船載電子設(shè)備故障診斷與排故方法

文/嚴(yán)程

近年來，全球遠(yuǎn)洋運(yùn)輸行業(yè)得到了快速發(fā)展，為提高船運(yùn)效率和安全性，各類型電子裝備被廣泛應(yīng)用于船舶控制與安全系統(tǒng)之中。盡管，電子裝備的集中使用在某種程度上減少了船舶運(yùn)營(yíng)過程中的人工成本，提高了管理效率，但是，由于電子裝備本身可靠性等問題的存在，且相關(guān)故障原因排查較為復(fù)雜，極易造成故障的擴(kuò)大化，甚至影響船舶航行安全。因此，掌握船載電子設(shè)備基本故障診斷與排故方法對(duì)船舶運(yùn)營(yíng)管理與安全就顯得尤為重要，也是船員技能考核的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

1 船載電子設(shè)備分類

通常情況下，電子設(shè)備所屬類別多根據(jù)其特性進(jìn)行劃分，如頻率、電壓、電流等，針對(duì)船舶運(yùn)營(yíng)管理的實(shí)際情況，我們按照通信、導(dǎo)航、駕控、機(jī)電四大系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行分類。

通信系統(tǒng)中主要電子設(shè)備包括各頻段通信電臺(tái)、衛(wèi)星通信設(shè)備、救生通信設(shè)備、內(nèi)部視頻與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。導(dǎo)航系統(tǒng)則由羅經(jīng)、電子海圖、GPS（北斗）、AIS、導(dǎo)航雷達(dá)等相關(guān)電子裝備組成。駕控系統(tǒng)組成較為復(fù)雜，除傳統(tǒng)舵機(jī)控制系統(tǒng)、燈光控制系統(tǒng)外，還涉及到與其它系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信等。船舶輪機(jī)系統(tǒng)是船舶動(dòng)力的唯一來源，其電子設(shè)備數(shù)量眾多，主要承擔(dān)系統(tǒng)控制與狀態(tài)監(jiān)控功能，除此之外，船舶機(jī)電系統(tǒng)還包括電力控制相關(guān)設(shè)備。

2 船載電子設(shè)備常見故障診斷與排故方法

基于電子設(shè)備固有特征，以及相關(guān)電子設(shè)備安裝環(huán)境的差異性，船載電子設(shè)備故障類型也就多種多樣，其中大多數(shù)船載電子設(shè)備故障相類似。為此，通過研究船載電子設(shè)備常見故障，并提出針對(duì)性的故障診斷與排故方法，從而為船舶各系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供技術(shù)保障。

2.1 衛(wèi)星通信設(shè)備信號(hào)異常處理

作為船載通信系統(tǒng)中的重要電子設(shè)備，衛(wèi)星通信系統(tǒng)在承擔(dān)主要通信功能的同時(shí)，還能夠接收衛(wèi)星電視信號(hào)，豐富船員的日常娛樂生活。然而，在通信系統(tǒng)種的諸多電子設(shè)備中，衛(wèi)星通信設(shè)備信號(hào)異常故障最為常見，對(duì)于此類故障需要按以下步驟進(jìn)行排查，此處以VS80衛(wèi)星通信設(shè)備為例進(jìn)行講解。

首先，檢查衛(wèi)通設(shè)備天線連接情況，排除硬件連接故障的前提下，進(jìn)行板件供電狀態(tài)檢查，對(duì)電源板、信號(hào)輸入輸出板、圖形圖像轉(zhuǎn)換板等線纜接口進(jìn)行檢查；其次，利用示波器檢查輸出信號(hào)質(zhì)量，主要信號(hào)檢測(cè)指標(biāo)包括頻率、峰值、參差、重頻等；第三，對(duì)伺服控制電路進(jìn)行檢測(cè)，確定伺服電機(jī)隨船舶航向轉(zhuǎn)動(dòng)弦變信號(hào)輸入與轉(zhuǎn)換輸出信號(hào)正常；最后，對(duì)衛(wèi)通終端設(shè)備進(jìn)行檢查，其中主要涉及信號(hào)放大器、A/D轉(zhuǎn)換板等信號(hào)處理模塊。如圖1所示。

根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，衛(wèi)通設(shè)備信號(hào)異常情況在排除硬件與線纜連接等情況下，大多為伺服控制系統(tǒng)姿態(tài)跟隨性能下降所導(dǎo)致，此時(shí)，需要對(duì)隨動(dòng)姿態(tài)控制電路板的信號(hào)轉(zhuǎn)換板與信號(hào)放大單元進(jìn)行更換，該問題多能夠得到解決。若信號(hào)異常表現(xiàn)為失真等，則需要對(duì)終端設(shè)備的圖形圖像處理卡或圖形處理單元進(jìn)行更換。

2.2 導(dǎo)航系統(tǒng)電子設(shè)備故障案例介紹

船舶航行過程中的定位與導(dǎo)航主要有兩種方式，一種是基于衛(wèi)星、浮標(biāo)等外界信息輸入的有源導(dǎo)航方式，另一種則是由磁羅經(jīng)、電羅經(jīng)等組成的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。相比較有源導(dǎo)航設(shè)備來說，慣性導(dǎo)航設(shè)備的故障率較高，一般表現(xiàn)多為電壓穩(wěn)定性故障、溫控能力下降等，直接導(dǎo)致慣性導(dǎo)航設(shè)備失效或準(zhǔn)確度降低。此處以電羅經(jīng)設(shè)備溫控系統(tǒng)工作異常為例，對(duì)該故障的診斷與排除方法進(jìn)行介紹。

