艏侧推故障实例

文章刊载在中国设备工程2020年8月

1  故障现象S 轮侧推启动困难，初步判断线路“接触不良”。查找过几次，也未找到具体故障点。后来发现反复合上、断开主开关后侧推器就可启动成功。某日靠泊使用过程中侧推器停在右舵不能回中，船一直往右转，船长遂紧急停止侧推器。后在大马力拖轮协助下靠妥码头。

2  故障排查分析侧推器螺距不能回中可能原因为机械执行机构卡阻、控制电路故障、螺距显示错误。电气控制一旦出现故障较难查找，查看控制箱有无异味，烧毁是个捷径。PLC 控制板较少故障，多为外部输入输出或输出继电器触头、线圈烧毁，接线松动。查找故障本着先易后难的原则，一步步进行查找。侧推器控制系统主要组成：驾驶室控制面板和中央处理装置、侧推间反馈装置、本地控制箱。

2.1  驾驶室控制面板 ( 图 1)驾驶室控制板组成：指令电位器，可调光螺距表，重载询问按钮，允许控制按钮，驱动电机起停按钮，油泵电机起停按钮，紧急停止按钮，8 个故障指示灯，试灯按钮，消声按钮。按下控制板试灯按钮，指示灯全亮。松开按钮，控制板无故障指示，排除系统存在故障报警。停机前，船一直在往右转，排除螺距显示错误。

2.2  中央处理装置组成 ( 图 2)变压器、电源变换器 BL1.1，基准电压 BL1.2，A/V BL1.3，9 个继电器 (控制系统失电、零螺距、驾驶台及左右翼控制、左右舵继电器、报警失电、综合报警 )，6 块 PLC。

2.3  螺距控制原理控制手柄发出一个与推力相符合的指令电压值。位置传感器 ( 位置传感器与桨壳伺服机构机械连接，因而能跟踪水下桨叶的实际螺距。) 的反馈信号与指令电压值一起送入 PLC 进行比较。如果指令与回馈信号两者之间的偏差超过了死区 (εd) 限定值。PLC 就输出一个脉冲信号给电磁换向阀 ( 型号 4WE10G3X/CG24NZ5L，线圈通电，阀芯移动，打开油路 ; 线圈断电，阀芯在弹簧作用下回中，锁闭油路 ) 线圈以消除偏差。这样就实现了螺距的闭环控制。

电机启动后，螺距自动保持在零位。如果驱动电机停转，螺距便自动回到零位。按动面板上请求控制带灯按钮，待指示灯发光后，可利用控制手柄来改变螺距。

启动油泵，螺距指示为右舵。操作控制手柄左右舵试验，螺距无变化。打开中央处理装置控制箱，拔下右舵继电器，螺距指示回零。左舵继电器安到右舵继电器插座上，右舵操作正常。而右舵继电器安装到左舵继电器插座上，左舵出现故障，现象右舵相同。通过零件互换试验可以确认 : 右舵继电器故障。PLC 控制电路，换件检查是个捷径。

右舵继电器信息如下：型号为 HH64P-L：线圈24V、DC，触点容量 10A240VAC、10A 30V DC， 其中常闭和常开触点各 3 组。查找侧推器备件库存数量为零。用万用表测量后确认线圈未烧毁，只是一对触点烧熔在一起，可换另一组触点继续使用 ( 还有一种方案是用平时不用的左右舵继电器 ( 型号 TPC-191) 替代，但继电器触点容量为 3A，只可短时间临时使用。右舵继电器重新接线后，启动油泵。左右舵试验，螺距跟随操作手柄位置变化，操舵功能恢复正常。由于已开始卸货，未启动侧推器进一步运转试验。

3  启动困难原因查找完货后立马备车开航，侧推器依然启动困难。在启动过程中，注意到一个细节：当按下重载询问按钮后，指示灯闪烁，发电机单机功率在 160kW 左右。是线路接触不良还是有其它原因 ? 需要进一步查明。侧推器本地电机启动器电路简图 ( 见图 3)。主要代号说明：KT 延时继电器，KM 交流接触器，TZ 自耦变压器，KA 中间继电器，FR 热继电器。SB 启动按钮。

