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船舶电气系统故障诊断与维修实践
2024年11月26日 19:00   浏览:0   来源:货代小哈哈

一、故障诊断方法

(一)直观检查法


直观检查是最基本的故障诊断方法,维修人员通过视觉、听觉、嗅觉和触觉来初步判断电气系统的故障。


  • 视觉检查:查看电气设备的外观是否有损坏、变形、烧焦、冒烟、变色等迹象。例如,检查熔断器的熔体是否熔断,连接导线是否有断裂、破损或松动,电气元件的外壳是否破裂,指示灯是否正常点亮等。观察线路板上的元件有无明显的虚焊、脱焊或焊点腐蚀现象,以及电容是否有鼓包、漏液等问题。

  • 听觉检查:倾听电气设备运行时的声音,判断是否有异常响声。正常运行的电机应该发出平稳、均匀的嗡嗡声,如果听到电机有尖锐的啸叫声、摩擦声或不规则的振动声,可能表示电机轴承损坏、转子不平衡或定子绕组存在故障。变压器在正常工作时会发出轻微的嗡嗡声,若声音过大或有异常的放电声,则可能是变压器铁芯松动、绕组绝缘老化或有局部短路故障。

  • 嗅觉检查:利用嗅觉感知电气设备周围是否有异味。当电气元件过载、短路或烧毁时,会散发出刺鼻的焦糊味。例如,闻到绝缘材料烧焦的气味,可能意味着某个电气设备的绝缘已经被破坏,发生了短路故障,需要及时查找故障源并进行处理,以免引发更严重的事故。

  • 触觉检查:在确保安全的前提下,用手触摸电气设备的外壳或某些部位,感受其温度是否正常。一般来说,电气设备在正常运行时会有一定的温升,但如果温度过高,可能表示设备存在过载、散热不良或内部故障。例如,触摸电机外壳,如果感觉烫手,无法长时间触摸,说明电机可能存在过载运行或绕组短路等问题,需要进一步检查。

(二)仪器检测法


为了更准确地诊断船舶电气系统的故障,常需要借助各种仪器仪表进行检测。


  • 万用表:万用表是船舶电气维修中最常用的工具之一,可以用来测量电阻、电压、电流等参数。通过测量电阻值,可以判断导线的通断、电气元件的好坏以及绕组的绝缘电阻等。例如,用万用表的电阻档测量熔断器的熔体,如果电阻值为无穷大,则说明熔体已熔断。测量电气设备的电源输入端电压,可判断电源是否正常供电。在测量电流时,需要将万用表串联在电路中,但要注意选择合适的量程,以免损坏万用表。

  • 兆欧表:兆欧表主要用于测量电气设备的绝缘电阻,以判断绝缘性能是否良好。在测量前,需要先将被测设备停电并放电,然后将兆欧表的接线端正确连接到设备的待测部位,如电机绕组与外壳之间、电缆线芯与屏蔽层之间等。按照规定的转速摇动兆欧表的手柄,读取绝缘电阻值。一般来说,绝缘电阻值应符合相关标准要求,如果绝缘电阻过低,说明绝缘存在问题,可能导致漏电或短路故障,需要对设备进行绝缘处理或维修。

  • 示波器:示波器可以用来观察电信号的波形,对于诊断电子电路故障非常有帮助。通过将示波器探头连接到电路中的测试点,可以直观地看到电压、电流等信号的波形形状、幅度、频率等参数。例如,在检查船舶通信设备或导航设备的电路时,利用示波器可以观察信号发生器产生的信号是否正常,以及信号在电路中的传输和处理过程是否存在失真、干扰等问题。如果发现波形异常,可进一步分析故障原因,可能是电路中的元件损坏、参数变化或存在电磁干扰等。

  • 钳形电流表:钳形电流表用于在不切断电路的情况下测量交流电流。它的工作原理是基于电磁感应定律,将通电导线周围产生的磁场通过钳形铁芯耦合到电流表内部的测量线圈上,从而测量出电流大小。在船舶电气系统中,可用于测量电机的运行电流、线路的负载电流等,以便判断设备是否过载或存在短路故障。使用钳形电流表时,要注意选择合适的量程,将被测导线置于钳口中心位置,并且要确保钳口闭合良好,以提高测量精度。

(三)替代法


替代法是将怀疑有故障的电气元件或部件用正常的同型号或性能相近的元件或部件进行替换,以确定故障是否消失的方法。这种方法适用于一些难以通过直接测量或分析判断故障的情况。例如,当船舶上的某台电子设备出现故障,经过初步检查无法确定是某个具体元件损坏时,可以采用替代法。首先,根据设备的电路原理图和故障现象,推测可能出现故障的几个元件,然后依次将这些元件用新的元件替换,每次替换后进行通电测试,观察设备是否恢复正常工作。如果在替换某个元件后设备故障消失,则说明该元件就是故障源。在使用替代法时,需要注意所替换的元件或部件的规格、型号、性能参数必须与原元件或部件相同或相近,并且在替换过程中要严格按照操作规程进行,避免因操作不当而损坏其他元件或设备。

