船舶同步发电机与调压系统故障分析方法

秦 琪

(江苏熔盛重工有限公司,江苏南通 226532)

0 引言

目前船舶电站所使用的同步发电机和调压系统种类、型号很多,一旦发生故障就给船舶电气维修人员带来很大的困难。为此,作者根据多年的实船工作经验,介绍船舶同步发电机与调压系统的故障分析方法。

1 船舶同步发电机与调压系统故障

由于同步发电机与调压系统的故障,最终都是以发电机端电压的大小或有无表现出来。为此,把故障使同步发电机电压偏离额定值大的分为动态故障,把故障使同步发电机电压偏离额定值比较小的分为静态故障。常见的故障分类见表 1,UN为额定电压。

表1 同步发电机常见故障表

2 同步发电机故障分析方法

目前船上所使用的同步发电机有 2种类型:有刷同步发电机和无刷同步发电机。对于有刷发电机而言,常见的电气部分故障有定子绕组相间、匝间短路,绕组断路;转子励磁线圈匝间短路、断路以及电刷部分故障。对于短路故障,一般将设备拆开后用肉眼就可看出;对于匝间短路,常伴有机壳局部发热严重,三相电压不对称的现象,一般也不难判别。转子励磁线圈匝间短路,会使励磁电流增加,所以,只需检测励磁电流,超出正常值,就可认为匝间有短路一般将设备拆开用肉眼也能发现。无刷同步发电机,自带一个转枢式励磁机和旋转整流子,它无电刷部分故障,而伴有旋转整流子和励磁机的故障,这部分故障有旋转整流子击穿或断路;转枢绕组和励磁线圈也存在短路、断路故障。无刷机比有刷机多了这一层关系,分析无刷机的故障原因就比较困难一些。不论是动态故障还是静态故障,已证明原因不在于调压系统(比如说更换 1套调压器)时,此时要区分故障原因属于主发电机还是励磁机。首先检查旋转整流子是否存在击穿或断路故障。如果旋转整流子不存在击穿或断路故障,应采用频谱仪测量主发电机端电压的谐波分量。如果谐波分量比正常机大,说明是励磁机故障,这时,检测各旋转整流子的PN结特性,是否一致,不一致应更换。定转子线圈短路或断路,用万用表和短路侦察器就可检查出,如果谐波分量没有变化,说明是主发电机故障。

3 调压系统故障分析方法

不论是动态故障还是静态故障,其原因是在发电机部分还是调压系统,分水岭在于励磁电流的大小及波形。如果励磁电流在额定值,而发电机电压不在额定值,说明故障在于发电机;如果励磁电流不正常,故障原因在于调压系统;如果励磁电流波形发生畸变或谐波分量明显,故障原因在于励磁系统部分。这种判别只需在励磁系统输出串入 1只直流电流表检测电流的大小,用示波器观察其波形,就可把故障原因位置找到。一旦证实是属于调压系统故障,就得按调压系统的类型来分析故障原因。目前,常用的调压系统有晶闸管调压器和可控相复励调压器2大类。

3.1 晶闸管调压器故障分析

一般晶闸管调压器由测量比较电路、移相触发电路、晶闸管主电路、起压控制电路以及灭磁电路等组成。若发生的是动态故障,首先检查晶闸管主电路是否正常,其次检查触发电路是否正常。检修这种电子线路,最有效方法是检测各点波形来判别故障原因所在。对于“不能建立电压”故障,先充磁,若充磁时能建立电压,而不充磁时不能建立电压,故障在于起压控制电路或灭磁电路。若充磁时,不能建立电压故障在于发电机励磁回路。而发生静态故障,故障在于测量比较电路或移相控制电路中。

总之,晶闸管调压器发生故障可采用逆推寻迹法。

3.2 可控相复励调压器故障分析

可控相复励调压器由 2大部分组成,一部分为相复励,另一部分为电压校正器。由于相复励部分是负责调压器的动态特性,而电压校正器是负责调压器静态特性,所以,发生动态故障主要检查相复励部分。例如:突加负载电压降落严重,可能是电流复励分量补偿不足,也可能三相整流电路断臂等。若电压的调节精度达不到要求,这时应检查电压校正器。由于电压校正器的电路与晶闸管调压器的电路具有相似的环节,它一般由测量比较电路、移相触发电路和晶闸管输出电路组成。不同的是它们的作用过程,对于校正器:当ΔU=U-UN＞0时,晶闸管输出电路电流增加,使发电机的励磁电流减小,使发电机U减小,最终校正ΔU=0。而晶闸管调压器,当 ΔU＞0时,调压器减小晶闸管输出电路电流,即减小发电机励磁电流,最终调节到使发电机端电压为额定值(ΔU=0),所以,分析这两种电路故障要抓住这个特点。ΔU为电压变化率,U为检测电压, UN额定电压。

可见,对于可控相复励调压器系统,也可根据故障类型找到对应的故障环节。

4 结论

综上所述,发电机和调压器系统的故障分析,首先根据故障现象来判别是动态故障,还是静态故障,然后依据故障的类型和励磁电流的大小就能快速判别故障所在,这对海上航行的船舶来讲尤其重要。缩短维修时间,提高修复率,就可大大提高船舶供电系统有效性。

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