探究船舶电气故障及维修方法

随着社会的发展以及科技的进步，现代化船舶逐渐向着大型化、功能多样化以及节能化发展，在这个发展进程中，船舶自身的电力系统对于船舶的正常运行起着至关重要的作用，其自身性能直接影响到船舶的动力性、经济型以及安全性。本文深入分析了船舶电气的组成，并在此基础上开展了船舶电气故障的研究，分析了故障产生的现象、原因以及维修方法，为快速排查、解决船舶电气故障问题提供了参考意义。一、船舶电气系统的基础研究1、船舶电气系统概念船舶电气系统是指船舶上所有电能产生、传输、分配以及消耗的装置与网络的总称，是维持船舶正常航行的关键。2、船舶系统组成（1）电能系统。电能系统的主要作用是将其他形式的能量转化为电能，从而为其他一切电气系统提供能源的装置。船舶的电源系统主要包括主电源即主发电机组以及应急电源，应急电源又可以为应急发电机与应急蓄电池。其中决定电源系统性能的主要参数是交流或直流电制、稳定工作时的电压（额定电压）、以及稳定工作时的频率（额定频率）等。电源系统是一个独立的电力系统，同时也是一个工作环境恶劣的场所，是船舶电气故障高发区。（2）配电装置。船舶配电装置是指能接受和分配电能的装置，同时，配电装置可以监视以及测量其余电气系统设备的相关信息，从而对他们起到保护和控制作用。船舶的配电装置按照其用途进行分类，可以分为总配电板、应急配电板、动力分配电箱、照明分配电箱、充放电板以及岸电箱。（3）船舶电力网。船舶电力网是指介于船舶电源与用电设备之间的传输、分配电能的传输路线的总称。其主要包括：主电源经主配电板进行供电的主电网、负责动力负载及功率电热设备的动力网络、船舶实施正常照明的照明网络、保证船舶在主电网因故不能供电时正常用电的应急电网、提供短时间内临时供电的应急电网以及保证船舶信号畅通的弱电电网。（4）负载系统。船舶负载系统是指船舶上所有的用电设备。其主要包括：①甲板机械及舵机；②动力装置辅助机；③舱室辅机；④电力推进设备；⑤机修设备；⑥船舶通信导航设备；⑦其他设备，如电加热器，风扇等。3、船舶电气系统的发展趋势随着科技的进步与发展，船舶电气系统逐步朝着智能化与自动化的方向迈进。其主要体现为：（1）随着计算机网络技术的发展，使得信息收集与传递的速率加快，从而提高了船舶电气系统的运行效率；（2）随着加工制造业的不断发展，高效、高精度必然成为发展趋势，这会大大完善船舶电气设备的性能；（3）新能源系统会逐步取代传统能源；（4）船舶在行驶过程条件相对恶劣，当遇到紧急情况时，人机之间协作处理会避免单独人，单独机器处理的弊端。二、船舶电气故障及其产生的原因1、船舶电气故障的概念船舶电气故障，是指船舶在长期的运行过程中，电气设备丧失部分功效或者完全丧失功效的现象。造成这种现象的原因主要分为两种：一是电气设备由于自身设计生产误差造成的，这种设计生产误差包括设计初期的不合理、制作工艺的不规范、管理到位等；二是由于运行时受到恶劣的内部环境与外部突变载荷长期作用，加上维护不及时造成的。2、船舶电气故障分析（1）发电机故障。发电机故障是船舶电气系统常见的故障之一，其故障的表现形式包括发电机无法正常启动、发电机工作电压失常以及发电机部分地方缺乏绝缘保护。其中发电机未能正常启动的产生原因主要是两类:其一是发电机自身原因，如整流器不能正常运转、线圈存在绕组断线等；其二是外部原因，如水入侵了设备所处环境、散热失效等；发电机电压不稳定的差生原因主要是由于集电环/电路存在问题；而造成缺乏绝缘性保护的主要原因则是因为长期恶劣环境下，维护力度不足，造成绝缘损伤。（2）主配电板故障。主配电板是船舶配电装置中的重要组成部分，它是电源系统与其他系统之间电力传输的枢纽，同时，可以监视以及测量其余电气系统设备的相关信息，从而对他们起到保护和控制作用。