工程船舶电站运行故障维护管理

刘国勋

（中国铁建港航局集团有限公司海外分公司，广东 珠海 519090）

1 控制系统线路基本情况

引进53 m打桩船，主机由2台YANMA柴油机（6MLDT）驱动320 kW交流发电机组，电动机驱动液压系统分别提供全船锚机、起重吊装、桩架俯仰等所有动力。在砂质地层施打高压冲水桩，必须并网对6级高压水泵电机冲击负载同时提供动力，要求发电机组要平顺可靠并网运行。

交流同步发电机并网需要电压、频率相同，相位一致才能并网。本轮并网采用手动初调同步并网，2台机组的原动柴油机型号功率相同，电机型号功率相同励磁特性一致，并网转移负载成功后转入自动控制负载调频调载分配系统。在并网运行中，保持两机正常运转，大致平均分担负载有功功率和无功功率。

通过观察，本系统1#发电机组频率超过49.8～50.1 Hz调速器动作，1#机和2#机视在功率差值超过20 kW时2#机调速器动作转移加减平衡负载。无功功率的分配主要由发电机励磁机的性能、线路电流确定；因2台机组电机相同，无功功率主要通过发电机励磁性能及线路连接来平衡。机组的励磁机均采用可控硅自励恒压装置，由电压绕组、感应电流绕组、三相桥式整流、可控硅励磁系统和电压微调装置组成。能保证频率在±0.3 Hz范围内电压稳定在400 V。有交叉电流互感器将两励磁机串联可使两机无功功率平均分担。

两台柴油机调速器为液压调速器，由直流伺服马达来微调。正常情况下，在单机运行工况时，自动调频装置（线路板）根据电网频率来调整原动机油门，电网频率稳定在49.6～50.1 Hz，为双位自动控制。频率稳定在50 Hz，对应柴油机转速750 次/min。伺服马达微调采用脉冲直流，以保证调整的平稳性。单机运行调节电网频率；双机运行时，当电网增减负载时，电网的频率、功率都在发生变化。由于两机调速器存在差异性，往往不会完全同步。本装置是利用2台机组相对应相线输出电流（视在功率），检测有功功率差值，由2#机调速器跟随1#机调速器加大或减小油门，以保持两机尽量平分有功负载，电网正常运行。

2 故障现象

本电网出现手动粗同步平分负载并网可以运行，因自动控制系统线路故障，当分载开关装换到自动时，2#发电机组只有减油门动作，负载向1#发电机转移，没有相应加油门分担负载的动作，无法正常工作[1-3]。

3 初步分析

有功功率调整是一套自控系统来完成，分析控制流程如图1所示。

图1 有功功率调整是一套自控系统流程

4 闭环系统现分述

线路如图2所示。

图2 滞回比较器线路

（1）电网功率检测。

通过电流互感器TR8（TR6）/TR7（TR5）分别取自1#机、2#机输出电流（船舶电机多是3相异步电机，三相电流基本平衡，取2台发电机三相中的相对应相线），因功率因素相近，2台发电机励磁性能也相近，取出电流相当于测量出电网的视在功率。

（2）系统组成。

①1#发电机组A相线分别有2电流互感器输出绕组TR5、TR7；与之相对应A′相线2#发电机组分别有2组电流互感器输出绕组TR6、TR8；②TR8和TR7分别为2台发电机组相对应相线电流互感器输出电压，经整流滤波后输出ui1，如1#机感应电压为u1，2#机为u2，则ui1=u1-u2；③另外一组检测电压TR5和TR6，线路与上述相同，但输出电压为ui2=u2-u1。

（3）电压比较器。

由一块集成运算放大组成，也是一个减法器。

（4）滞回比较器。

由两块集成运算放大线路组成，但比较器运放管工作在负反馈状态，此时线路中的管子工作在正反馈状态，采用滞回比较器可获得稳定的调节，以避免电网冲击发生误动作。

（5）两块执行电路。

由比较线路输出两个相同的电压送到调降、调升线路，工作原理如图3所示。

图3 两块执行电路工作原理

（6）控制信号调降线路。

实测在比较电压u0≤-0.8 V时，线路输出电压u02由-13 V跃变为+13 V。三极管BG3导通，输出电压使调降继电器动作，向2#机输出调节减小油门给伺服电机的信号。而当比较电压u0≥+0.8 V时，线路输出电压u02由+13 V跃变为-13 V，三极管BG3截止，输出电压为0，输出信号截止[4-6]。

（7）控制信号调升线路。

实测当比较电压u0≤0.1 V时，线路电压u01又由-13 V跃变为+13 V，三极管BG1导通，三极管BG2截止，输出电压为0，输出信号截止。而在比较电压u0≥0.9 V时，线路输出电压u01由+13 V跃变为-13 V。三极管BG1截止，三极管BG2导通，输出电压使调升继电器动作，向2#机输出调节加大油门给伺服电机的信号，实质上并未输出调升信号，故障出在BG1、BG2交替导通相应的线路模块。按照先找简单的电阻测量，再查找晶体管故障的办法，测得BG1的集电极电阻为3 Ω电阻被击穿，更换相同阻值同型号电阻，试车恢复正常，可以确定时电阻因电流过大或质量寿命问题烧穿为+∞。

控制信号调升线路与工作原理如图4所示。

图4 控制信号调升线路与工作原理

5 结语

通过上述线路板分析，在比较复杂的线路系统中，最好先将有关系统依据线路特点分解成若干独立的系统；再从独立的系统中通过线路分析、测量、比较等，缩小查找范围，查找问题部件。通过不断摸索，由总体到局部，不断缩小查找范围，积累经验，逐步解决问题。