船舶電力推進(jìn)裝置的管理與故障分析

邵德強

（中海油田服務(wù)股份有限公司物探事業(yè)部，天津 300459）

自20世紀(jì)80年代以來，我國船舶行業(yè)大規(guī)模應(yīng)用電力技術(shù)，使得船舶電力推進(jìn)裝置開始嶄露頭角，尤其是交流調(diào)速技術(shù)與交流電機技術(shù)的應(yīng)用，使得船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)愈加成熟，其機動性、運行穩(wěn)定性與安全性得到長足提升。但總體而言，船舶電力推進(jìn)裝置在使用過程中依然存在著傳動效率過低、運行效率低等缺點，且船舶電力裝置的使用意味著更多的電子器件被應(yīng)用，增加了船舶電力推進(jìn)裝置發(fā)生故障的概率，不利于對船舶電力推進(jìn)裝置的維護。以上原因制約了船舶電力推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，但近些年來，船舶電力推進(jìn)技術(shù)不斷進(jìn)步，使得船舶使用電力推進(jìn)裝置的占比在不斷攀升，電推船舶具有強勁的發(fā)展勢頭。

1 船舶電力推進(jìn)裝置概述

1.1 結(jié)構(gòu)

船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的組成部分主要有電站、配電板、變壓器、諧波抑制器、變頻器、推進(jìn)電機、監(jiān)控系統(tǒng)、螺旋槳等。如圖1所示為船舶電力推進(jìn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 船舶電力推進(jìn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 發(fā)展

對船舶電力推進(jìn)裝置的使用已經(jīng)具有170余年的歷史，可以說船舶電力推進(jìn)是一種古老的船舶推進(jìn)技術(shù)。交流變頻調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)、計算機自動化系統(tǒng)在內(nèi)的船舶動力、驅(qū)動、控制設(shè)備的成熟發(fā)展，使得船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)一步完善。例如，永磁電機的應(yīng)用使得船舶電力推進(jìn)裝置的體積與重量不斷減?。怀瑢?dǎo)技術(shù)的應(yīng)用為船舶電力裝置技術(shù)的革新提供了可能。電力推進(jìn)是一種更加新穎的推進(jìn)動力，國內(nèi)外許多學(xué)者針對此進(jìn)行了大量的研究，各種類型電力推進(jìn)裝置被研發(fā)成功，并投入使用。但就目前而言，我國船舶電力推進(jìn)裝置及技術(shù)與國外發(fā)達(dá)國家仍存在差距。

1.3 船舶電力推進(jìn)裝置的優(yōu)勢

船舶電力推進(jìn)動力系統(tǒng)具有調(diào)速范圍廣、驅(qū)動力大、體積小、布局靈活等優(yōu)點，電力推進(jìn)作為船舶推進(jìn)動力的發(fā)展趨勢，具有廣闊的發(fā)展前景。

2 船舶電力推進(jìn)裝置的管理

常用的電力推進(jìn)裝置的管理理念主要是以PMS為基礎(chǔ)的“四保一循環(huán)”，在日常管理中，根據(jù)電力推進(jìn)裝置的運行時間及各設(shè)備可靠性，以設(shè)備技術(shù)資料為基礎(chǔ)開展電力推進(jìn)裝置的維保。通過設(shè)定日保、周保、月保、季保形成閉環(huán)的跟蹤檢查表，將船舶電力推動裝置的日常管理實現(xiàn)精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化。同時，對船舶電力推進(jìn)裝置跟蹤檢查內(nèi)容進(jìn)行動態(tài)管理，即填寫日期、完成情況、存在問題、維護人員等信息均應(yīng)在跟蹤檢查表中有所反映，以此明確各崗位職責(zé)并人員能動性得到有效發(fā)揮。制定成熟完善的操作規(guī)程與設(shè)備技術(shù)指導(dǎo)書是確保船舶電力推進(jìn)裝置安全穩(wěn)定運行的重要手段。因此，在日常管理工作中，企業(yè)應(yīng)對輪機管理人員進(jìn)行定期培訓(xùn)，將每一位人員的考核進(jìn)行量化，把對船舶電力推進(jìn)裝置的管理融入到日常工作中，進(jìn)而實現(xiàn)船舶電力推進(jìn)裝置管理的常態(tài)化，提升船舶電力推進(jìn)裝置管理質(zhì)量。由于船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的特殊性和重要性，根據(jù)管理實踐經(jīng)驗還需要做到以下幾點。

2.1 崗前培訓(xùn)

裝機容量大的船舶使用的電壓較高，危險系數(shù)大，要求所有的操作人員對推進(jìn)裝置的技術(shù)性能與運行特點以及停車、監(jiān)控等操作程序進(jìn)行熟練的掌握，所以對管理人員需經(jīng)過培訓(xùn)合格后方可上崗。

