唐文俊　羅瀟

摘 要：隨著船舶推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)在艦船上應(yīng)用越來(lái)越廣泛。變頻器是電力推進(jìn)系統(tǒng)的主要組成部分之一，其工作可靠性對(duì)推進(jìn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行有著重要影響。本文介紹了某型船電力推進(jìn)系統(tǒng)的推進(jìn)變頻器冷卻水流量報(bào)警故障原因分析和處理方法。

關(guān)鍵詞：變頻器；冷卻水；故障

中圖分類號(hào)：U664.14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： Along with the development of ship propulsion technology， using electric propulsion system in modern ships is becoming more and more frequent. The propulsion converter is one of the main components of electric propulsion system， the reliability of the system has significant influence on the normal operation of propulsion system， the fault should be monitored closely and handled in time. This paper introduces the cause analysis and treatment of the cooling water flow alarm of the ship electric propulsion system.

Key words： Converter； Cooling water； Fault handling

1 引言

綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)是將傳統(tǒng)的機(jī)械推進(jìn)系統(tǒng)與電力系統(tǒng)合二為一，能為實(shí)現(xiàn)智能船舶奠定基礎(chǔ)，因此該種推進(jìn)方式將是艦船動(dòng)力的發(fā)展方向。據(jù)分析，2020年前世界各主要海軍強(qiáng)國(guó)的新生代戰(zhàn)艦將普遍實(shí)現(xiàn)由機(jī)械推進(jìn)向電力推進(jìn)的轉(zhuǎn)變。我國(guó)海軍也提出，于2020年前，對(duì)護(hù)衛(wèi)艦、驅(qū)逐艦等主戰(zhàn)艦船以及特種軍輔船陸續(xù)采用綜合電力推進(jìn)方式[1][2]，目前部分軍輔船及護(hù)衛(wèi)艦正采用綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)，特別是特種軍輔船已有較成熟的使用實(shí)例。

電力推進(jìn)系統(tǒng)通常包括主發(fā)電機(jī)組、推進(jìn)變壓器、推進(jìn)變頻器和推進(jìn)電動(dòng)機(jī)等，而推進(jìn)變頻器是其主要組成設(shè)備之一，其可靠性和安全性對(duì)推進(jìn)系統(tǒng)正常運(yùn)行至關(guān)重要。本文以某型船為例，介紹有關(guān)推進(jìn)變頻器冷卻水流量報(bào)警故障的處理方法。

2 冷卻水流量報(bào)警故障情況

某型船為雙機(jī)、雙舵槳、全電力推進(jìn)船舶，該船在從制造廠到服務(wù)港口的航行過(guò)程中出現(xiàn)左舷變頻器外冷卻水流量偏低報(bào)警（低于12 t/h），使得船舶無(wú)法實(shí)現(xiàn)全速航行。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，技術(shù)人員對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行了分析、測(cè)試和修復(fù)。修復(fù)后，第一次出航兩臺(tái)變頻器冷卻水流量顯示正常，左邊18 t/h，右邊20 t/h；但是回航時(shí)左水冷柜流量仍顯示低于12 t/h出現(xiàn)報(bào)警，而右水冷柜顯示18～20 t/h；轉(zhuǎn)岸電后，左舷流量顯示8.6 t/h，右舷14.4 t/h，故障仍未最終消除。

3 冷卻水流量報(bào)警故障原因分析

按照設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理，冷卻水流量傳感器讀數(shù)偏低報(bào)警的原因可歸納為以下三方面：

（1）外冷卻水量供給不足；

（2）流量傳感器本體故障；

（3）流量傳感器安裝底座不滿足要求。

3.1 外冷卻水供給不足的可能性分析

本船推進(jìn)變頻器的功率單元由設(shè)備自帶的內(nèi)冷卻水循環(huán)冷卻，外冷卻水通過(guò)冷卻回路冷卻內(nèi)冷卻水，外冷卻水由船上中央冷卻系統(tǒng)集中提供。船舶備機(jī)狀態(tài)下，技術(shù)人員利用超聲波流量測(cè)量?jī)x對(duì)兩臺(tái)水冷柜進(jìn)水管路流量進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如下：一臺(tái)中冷系統(tǒng)淡水泵開啟時(shí)，左舷進(jìn)水流量13.6 t/h，右舷進(jìn)水流量14.1 t/h；兩臺(tái)中冷系統(tǒng)淡水泵開啟時(shí)，左舷進(jìn)水流量18.9 t/h，右舷進(jìn)水流量19.6 t/h。

根據(jù)上述測(cè)量數(shù)據(jù)，當(dāng)兩臺(tái)中冷系統(tǒng)淡水泵工作時(shí)，水冷柜進(jìn)水流量大于15 t/h滿足要求，因此外冷卻水供給不足的原因可以排除。

3.2 流量傳感器本體故障的可能性分析

流量傳感器是美國(guó)GF公司產(chǎn)品（變送器型號(hào)：3-9900-1P；探頭型號(hào)：3-8510-P0）。技術(shù)人員在船上針對(duì)這一故障可能性進(jìn)行了辨別和驗(yàn)證，具體方法是：交換變送器；交換流量探頭；左舷水冷柜更換新的流量探頭。