主配电板由众多部分组成，其中最为重要的是对电源系统进行控制和保护的电机控制屏，而控制屏又包括了控制开关、励磁控制系统等重要部件；同时，主配电板还包括了控制负载的信息的负载屏、并车屏以及进行电流分配的汇流排等。每一种元件的故障都可能引起主配电板的故障进而引发船舶安全事故。主电板事故及其产生原因主要有：①部件之间接触不良，这种接触一方面是机械接触，另外一方面是指电路接触，其产生原因主要是由于船舶在水中长期颠簸引起主配电板振动，从而导致部件松落；②设备仪表故障，引起这类故障的主要原因是短路、过载以及设备仪表机械损坏；③开关故障，开关控制着整个收集、分配电流的过程，开关的主要故障表现为失效、松动、无法闭合。产生其原因可能是由于开关自身的质量引起的，也有可能是机械配合出现了问题，同时过载、短路也是导致开关失效的重要因素。（3）船舶电网故障。电网系统是船舶电力系统中最常见且最为复杂的系统，是保证电源系统与负载系统之间建立正确工作模式的关键。其故障表现及其产生的原因主要分为：①接地故障，这种故障通常会使得系统中的电路异常，常见危险异常即船内存在漏电现象，产生这种故障的主要原因是由于设备中导线或者元件缺乏绝缘保护，或者设备处于恶劣工作环境中；②绝缘故障，这种故障通常会使得系统中的电路短路，失去功能。产生这种故障的主要原因是由于系统缺乏绝缘保护，即绝缘保护不到位或者绝缘破坏；③续电器故障，其主要表现为电网不能正常的进行闭合，产生原因主要是由于续电器发生了故障，从而丧失功能。三、船舶电气系统的维修对于船舶电气系统而言，通常我们希望在其发生故障前进行排查，预防其故障的产生；又或者在其发生故障时，能根据故障现象快速找到发生故障的部件，从而对其进行快速维修，避免故障的放大化。因此，针对本文第三节中船舶常见的电气故障，我们进行其维修方法的讨论和总结，为实际船舶问题的解决提供了一定基础信息。通用的电气故障维修方法一般包括：（1）排查电气元件，找到问题产生的症结，因为有时对于同一个问题可能会由不同的原因造成，为了准确进行维修，因此必须确定稳定症结；（2）测量电压，主要是排除系统电路是否短路以及是否存在短路元件；（3）测量电流，利用电流大小的突然变化可以很好就行故障元件的判断；（4）测量电阻，主要排查系统中是否存在短路、开路等现象；（5）置换或者桥接，即对于故障部分进行新品的置换或者桥接，但其前提是排查准确，若排查不准确则可能会产生新的问题。针对船舶电气系统的具体故障，也存在具体的经验解决方法：①发电机故障检修。发电机绝缘失效问题的检修：我们需要对发电机绝缘保护的地方进行详细排查，同时检查发电机是否处于潮湿的工作环境中，若存在上述问题则及时补充绝缘层以及对发电机工作环境进行整理。对于发电机逆功率问题，我们则需要详细检查发电机的设置参数，将参数与正确参数进行逐个对比，对于设置错误的参数进行及时纠正；对于发电机短路问题，我们则需要详细检查电路情况，对于出问题的引线、环线等及时更换；对于发电机不能励磁，我们则需要进行充磁，使其重新具备该功能。②主配电板故障检修。对于主配电板部件接触故障，我们要详细检查其机械接触、电路接触，对于机械接触不良的地方，如松动、变形等及时进行拧紧或更换机械部件；对于设备仪表短路故障，可以借助万能表测其电压，观测测量值是否正常，找到短路元件，同时应该检查各个接线是否正常，判断是否会存在短路；对于开关故障，一旦发生故障，首先观察开关是否按要求闭合或者打开，其次检查每个开关是否起到相应作用，对于问题开关进行更换。③电力网故障检修。电力网的故障其主要是由于绝缘失效引起的，因此其检修措施与发电机绝