船舶发电机监控系统若干故障分析

王晓东，张路靖(青岛前进船厂，山东 青岛 266001)

船舶发电机监控系统若干故障分析

王晓东，张路靖
(青岛前进船厂，山东 青岛 266001)

结合十年来船舶电气维修工作经验，对遇到的发电机监控系统典型故障进行分析研究，从而归纳出不同故障类型的应对方法，文章源于工作实践，对船舶发电机监控系统的维修、设计工作具有一定的参考意义。

船舶发电机；监控系统；故障分析

随着电子技术的不断进步，船舶电力系统的智能化程度也日新月异，船用发电机监控系统的自动化水平也在不断的变化。总结十年来接触到的船舶发电机监控系统，其工作原理大致可归纳为采集转速及其它传感器信号，由系统检测处理并输出到调速器，再由调速器控制执行机构的动作状态，从而改变高压油泵的输出油量，以此来控制发电机的运行转速，如图1所示。

笔者在工作中经常遇到各种各样的故障，工作之初，由于知识面以及经验的不足，难免在排除故障时不知所措。几年来，在经历了一次又一次的大型维修工作后，逐渐积累了一些维修经验和心得体会。根据工作经验，把这些故障分为启动故障、转速波动故障和停机故障，本文根据工作中遇到的这些故障问题进行针对性分析。

图1 电子调速器工作原理图

1 启动故障问题

在发电机故障排除的过程中，首先排除发电机的启动故障问题，然后才能进行后续的工作。发电机的启动故障问题有无法启动和启动后飞车2种。下面以实际工作过程中遇到的问题进行分析。

1.1无法启动

无法启动即发电机启动不起来，其原因首先是自启动转速不够，无法达到点火的速度，故障原因是吹车气压不足(若是电动马达，是电压不够或马达故障)。本文只分析监控系统造成的故障，机械故障不予赘述。

其次是供油不足，甚至是没有供油造成的启动失败。能够产生供油不足的有3个地方：信号检测及调速器、执行机构、高压油泵。笔者在船舶发电机故障维修过程遇到的启动失败故障分类如下。

1)控制系统故障造成调速器无信号输出，及执行机构没有得到供油指令。一是发电机启动条件不足，控制系统内部逻辑未执行完毕，应该送到调速器的动作信号无法送出，调速器不执行启动动作，执行机构不动作导致发电机无法启动；二是控制系统本身故障，应该发送的信号未发送或信号错误；三是调速器故障，接收到正确信号没有正确动作，执行机构亦无动作。

2)执行机构故障，执行机构收到调速器的供油信号后没有动作。

3)机械故障造成控制部分无法动作，执行机构的动作被机械故障阻挡无法运行。

1.2启动后超速飞车

发电机启动后超速飞车，主要原因是供油量过大,导致供油量过大的部件有调速器、转速信号和高压油泵，具体原因分析如下。

1)调速器的PID调节过低，会导致反馈时间过长，当转速已经高于额定转速后，供油量降低的信号还未发出，从而使得发电机启动后转速未下降超速飞车。

2)转速传感器故障，转速信号丢失。在启动后转速信号突然丢失，会使调速器判断转速为零而继续加大供油量信号，从而使发电机超速飞车。

3)高压油泵卡滞。这种情况很少见，在发电机转速达到供油设定值时，启动供油量是最大值，而此时高压油泵被卡住，使得供油量一直处于最大值，从而导致超速飞车。笔者在一次试验过程中以上2个故障同时发生，转速传感器安装位置过于靠近被测齿轮，启动过程中传感器被打碎，转速信号丢失，调速器自动将供油量加到最大，高压油泵开度达到最大，机器超速飞车；因高压油泵校验不到位，发生卡滞现象，油路无法断开，导致机器无法停机，险些酿成重大事故。

2 转速波动问题

转速波动问题是经常遇到的故障，故障现象不定，发生的频率很高，排除故障也比较困难。根据故障状态，转速波动问题有2种。一种是有规律的波动，转速始终处于一种变化的过程，也称作游车。另一种是没有规律的，偶尔会有短暂的波动，而且波动时间不定。

2.1游车

游车的原因有多种，其中3类原因比较常见，调速器参数问题、执行机构问题和机械连接问题。具体原因分析如下。

1)调速器参数不匹配。当调速器的参数没有调整到稳定状态，执行机构得到的信号则不停的变化，从而导致发电机的转速不稳。不同型号的调速器PID调节依据说明书调整，具体方法根据型号而定。

2)执行机构卡滞。当执行机构的动作出现卡滞现象时，发电机的供油趋势也会出现不均匀变化，供油量也会产生不均匀供应现象，势必产生游车现象。

3)执行机构与高压油泵连接不紧密。当执行机构与高压油泵连接过松时，执行机构发出的供油量动作在高压油泵上将有延迟现象，甚至会产生执行机构在微调，而高压油泵不稳定工作的情况，这时必将出现转速波动。