交換左右水冷柜變送器后，左右支路流量顯示與更換前一致；復(fù)原各自變送器，交換流量探頭，左右支路流量顯示與更換前一致；左舷更換新的流量探頭，流量顯示也無(wú)變化。因此，流量傳感器本體故障可以排除。

3.3 流量傳感器安裝底座不滿足要求的可能性分析

流量傳感器安裝底座是一個(gè)不銹鋼零件，該零件為GF公司配件，該零件按照廠家說(shuō)明書要求焊接在測(cè)量水管支路。技術(shù)人員拆除流量探頭檢查，發(fā)現(xiàn)流量探頭轉(zhuǎn)輪可正常旋轉(zhuǎn)，但安裝到不銹鋼底座上卻無(wú)流量顯示。隨后打開外冷卻水進(jìn)水連接軟管處法蘭檢查管路內(nèi)部，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪附近的焊渣阻擋流量探頭轉(zhuǎn)輪正常旋轉(zhuǎn)，打磨焊渣后有流量顯示。

修復(fù)后，船舶第一次出航流量顯示正常，左邊18 t/h、右邊20 t/h；回航時(shí)，左水冷柜流量顯示13 t/h、右水冷柜顯示18 t/h；轉(zhuǎn)岸電后，左舷流量顯示8.6 t/h、右舷14.4 t/h。

技術(shù)人員上船更換新的不銹鋼管路進(jìn)行驗(yàn)證，更換完后對(duì)左右水冷柜外冷卻水流量進(jìn)行多流量點(diǎn)狀態(tài)下對(duì)比，兩邊流量基本一致。之后船舶執(zhí)行出航任務(wù)3天，廠家服務(wù)工程師參加保航，期間觀察左右外冷卻水流量基本保持一致。

綜上所述，流量傳感器安裝底座不滿足要求是導(dǎo)致流量偏低故障的原因。endprint

3.4 流量顯示不穩(wěn)定的原因分析

雖然經(jīng)過(guò)上述工作找到了本次事故的原由，但修復(fù)后出現(xiàn)了流量不穩(wěn)定情況。為此，將船上管路拆除對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)觀察和分析，認(rèn)為導(dǎo)致流量顯示不穩(wěn)定的原因是水冷柜管路焊接過(guò)程中對(duì)流量傳感器的焊接底座進(jìn)行了打磨，導(dǎo)致焊接管座長(zhǎng)度變短，轉(zhuǎn)輪在管路中的伸出長(zhǎng)度超出設(shè)計(jì)值，因此影響流量傳感器的準(zhǔn)確測(cè)量。

為驗(yàn)證此分析，對(duì)船上拆下的管路進(jìn)行流量檢測(cè)。

測(cè)試結(jié)果說(shuō)明由于管路安裝底座焊接缺陷改變了傳感器原有的正比例系數(shù)特性。正比例系數(shù)特性是指?jìng)鞲衅鲄?shù)與外部測(cè)量對(duì)象參數(shù)的線性變化關(guān)系，用數(shù)學(xué)表達(dá)就是：y=kx。式中，y表示測(cè)量值，在本文就是冷卻水流量值；x為傳感器隨外界環(huán)境變化的特性參數(shù)；k為傳感器特性參數(shù)隨外界環(huán)境的比例系數(shù)。水冷柜管路焊接過(guò)程中對(duì)流量傳感器的焊接底座進(jìn)行了打磨，導(dǎo)致焊接管座長(zhǎng)度變短，改變了傳感器原有的正比例系數(shù)特性，即改變了正比例系數(shù)k的數(shù)值，從而導(dǎo)致了測(cè)量的不準(zhǔn)確。

設(shè)備廠家對(duì)流量傳感器的標(biāo)定方法為：只選擇兩個(gè)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定，一個(gè)0點(diǎn)、一個(gè)10 t/h點(diǎn)，且符合流量傳感器具有正比例系數(shù)特性。產(chǎn)品出廠前均進(jìn)行了流量標(biāo)定，如底座安裝不合格，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量值不具有正比例系數(shù)特性。

4 整改措施

按照GF公司的說(shuō)明，不應(yīng)對(duì)GF公司的附件進(jìn)行二次加工，應(yīng)按要求進(jìn)行底座焊接；對(duì)焊接后的管路，設(shè)置檢驗(yàn)控制點(diǎn)；對(duì)流量標(biāo)定采用兩點(diǎn)標(biāo)定后，多點(diǎn)校驗(yàn)標(biāo)定值。

按照以上要求加工制作新的管路，更換左舷安裝流量傳感器的不銹鋼管路。在更換管路后，經(jīng)過(guò)多航次的運(yùn)行，其外冷卻水流量均顯示正常。

5 幾點(diǎn)體會(huì)

（1）故障排查要仔細(xì)、徹底，出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)深入分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因，這樣才可快速解決問(wèn)題；

（2）設(shè)備安裝前應(yīng)認(rèn)真閱讀并領(lǐng)會(huì)廠家技術(shù)要求，嚴(yán)格按照其規(guī)定執(zhí)行；

（3）應(yīng)舉一反三排查問(wèn)題，杜絕同樣問(wèn)題再次出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]馬偉明. 艦船動(dòng)力發(fā)展的方向-綜合電力系統(tǒng)[J].海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)，

2002， 14（6）.

[2]鄭定泰. 水面艦艇綜合電力系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)展[J]. 艦船科學(xué)技術(shù)， 2005，

27（5）.endprint