有关船舶机械设备维修保养中的常见故障与排除技术分析

【摘 要】 在船舶设备长期运行过程中，会受到各种内在因素与外在因素的影响，比如设计原因、制造工艺、负荷突变、环境因素等等，导致其在使用性能或者技术状态有所下降，直至丧失部分功能，最终造成故障问题。本文就针对船舶机械设备维修保养过程中的常见故障进行分析，阐述电气设备、柴油机及其它几个方面的常见故障与排除技术。

【关键词】 船舶 电气设备 常见故障 排除技术

1 电气设备常见故障

1.1 发电机故障

发电机常见故障有以下几个：第一，发电机电压无法建立，系统发出声光报警，能常在发电机启动初始状态下会出现该问题，其表现为原动机转速达到额定值，但5秒钟内依然无法建立起电压，故障原因是由于磁场失磁导致的，可以尝试按下充磁按钮。第二，发电机电压出现问题，比如突然失压，其表现为发电机基于正常的运行状态下突然失压，对于有电刷滑坏的发电机转子而言，通常是由于集电环电路发生故障，或者电刷引线脱开、弹簧失效而导致电刷压力异常。如果电压出现较大波动，即静态电压波动率超出额定电压±2.5%的范围，则可能是由于自动恒压励磁装置工作异常导致的。第三，发电机逆功率，并联运行的机组中一台发电机原动机发生故障就会导致发电机逆功率的问题，通常在3-10秒内会发生逆功率保护，导致该问题的主要原因通常是并车参数有误。第四，发电机绝缘不良，这是发电机最常见的故障，主要是由于发电机受潮，或者出现机械性损失降低了绝缘电阻，针对这类故障需要进行定期维护与检修，及时排除故障。

1.2 主配电板故障

主配电板的常见故障包括以下几种：第一，跳闸故障，造成跳闸的原因有很多，比如大电流短路、过载、逆功率等等，所以要根据电站的实际负荷情况调整整定值，采取分级卸载的方法，提高励磁恒压系统工作的可靠性。第二，主配电板不闭合，即主配电板闭合命令信号处于正常状态，发出3秒后仍无法闭合，造成这种问题的主要原因是由于主开关自身出现机械故障或者电气故障；此外，如果原动机转速达到设定值，但电压无法在5秒钟内达到额定值的95%，或者自动同步系统发出启动命令1分钟，仍无法实现自动同步，均表示主配电板出现了问题，针对这种情况可以先把自动同步操作改为手动同步操作。第三，发电机励磁调节系统发生故障，比如并联运行机组的有功功率处于均衡供电的状态下，总电流会出现较大差异，系统在分配无功功率的过程中无法保证其合理性与稳定性；或者处于单台发电机供电的状态下，负载冲击对端电压的影响相对较大。

2 船舶机械故障的排除方法

2.1 常规排除方法

针对船舶的电气系统而言，其设备故障的检查程序相差不大，通常要先查明故障现象，然后针对故障发生部位查看电气线路图与相关的说明书，接来下结合故障的实际情况分析故障的发生原因，并确定检查部位，最后确定故障后予以排除。常用的故障排除的方法包括以下几种：

（1）直观法。即调动身体各项感官机能对元器件的运行状态进行判断，首先观察设备外观，直观的检查其表面，比如电气元件的外观颜色是否正常，连接元件是否出现松动等；其次可以听声音，当机组发生异常情况时，与其处于正常运行状态下所发出的声音是有区别的，因此可以通过声音判断机组的异常所在；还可以通过闻气味判断故障现象，当机组运行出现异常时，往往会散发出异常的气味，比如线路短路烧焦的气味等，因此可以通过闻味道判断故障部位；此外，还可以用手进行触摸，如果设备或者元器件存在异常颤动或者温度异常等，则有可能发生故障。

（2）比较法。替代法，如果认为某点或者某块电路板为故障点，则可以先将其换下，然后再用同一型号的、无故障的元件或电路板予以替换，此时如果故障消除，则可以准确判断故障所在，如果故障无法消除则要继续检查。通常船舶上一些易损元器件、重要的电子板均预留有备用件，如果发生故障可以立即更换。