3.1  侧推器马达启动过程合上集控室侧推主开关，控制系统有电。按下驾驶台重载询问按钮，KA5 有电时间，延时继电器 KT2满足条件得电 ( 机旁 & 驾驶台停止按钮闭合、热继电器闭合、KA4 触点 9-14 闭合、液压油液位正常，重力油箱液位正常、液压油油正常、螺旋桨螺距为零 )。KT2 触点延时闭合，中间继电器 KA1 得电。KA1触点闭合：线路 23&24 有电，线路 13 闭合自保，交流接触器 KM2，KM3 有电，自耦变压器 TZ 完成星型接法 ( 电源电压加在自耦变压器高压绕组上，而电机的定子绕组与自耦变压器的低压绕组连接 )。同时延时继电器 KT1 有电，触点延时闭合 ( 电机启动后，电机转速加到额定转速，启动即将完成时 )，KM1 有电，KM2&KM3 断电，切除自耦变压器，电机定子绕组直接与电源按△连接，电机在全压下正常运行。

3.2  S 轮船舶电站组成船舶电站：发电机：无锡汾锡 500kW×3 台，配电屏上海恩艾思、侧推器 445kW×1 台。货油泵 ( 三螺杆泵 ) 马达 132kW×4 台。

3.3  重载允许条件S 轮重载设备只有货油泵和侧推器。经咨询 NSE工程师得知侧推器重载问询富裕功率设置为 100kW。侧推器电机重载询问满足条件为：单台发电机负荷≤ (500kW×2-445kW-100kW)÷2=227.5kW( 电 机 员注意到如下现象：每次启动侧推时，若两台副机在网运行，单台负荷约在 150kW 时，侧推可以启动。若单台负荷高于 160kW 时，侧推器启动失败 )。重载询问条件不满足说明还有设备虽没运转，但其负荷也已记入电站PPU( 并车与并电保护 )。

货油泵重载询问是个带灯的按钮开关，按下开关指示灯亮，向主配电板发出重载询问指令，配电板 PPU经过逻辑运算，如果符合满足要求，发出允许启动信号，货油泵允许运行指示灯点亮。在按一下开关跳起，指示灯熄灭。检查货油泵操作面板，发现 NO.4 号货油泵重载问询灯处于点亮状态。此时电站 PLC 计算最小富裕功率为：（500kW×2-445kW-132kW-100kW）÷2=161kW。此数值与备车时单台发电机功率相当。由于船舶电站功率小，电网波动。一会富裕功率满足侧推启动，一会又不满足，造成重载问询灯闪烁原因。找到原因后，侧推器在未出现启动困难情况。

4  原因分析

（1）早期每次靠离码头时，需启动 3 台副机，确保电网提供足够功率储备，以便侧推正常启动运转。侧推器启动后，单台副机负荷 100 多千瓦。柴油机长时间低负荷运行，增压机及进排气通道容易脏污。后每次备车时改为 2 台副机并电运行，电网储备功率不足。

（2）S 轮出厂设计 4 台货油泵，但变频器只有 3 台。NO.3 号货油泵和 NO.4 号货油泵共用一个变频柜。因此两台货油泵不可同时运转，厂修时增加了一台变频柜，但主配电板未做相应更改。为了保证 NO.4 号货油泵正常启动，电站 PPU 输出线路上接了个小开关，通过此开关手动应答 4 号货油泵重载问询。船舶人员定期轮换，时间久了，机舱当值人员不知道这个开关了。每次完货时驾驶员也不再按起 NO.4 货泵重载问询，而是保持其长期 “在网”，电网逻辑运算后富裕功率不满足要求，不发出允许侧推器运行信号。

5  结语S 轮侧推器启动困难，反复断开，合上主开关是个错误操作，若是接触不良，侧推器启动成功后依然会出现故障。驾驶员每次启动货油泵或侧推器时，轮机员若在场，也许会早些发现故障原因。加强使用人员培训很有必要。

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