電羅經(jīng)在正常工作的過程中，其陀螺球內(nèi)部轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，由此造成陀螺球內(nèi)部懸液溫度不斷升高，若溫控系統(tǒng)無法保證陀螺球內(nèi)部溫度在規(guī)定范圍內(nèi)，則容易造成陀螺球工作異常，導(dǎo)航數(shù)據(jù)偏差較大。為此，可根據(jù)以下步驟進(jìn)行故障排查。如圖2所示。

這里需要注意的是，由于陀螺球?qū)倬軆x器設(shè)備，在對(duì)其電路與電子元器件檢查的過程中，應(yīng)盡量減輕對(duì)陀螺球的物理傷害，尤其是避免陀螺球大角度傾斜等。

2.3 駕控系統(tǒng)電子設(shè)備故障分析

作為船舶動(dòng)力與航向控制的核心系統(tǒng)，駕控系統(tǒng)中的電子設(shè)備組成較為復(fù)雜，且有著明確的強(qiáng)電、弱電設(shè)備之分，在處理相關(guān)故障之前，需要明確對(duì)應(yīng)電子設(shè)備所屬類型，以保證人身及設(shè)備安全。以船舶舵機(jī)控制為例，其故障發(fā)生頻率較高，且相關(guān)故障極易造成航行安全事故。

舵機(jī)故障主要包括兩種：舵角轉(zhuǎn)向不到位與轉(zhuǎn)向舵信號(hào)失。舵角轉(zhuǎn)向不到位主要是因?yàn)槎娼强刂齐娐钒遢敵鲭妷悍€(wěn)定性下降，無法達(dá)到門限電壓，舵角轉(zhuǎn)向角度存在轉(zhuǎn)向不足與轉(zhuǎn)向過度兩種現(xiàn)象，此時(shí)，需要根據(jù)舵角信號(hào)復(fù)示器觀察控制單元輸出信號(hào)是否正常，若輸出信號(hào)不正常，則需要更換駕控臺(tái)舵角控制單元，否則，相關(guān)故障則可以定位為舵機(jī)部位舵角信號(hào)處理單元故障，更換相關(guān)信號(hào)處理板即可。轉(zhuǎn)向舵信號(hào)失靈是指轉(zhuǎn)向舵對(duì)駕駛?cè)藛T的轉(zhuǎn)向操作無反應(yīng)，在排除相關(guān)控制線纜連接問題的基礎(chǔ)上，故障排查方式與舵角轉(zhuǎn)向不到位相一致，即需要排查駕控臺(tái)舵角控制單元輸出信號(hào)是否存在，以及舵機(jī)部位控制電路板的信號(hào)輸入與輸出情況，并視情更換相關(guān)單元與電路板。

圖1：衛(wèi)通設(shè)備信號(hào)異常情況檢查概述圖

圖2：羅經(jīng)溫控系統(tǒng)故障檢查框圖

2.4 船載機(jī)電系統(tǒng)電子設(shè)備故障排查

機(jī)電系統(tǒng)是船舶運(yùn)行過程中的主要電力供應(yīng)系統(tǒng)，在實(shí)際使用中，其電子設(shè)備故障主要包括失電、低壓報(bào)警、跳閘三種類型。

（1）失電是船載機(jī)電系統(tǒng)的常見故障，一般排故方法為確定該現(xiàn)象屬于全系統(tǒng)失電還是分系統(tǒng)失電。無論對(duì)于任何一種失電方式，大多由短路引起，需要對(duì)分系統(tǒng)或分系統(tǒng)中的部分用電設(shè)備進(jìn)行獨(dú)立供電檢查，并最終確定導(dǎo)致超限短路的具體電子裝備。

（2）低壓報(bào)警故障多發(fā)生在變頻器組成電路系統(tǒng)中，主要分為電源輸入端的低壓報(bào)警和負(fù)載端低壓報(bào)警。電源輸入端低壓報(bào)警是由主電網(wǎng)電壓波動(dòng)與電力線切換時(shí)出現(xiàn)，影響相對(duì)較小，若該現(xiàn)象出現(xiàn)在雷擊之后則需要對(duì)交變電源正弦波信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，若正弦波信號(hào)幅值無法滿足要求，則需要更換三相橋式全波整流電路單元。負(fù)載端低壓報(bào)警現(xiàn)象是由于線路負(fù)荷超限所導(dǎo)致，此時(shí)需要更換載荷更高的變頻器。

（3）根據(jù)船載機(jī)電系統(tǒng)安全防護(hù)系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)情況，對(duì)跳閘現(xiàn)象發(fā)生的具體位置進(jìn)行明確。若為總閘跳閘，則需要采取隔離法判定引起總閘跳閘的分系統(tǒng)；若為分系統(tǒng)跳閘，則同樣采取隔離法判定引起分系統(tǒng)跳閘的設(shè)備。

目前，基于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的機(jī)電系統(tǒng)故障監(jiān)測(cè)設(shè)備已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)電系統(tǒng)中的電流、電壓等數(shù)據(jù)，從而判定存在故障風(fēng)險(xiǎn)的電子設(shè)備，為船舶機(jī)電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行提供了保障。

3 總結(jié)

船載電子裝備多工作于高溫、高濕、振動(dòng)、鹽堿等環(huán)境中，且設(shè)備工作周期長(zhǎng)，出現(xiàn)故障的可能性較大，一旦出現(xiàn)故障，則需要及時(shí)定位并解決，否則，將影響到船舶航行安全和正常營(yíng)運(yùn)。因此，對(duì)于船載電子裝備故障診斷排故方法的研究，能夠?yàn)橄嚓P(guān)電子設(shè)備的修理與維護(hù)提供參考，這也是廣大船員需要掌握的重要技能之一。