2.2 記錄日志

在進(jìn)行船舶電力推進(jìn)裝置的日常保養(yǎng)與維護時，管理人員應(yīng)做好全面的維修養(yǎng)護記錄工作，即保存裝置的每一次維修保養(yǎng)記錄在案，確保管理人員能夠追根溯源，對電力推動裝置的運行情況、參數(shù)變化進(jìn)行動態(tài)掌握。

2.3 維修保養(yǎng)計劃

定期對電力推進(jìn)裝置進(jìn)行維護保養(yǎng)是延長船舶電力推進(jìn)裝置使用壽命的重要措施，因此，在日常管理中應(yīng)做好年度檢驗，結(jié)合對電力推進(jìn)裝置的使用情況，做好定期維修保養(yǎng)。按照船舶電力推進(jìn)裝置的維護標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合船舶電力系統(tǒng)的應(yīng)用情況，制定完善的維修保養(yǎng)計劃。在進(jìn)行檢修設(shè)備時，應(yīng)嚴(yán)格按照說明書規(guī)定的操作要求進(jìn)行。

2.4 更換部件

在日常的運行中，一旦發(fā)現(xiàn)電力推進(jìn)裝置出現(xiàn)異常，維護人員則應(yīng)及時查明故障原因，制定故障處理措施，對于需要更換零部件的，應(yīng)盡量使用原品牌，當(dāng)無法使用原品牌，需要使用替代品牌時，則需要確保替代產(chǎn)品的各項指標(biāo)滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 應(yīng)急操作

應(yīng)急操作是指操控人員在日常操控推進(jìn)裝置的過程中，對電機故障、遠(yuǎn)控操縱系統(tǒng)故障、電站系統(tǒng)故障等具備應(yīng)急操控知識。還需要編制應(yīng)急預(yù)案，加強培訓(xùn)進(jìn)行操作演練。

3 船舶電力推進(jìn)裝置的故障分析

（1）變壓器故障。按照故障的發(fā)生位置可分為內(nèi)部故障與外部故障，其中內(nèi)部故障包括磁路故障、繞組短路、絕緣系統(tǒng)故障等，外部故障包括冷卻系統(tǒng)故障、分接開關(guān)故障與接地故障。

（2）變頻器故障。在設(shè)計變頻器時，就已經(jīng)考慮到其可能發(fā)生的各種故障，但在實際應(yīng)用中設(shè)備操作不規(guī)范、設(shè)置參數(shù)不合理等均會導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)故障。變頻器故障按照產(chǎn)生部位的不同分為所接電源故障、內(nèi)部故障與負(fù)載故障。

例如直流母線過電流故障，是變頻器輸出側(cè)短路或者是接地導(dǎo)致的故障；直流母線過電壓故障是由于變頻器減速時間設(shè)置過短或者電網(wǎng)電壓超過額定電壓值造成的故障。

（3）推進(jìn)電機故障。推進(jìn)電機故障的產(chǎn)生通常有兩方面原因：設(shè)備本身故障和外部因素導(dǎo)致。設(shè)備本身故障主要是指電機的控制或驅(qū)動裝置出現(xiàn)故障，外部因素造成的電機故障主要是管理人員操作不規(guī)范造成的。表1給出了永磁同步電機常見的故障現(xiàn)象與原因。

表1 永磁同步電機常見的故障現(xiàn)象與原因

（4）傳感器故障。船舶電力推進(jìn)裝置需要使用大量的傳感器，且不同種類型的傳感器所具有的功能各不相同。在日常運行中，傳感器一旦發(fā)生故障則極易導(dǎo)致整個電力推進(jìn)裝置無法正常工作。通常按照故障產(chǎn)生的源頭不同分為硬故障與軟故障。其中，硬件故障主要是傳感器本身元器件出現(xiàn)的故障、點系統(tǒng)短路、強脈沖干擾等造成的，軟故障則主要是零部件長時間使用后出現(xiàn)老化、零點漂移等引起的。

除此之外，由于冷卻效果不良還會導(dǎo)致發(fā)電機、推進(jìn)電機、變壓器溫度過高而停車，未及時加注潤滑脂導(dǎo)致軸承燒損的故障，為避免此類故障就需要加強日常巡檢，做好維護保養(yǎng)，及時發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常情況，根據(jù)記錄、經(jīng)驗全面分析排除故障。如未做好電氣設(shè)備的接地保護，可能會導(dǎo)致推進(jìn)電機出現(xiàn)軸電流會導(dǎo)致軸承損壞，或電氣短路損壞設(shè)備甚至引發(fā)火災(zāi)。

4 結(jié)語

船舶電力推進(jìn)裝置具有機動性強、運行穩(wěn)定性與安全性高等優(yōu)點。就目前而言，我國船舶電力推進(jìn)裝置的研發(fā)與應(yīng)用還存在許多亟待解決的問題。相信在不久的將來，隨著電力推進(jìn)系統(tǒng)的不斷完善，在船舶行業(yè)發(fā)展中將發(fā)揮更大作用。