2.2转速无规律突然波动

转速无规律突然波动故障，通常称作软故障，也是非常难解决的故障，仔细分析原因，无非是调速器问题、转速控制回路问题以及转速信号问题，总结说明如下。

1)调速器故障，当调速器在发电机运行过程中无故发出信号波动情况，势必造成转速无规律变化。这种故障源自调速器，鉴于调速器的精密程度，一般情况下建议换新处理。

2)转速设定内部电位器虚短虚断。在工作遇到这样一次故障，发电机在冷态启动运行2 h后会突然抖动一下转速，在热态启动后几十分钟内便会抖动一下，而后每隔十几分钟会波动一下。这次故障更换很多组件，依旧没有排除故障，最后发现转速设定电位器一端松动，在冷态时处于接触状态，在温度达到一定程度后会突然断开一下。在转速设定电路中，电位器断开的瞬间，供油量立即增加，从而使得转速波动一次。

3)转速信号不稳。转速信号产生波动有以下2种原因。

(1)转速传感器安装距离过大。转速传感器与被测齿轮间的安装距离有标准，当转速传感器与齿轮之间的间距超过这个标准时，传感器送出的信号强度会减弱或者不准确，从而使调速器接收的转速反馈信号不准确，在此信号下调速器会不断修正发电机转速，以达到设定值，从而发生发电机转速波动。

(2)转速传感器信号通道有干扰。转速传感器采集到的转速信号通过电缆等介质送入调速器，当传感器信号通道出现干扰时，譬如绝缘问题、强电信号感应问题，会导致转速信号出现波动，从而改变调速器信号，导致发电机转速波动。

3 停机问题

发电机停机问题是比较严重的问题，比如正在航行过程中，发电机突然停机导致全船失电，势必影响舰艇的航行，因此在执行任务时，通常运行2台或多台发电机，来预防某台发电机突然停机造成全船失电的问题。停机问题有正常停机和紧急停机两种情况。

3.1偶发性停机

1)紧急停机信号误动作。在监控系统中设置有使发电机紧急停机动作的按键，按键终端连接电磁阀，这些电磁阀本体和相应电路在发电机使用过程中可能会误动作，从而导致发电机紧急停机。

2)超速信号误动作。发电机具有超速保护功能，当发电机转速超过设定值会触发超速保护动作，使发电机停机，防止损伤发电机机体；发电机转速信号的传送是否准确是超速保护动作触发的关键因素，若转速信号传送时产生波动或者传输不稳定，可能会导致超速保护发生，又或者超速保护装置发生故障导致自动停车。

3)系统突发故障造成的紧急停车。系统突发故障是很难预料的，笔者在一次工作中发现发电机直接超速而不停车，最终导致发电机增压器烧毁的故障。经检查发现，发电机飞轮附近有细小线头，在运行过程中，这些线头被飞轮卷起而打碎转速传感器，使转速传感器发出的信号瞬间为零，调速器随即输出最大信号，执行机构便达到最大，而此时的高压油泵出现卡滞，导致执行机构不能拉回，恰巧紧急断油电磁阀出现故障无法断油，这一连串的故障最终导致了增压器的烧损。

3.2规律性故障停机

发电机在运行过程中出现规律性故障停机也时有发生。这种故障比较容易判定，只需查找能够引起停机的通道即可，根据停机时的状态可分为正常停机通道故障和紧急停机通道故障2种。

1)停机信号通道器件损坏造成的停机。这类故障出现时，可以从报警菜单上判断出来。例如，滑油压力低报警和淡水温度高报警等，这些报警和停机信号有联锁，若停机后发现有这类报警，而真是数据并非如此，则可判断为通道损坏，如断线、接地等故障。误报警造成的滑油压力低等信号，由于联锁造成发电机的正常停机。

2)紧急停车信号通道故障造成的紧急停机。紧急停机的出现除了同时发送正常停机命令外，还有紧急停机联锁，如切断燃油阀、切断进气阀等。紧急停机信号有程序控制的联锁信号，也有独立于监控之外的紧急停机按钮，笔者曾遇到紧急停机按钮接触不良造成的数次紧急停车故障出现。

4 结束语

根据近些年来参与的发电机监控系统维修和改进工作所得，发电机监控系统基本原理相似，有些监测和控制分开运行，有些把监测纳入到安保控制内，这些升级换代的产品基本原理没有什么变化。在新型船舶上，发电机运行状态的监测和控制对通信方式进行了一定的修改，使数据传输速度更快，数据传输量更大。本文根据日常维修保障工作经验分析总结而得，希望对船舶发电机监控系统维修和设计的工作者有一定参考。

Analysis is given to the typical failure on monitoring system of marine generator.With ten-year of experience,different types of faults and relevant countermeasures are presented,which becomes reference for design and maintenance of such monitoring system.

marine generator;monitoring system;fault analysis

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.02.008

王晓东(1980-)，男，河南许昌人，工程师，大学本科，主要从事船舶电气维修工作。

2014-12-24