船舶电气设备故障及其检验技术分析

张洪 九江市港口航运管理局

船舶电气设备运行是否稳定直接影响着船舶的安全性，一旦出现较为严重设备故障现象，极容易引发严重的安全事故，造成非常恶劣的社会影响。因此在船舶航行之前，需要对船上电气设备仔细检查，采用合理的检验手段进行故障排查，及时做出应对措施，实现船只的运行安全。

1.船舶电气系统组成分析

船舶电气系统是由多个电气设备组成，且每个系统结构设备组成比较复杂，有着不同的功能效果，具体组成结构如图1所示。

图1 船舶电气系统组成结构图

从图1中可以看出，船舶电气系统主要由船舶电站、船舶电力网以及电气负载所构成。船舶电站系统是船舶电气系统最基本的组成部分，能够将各种燃油原料直接转化成电能，为电气设备正常运行提供充足动力。船舶电站系统主要由原动机、发电机以及各种发电机组构成，其中原动机是主要核心部位，将化学材料充分燃烧后直接转化成机械动能，从而保证发动机的正常运行。船舶电力网通常设置在各种电气设备的终端负荷位置，根据船舶电站配电板所提供的电能，向外进行不同类型的电力传输形式，输送到分配电装置后再完成对电力的有效分配。从该系统的实际运行效果来看，所转化的电能可充分应用到电气设备中，快速完成对船舶的配电工作。具体可包括铺机、机床用电设备、船舶通信信号、电航仪器以及各种照明设备等等。而电气负载一般是检验船舶电气设备中的电能能耗，根据电能能耗判断电气设备中的具体运行情况，电动机动力负载情况以及单线负载情况等等。

2.船舶电气设备故障分析

以长江水域某船舶运行故障为例，该船舶动力设备主要以随动液压舵机为主，在操作过程中，有时会出现舵叶停止的现象。并且由于监控报警装置故障系统的损坏，导致主机表面排气温度较高，在启动主机冷却水泵的过程中，主机缸套突然出现冷却断裂的现象，造成主机设备受到损坏，严重影响力船舶运行的安全。而造成主机设备故障原因主要有以下几种：

2.1 发电机故障

通常在船舶电气系统中，应用发电机设备包括有刷同步发电机以及无刷同步发电机。在有刷同步发电机中，在线路的影响下容易产生短路以及电刷过度损坏的现象。当线路发生严重短路问题时，电压量会迅速提升，发电机表面会产生比较严重的发热行为，电压稳定程度会出现极其不对称的现象，如果出现比较严重的励磁线圈短路问题，励磁电流输出量加大，如果不采取有效措施，会直接造成发电机的损坏。因此在检测发电机故障问题时，需要通过换向器以及励磁线圈的运行状态进行判断[1]。

另外当发电机长时间处于停止工作的状态也很容易产生故障现象。发电机长时间处于停止状态后，内部线路容易出现松动，容易造成电刷滑环出现接触不良，周围电磁场电磁效率下降，无法产生更多的电磁。而电磁量下降后势必会影响到励磁效果，输出电压量不稳，无法转化成更多的电流。此外发电机参数设置出现失误也很容易造成发电机故障现象，当参数设置出现偏差，会影响到发电机所产生的功率，造成内部绝缘体绝缘效果下降，再加上外部水环境潮湿效果的影响，直接造成了发动机故障现象。

2.2 主配电板故障

主配电板故障也是比较常见的故障类型，通常船舶电气设备运行过程中，主配电板会一直保持在振动的状态，并且随着运行时间越长，其振动频率也会逐步提高。但如果振动频率过高的话，很容易导致主配电板表面出现裂痕，影响电能的供给，直接影响了设备的正常使用。除此之外主配电板运行还受配电柜的影响，通常船舶内设置有两个配电柜，第一个配电柜主要包括核心处理器、故障录波波形识别装置以及线路信息监视装置。而第二个配电柜主要包括船体服务器、定位数据处理器以及故障定位装置等等，这些装置的应用都离不开主配电板的电能支持，因此一旦配电柜内装置发生损害，进而会引发主配电板的故障问题。具体结构效果如图2所示。

图2 配电柜内部结构图

除了受配电柜的影响外，主配电板也容易受外部环境影响。当前许多船只工作人员在对设备进行管理的过程中，会比较重视主配电板表面的防尘措施，对主配电板表面进行清理。但是在实际接线的过程中，依然容易受到灰尘因素影响，导致主配电板两端线路连接的稳定性下降，电路板出现短路问题，造成配电板的损害，产生出明显的电流异常现象[2]。