（3）经验排除法。在设备的日常运行维护过程中做好设备故障的分析与记录，不断积累经验，熟练掌握万用表的使用方法，借助仪器、仪表做进一步的准确判断。

2.2 电网常见故障排除方法

2.2.1 电缆绝缘电阻低于极限值

针对这种问题首先要断开用电设备，然后将各段电网依次断开直至主配电板为止，根据特定的测量顺序找出导致电网绝缘电阻下降的电缆；针对一些潮湿的电缆，要将其擦干再进行外部加热，如果电缆较短用高瓦数电灯烤干即可；一些电缆长久不用或进跨舱，采用低压短路电流加热的方法，需要注意控制加热温度；主配电板可以通热风，不过通风机的出口温度要控制在90～100℃以内。

2.2.2 电缆电线短路故障的排除方法

首先要将故障区域确定下来，结合开关跳闸或进熔断器的具体情况将故障线路确定下来，如果该线路有多个支路，则必须采用逐条消除法；用兆欧表测量电缆芯线之间的绝缘电阻来判断线路是否存在短路的问题，如果绝缘电阻值接近零表示线路发生短路故障，需要注意的是在测量电缆过程中要断开上面的用电设备。

2.2.3 电缆电线断路故障的排除方法

通常线路发生短路后烧断保险丝会发生断路故障，接头处脱落或者接触不良造成断线。在检查断路故障时如果是带电检查，可以采用电压表或者校验灯进行检测，如果两点间校验灯发亮，或者测量出有电压，证明两点之间发生断路故障；如果不带电检查则采用万用表的欧姆档进行测量即可，因为断路点的电阻R=∞。有些电缆为三芯线，可以采用测量两个回路电阻值的方法。其中每一回线由一对芯线组成，并在两组成回线的芯线的一端互相连接。如果采用万用表测量出来的同线电阻远远大于组成回线芯线的电阻值，证明可能有一根或者两根芯线断开；如果芯线全部断开，则回线电阻值会接近于无穷大，如果芯线连接壳体，则对壳体接触电阻值的大小由回线电阻值来决定。对于多芯电缆也可以采用该方法。

2.2.4 电缆损坏故障的排除方法

具体而言，电缆损坏故障的排除方法包括以下几种：

第一，磁针法，针对成束电缆的损坏故障可以采用磁针法予以排除，采用该方法时所有的电缆均要断电，具体操作如下：用磁针沿着电缆移动，并将接通与断开电池连接起来；这个过程中电缆上电流反复变化会产生磁场，一旦磁针移至电缆损坏处就会停止摆动，从而准确判断出电缆损坏的位置。第二，回线法，其利用电桥原量，测量仪器为直流电桥。在该方法中，由于电缆芯线的电阻与长度为正比关系，因此可得出下式：

LX=2LR2/（R1+R2）

上式中LX表示从测量处到损坏位置的距离；L表示电缆的长度；R1、R2表示电桥臂电阻，建立起电桥平衡后，就可以根据上式求出损坏处的距离。第三，电桥法，通常查找截面电阻为百分之几欧的电缆的损坏位置，在建立电桥平衡后即可根据下式求出故障距离：

LX=RXL/（RX+RY）=RXL/RB

上式中RX与RY为电缆端至损坏处的一段电阻，而用下式可以确定出RX：

RX=R[（R3+R）/R2]

2.3 故障实例分析

例一：某船舶为随动液压舵机，行驶过程中在操作舵柄右舵时，舵叶可以正常转动，但是当舵柄回到零位时，舵叶就静止不动，同样在操作左舵时，舵叶也无法正常转动。针对该问题进行分析，首先检查该故障舵机的控制线路，发现在进行左、右舵的操作时，其控制继电器的动作正常，然后对舵机的控制电磁阀进行检查，发生左舵电磁阀未动作，其电磁线圈处于正常状态，但是电磁线圈两端无电压，再对左舵控制继电器的触头进行检查，发现触头夹一只蟑螂，将期清除后舵机工作恢复正常。

例二：某船舶在进行检修时，主机监控报警设备发生故障，但修复不彻底，因此值班人员未及时发现主机排气高温的异常，尽管后来发现后马上采用冷却措施，但是主机缸套却由于受到突然的冷却作用而断裂。导致该故障的主要原则是由于轮机维修人员在对配电板的绝缘电阻进行检查时，与值班人员配合不当，将主机的海水冷却泵电源断开后，却未及时启动冷却水泵，所以主机出现排气高温的异常。针对这类问题，要做好日常的检修工作，发现故障后采取合理的应急措施，防止故障扩大，最终导致严重事故。

