器总控制箱内引1路DC24V电源，并加装1只电源隔离模块(见图6和7)，型号为PＲODCDC240W24V10A，作为3台侧推器的控制PLC电源，并做好该电源隔离模块的接地。再次试机，3台侧推器均运行稳定，主电机未再发生自动停机故障。三、结论(1)本文故障原因较少见，在排查故障时走了很多弯路。轮机员虽然在设备厂商的指导下排查、处理故障，也花去将近半年时间。(2)现在船舶上各种工控系统普遍使用PLC或PC等模块，在电路设计和布局时，应尽量避免与电磁阀、继电器、电机、电容、