2.3 电网系统故障

电网系统故障对船舶电力设备运行产生极大影响。具体其故障类型具体表现在四个方面，第一是接地故障，当系统内电动机接线盒出现松落，主配电板的电力供给会明显不足，造成用电负荷量增大，引发接地故障。第二是电力系统绝缘电阻低故障，具体故障形式可分为两种，一种是220V绝缘故障，一种是400V绝缘故障。220V绝缘故障受电阻方面的影响，其电阻能力已经达到最小值状态，对照明电力分配系统产生较大影响。而400V绝缘故障电阻值已经达到报警值，故障位置通常出现在电力设备周围处。第三是继电器故障，继电器故障产生原因主要有两种，一种是接头过热产生的故障，另一种是线圈高温产生的故障。接头过热故障主要是因为触头弹簧变形严重，导致弹簧压力下降，表面出现严重的磨损。而线圈高温是由于继电器开启频率较高，导致电流在传输过程中出现明显的异常现象，造成电阻量的下降。第四是热继电器故障，热继电器操作动作比较频繁，就会导致额定电流数量减少，此时热继电器内的固定螺钉出现松动，需要重新进行调整。或者热继电器操作规律不够规范，设定数值量较高，直接导致用电设备的损坏。

3.船舶电气设备故障检测方法研究

3.1 直观检测法

直接检测法是比较常见的一种故障检测方法，主要通过对设备仪表指数的观察来进行检测，通过对电气设备电动机参数的收集来确定故障，具体参数标准如表1所示：

表1 电气设备电动机故障参数设置表

通过对以上故障参数标准的提取，即可判断出电气设备是否出现故障现象。除了通过参数进行判断外，还可以通过声音以及嗅觉来进行判断。声音检测主要是根据电气设备内是否出现异常响动进行判断。如果设备内发出的声音比较杂乱，且带有零件碰撞的现象，则说明设备存在故障问题。嗅觉检测一般应用于电路绝缘系统烧熔检测中，如果产生刺激性的气味，则说明设备存在的故障问题。通过以上直观检测手段的应用后，可随时检测电阻值所产生的变化，实现对参数的获取，将获取的参数与标准数值之间进行比对，结合实际故障情况，制定出合理的修复策略[3]。

3.2 电路检测法

电路检测法相比于直观检测法虽然专业性程度较高，实用价值较大。本身难度性较大，要完成对各种数值的掌握。具体数值设计如表2所示。

表2 电路检测法数值设计表

在完成对电路检测法的数值设计后，还需要通过其他检验手段来进行检验，包括代替法以及短路法。代替法主要是利用新的电气组件来取代可能存在故障的组件。之后通过对新旧设备状态的对比，对故障原因现象展开分析研究。而短路法一般应用于接触器和继电器的触点检测中，在该检测法的应用下，可有效检测出相关的短路问题。另外在利用完检测法的检测手段后，需要及时拆除检测接线，防止与周围零件产生过多接触，造成比较严重的短路现象。

3.3 经验指引法

经验指引法是一种比较抽象的检测方法，主要基于有着丰富维修人员的工作经验，根据以往工作经验对电气设备故障问题进行分析。在船舶正常行驶的过程中，要求维修人员定期对电气设备展开维修，对出现的故障现象进行详细记录，以便于后续问题原因的总结与分析。该检测方法在应用时，不仅要求维修人员有着丰富的专业理论知识，同时还要求具有丰富的工作经验，能够将理论知识与工作经验相结合，快速完成对船舶电气设备的检测，增强检测效率。另外在该检测方法引导下，维修人员可根据自身丰富的经验开展指导，帮助更多新的维修人员获取知识，提高工作经验，可快速准确完成对故障的确定以及排除，同时也在一定程度上降低故障现象的发生，具有较好的传播意义[4]。

3.4 硬件替换法

当维修人员完成对电气设备故障问题的确定后，可采用硬件替换的方式，对确定好故障位置的零件进行替换，完成对故障问题的有效判断。当完成对零件的替换后，如果电气设备能够正常运转，自身性能得到恢复，说明该故障问题严重性较低，仅需要完成对零件的替换即可。如果替换完成后电气设备还是无法正常运转，说明该故障问题比较严重，需要继续对故障问题进行排查，快速寻找出故障问题所在，保证船舶的运行。从硬件替换法应用的效率来看，虽然替换过程比较简单，但是所产生的故障修复效率较低，通常适用于一些紧急事故当中，因此在安全性方面无法得到充分保障，在临时完成对硬件的替换后，还需要通过其他解决手段进行弥补。在采用硬件替换法的过程中，还需要重视防雷设计，要求维修人员替换的零件主要以金属材料为主，以此实现船舶内电压的平衡，在确保人员安全的同时，可保证电气设备稳定运行。在防雷接地过程中，需要保证焊接位置正确，保持一定的平衡。

4.结语

综上所述，本文结合船舶电气故障案例，对船舶电气故障类型以及检测手段进行分析研究。要想实现对船舶电气故障原因的确定，就必须通过不同检测手段来分析，根据具体故障原因现象，总结出合理的解决措施。同时需要提高对船舶电气设备故障维修的重视，加强主配电板的检查力度，重视防雷设计以及防火工作，结合船体结构完成对配电箱盒的设置，完成应用照明系统额设计，制定合理的船舶电气监管机制。以此不断减少船舶电气设备故障现象的出现，提高船只运行能力以及安全能力，最终不断促进我国船舶运输行业的发展，提高运输效果，带动当地经济水平的提升。