例三：某船舶发机电在船体处于轻载或者空载状态时，其电压处于正常状态，一旦增加船体负荷，则主发电机的电压下降明显，电流迅速上升，最终造成发电机主开关跳闸出现故障。分析该问题可知，该发动机为无刷同步发电机，在故障排除过程中，轮机人员首先更换主发电机调压器，但问题未得到有效解决，于是排除了发电机调压器发生故障的可能；然后排查交流励磁机与同步发电机的励磁绕组，二者均正常；最后将该发电机进行解体，发现旋转整流器的一个二极管被击穿损坏，更换后即恢复正常的工作状态。

3 船舶电气设备的维护与管理

从某种程度而言，船舶运行的安全性与可靠性与船舶电气设备日常维护与保养工作的可靠性有着直接的关系，只有做好电气管理的保养工作，才能防止发生故障。具体而言，船舶电气设备保养与维护的重点可以放在以下几个方面：

3.1 主配电板的管理与维护

主配电板的管理与维护要点有以下几个方面：第一，为防止电气设备的绝缘性能下降，必须经常用干布擦拭其表面，保持其清洁度；第二，定期对导线的接头进行全面检查，排除松动或者氧化的问题，配电板的前后范围严禁放置杂物；第三，针对经常活动且产生摩擦作用的零部件，要定期做好润滑处理，减少磨损，并及时更换被磨损坏的零件；第四，经常擦拭灭弧罩或者栅片上的烟灰，保证触头的光洁度；第五，定期对各个指示灯的工作情况进行全面检查，及时更换损坏的元件；第六，定期对各种按钮、控制转换开关进行检查，保证其动作的可靠性，及时修得失去弹性或者被卡住的开关。

3.2 起货机与锚机的管理维护

首先要全面检查橡皮垫与水密设备的性能，保证电气设备具有良好的绝缘；第二，针对电机与电器设备要做好定期清洁保养工作，保证接触器、继电器的触头保持良好的接触状态；第三，定期对电磁制动器进行全面检查，合理调整电磁制动器的间隙；第四，针对一些活动的元件要定期检查，保证接线螺丝的紧固性，定期对机械活动部分进行润滑处理；第五，全面检查各用电设备的吸合电压值与释放电压值，发现异常要及时调整；第六，各保护电器的动作值也要进行定期检查，发现异常及时调整，排除电器线圈的断路与短路故障。

3.3 船舶电网的维护

首先，从船舶的制造阶段，到其航行、修理阶段，其电网的维护工作均十分重要，认真仔细的维护电网，可以进一步防止其绝缘电阻降低，避免电缆芯线之间、电缆与壳体之间发生短路故障，同时也要防止其受到外力损伤，比如机械损伤、电焊火花烧伤等；第二，如果船舶的航行条件比较恶劣，则电网绝缘的监测工作就十分重要，监测过程中除了查看绝缘指示灯或者兆欧表，最好再用ZCB型电网绝缘监测仪进行检测，该设备可以连续带电测量，自动发出声光报警信号，针对一些重要的电气设备，应该认真记录下其绝缘电阻值留作后用；第三，在船舶的建造、维护阶段，完成敷线后，要及时进行端头封闭的接线，某些电缆头暂进不会进入电器设备，为防止电缆芯受潮，要对其进行严密的密封；第四，做好配电板的维护工作，在进行定期检修时要将不带电设备上的灰尘清除干净，防止潮湿或者凝露等因素对设备产生不利影响，或者在绝缘体上形成表面导电层；第五，最好不要在电缆附近进行气割或电焊操作，如果无法避免，为了防止火花飞溅对电缆产生损伤，要在电缆上覆盖石棉被；第六，配电箱要时常挂锁，且委派专人负责管理；第七，经常检查电器设备、电缆是否受机械损伤、有无水渍及其他杂物侵入，发现情况应立即处理，要经常保持电器设备干燥和清洁；第八，经常检查设备上的绝缘材料表面是否完整，有无发霉现象；电缆端头与设备连接金属体应无氧化及锈蚀，发现情况应立即采取相应的措施；第九，应尽量少打开电气设备的密封壳体，如必须打开，则关上时应仔细可靠地恢复密封；第十，设备在保养期间，对某些设备应定期通电工作一定时间。

参考文献：

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