(四)短接法


短接法是一种通过短接电路中的某些部分来判断故障位置的方法。它主要适用于检查电路中的断路故障。在进行短接操作前,必须先断开电源,并确保所短接的电路部分不会对其他设备或人员造成安全危害。例如,当船舶电气系统中的某个控制回路出现故障,按下启动按钮后设备不动作,怀疑是控制回路中有断路故障时,可以采用短接法进行排查。首先,根据电路原理图,从电源端开始,依次短接各个可能存在断路的部分,如导线连接点、开关触点、继电器线圈等,每短接一处后进行通电测试,观察设备是否动作。如果在短接某一处后设备能够正常动作,则说明断路故障就在被短接的这部分电路之前。然后,再对这部分电路进行仔细检查,找出具体的断路点并进行修复。需要注意的是,短接法只能用于电压较低、电流较小且无短路危险的电路中,对于高压电路或可能存在短路风险的电路,严禁使用短接法,以免引发严重的安全事故。

二、常见故障维修案例

(一)电机故障维修


  • 故障现象:某船舶的一台舱底泵电机在运行过程中突然停止转动,且伴有冒烟现象。

  • 故障诊断:首先采用直观检查法,发现电机外壳有明显的烧焦痕迹,且闻到刺鼻的焦糊味,初步判断电机内部发生了短路故障。然后使用万用表的电阻档测量电机绕组的电阻值,发现三相绕组中有两相绕组的电阻值接近零,远低于正常电阻值,进一步证实了绕组短路的诊断。

  • 维修过程:将电机从设备上拆卸下来,解体电机,取出转子和定子绕组。对短路的绕组进行详细检查,发现是由于绕组绝缘老化,在长期运行过程中受到振动和高温的影响,导致绕组匝间短路。将损坏的绕组拆除,重新绕制相同规格和匝数的绕组,并进行浸漆绝缘处理,以提高绕组的绝缘性能和机械强度。在绕组修复完成后,安装好电机的转子、端盖等部件,并进行组装。组装完成后,使用兆欧表测量电机绕组的绝缘电阻,确保绝缘电阻值符合要求。然后进行通电试运行,观察电机的运行情况,包括转速、电流、声音、振动等参数,经过一段时间的试运行,电机运行正常,无异常现象,故障排除。

(二)电气线路故障维修


  • 故障现象:船舶的照明系统部分灯具突然熄灭,其他灯具亮度正常。

  • 故障诊断:首先检查配电箱内的熔断器,发现与故障灯具对应的熔断器熔体熔断。更换新的熔体后,灯具仍然不亮,说明故障不是由于熔断器熔断引起的。采用万用表的电压档测量灯具两端的电压,发现电压为零,由此判断是线路中存在断路故障。沿着线路进行检查,使用短接法依次短接各个导线连接点和开关触点,当短接到某一段线路时,灯具恢复点亮,说明断路故障就在该段线路上。仔细检查该段线路,发现是由于导线在穿过舱壁时,因长期受到挤压和摩擦,导致导线绝缘层破损,内部导线断裂。

  • 维修过程:将破损的导线部分剪掉,重新连接好新的导线,并做好绝缘处理。然后再次通电测试,所有灯具均恢复正常点亮,故障排除。在维修完成后,对船舶照明系统的其他线路进行了全面检查,查看是否存在类似的安全隐患,并对导线的固定和防护措施进行了加强,以防止类似故障的再次发生。

(三)电子设备故障维修


  • 故障现象:船舶的导航雷达显示屏上出现杂波干扰,图像模糊不清,无法正常显示目标信息。

  • 故障诊断:首先使用示波器检查雷达发射机的输出信号波形,发现波形正常,说明发射机工作正常。接着检查接收机的输入信号波形,也未发现异常。然后怀疑是信号处理电路存在故障,采用替代法,将信号处理电路板上的一些关键芯片依次用新的芯片替换,在替换到某一个中频放大器芯片时,雷达显示屏上的图像恢复清晰,杂波干扰消失,确定该芯片就是故障源。

  • 维修过程:将损坏的中频放大器芯片从电路板上拆除,更换为同型号的新芯片,并确保焊接牢固。更换芯片后,对雷达进行全面的调试和校准,包括调整发射功率、接收灵敏度、扫描范围等参数,使雷达恢复到正常的工作状态。经过海上航行测试,雷达能够准确地显示目标信息,图像清晰稳定,故障排除。

三、维修后的测试与验收

(一)功能测试


在完成船舶电气系统的故障维修后,首先要进行功能测试,以确保设备或系统能够正常运行并满足其设计功能要求。


  • 设备启动与停止测试:对于各种电机、泵浦、风机等设备,要进行多次启动和停止操作,检查设备的启动是否平稳、迅速,停止是否可靠、无异常冲击。观察设备在启动和停止过程中的声音、振动、电流等参数是否正常,确保设备的机械和电气部分均能正常工作。

  • 负载测试:在设备正常启动后,逐渐增加负载,观察设备在不同负载条件下的运行情况。例如,对于电机,要测量其在额定负载、超载等情况下的电流、转速、温升等参数,检查电机是否能够稳定运行,输出功率是否满足要求,并且在超载运行时是否有过载保护装置动作。对于其他电气设备,如变压器、变频器等,也要进行相应的负载测试,检查其在负载变化时的性能稳定性和可靠性。

  • 控制功能测试:如果电气系统涉及到各种控制功能,如自动控制、遥控、联锁等,要对这些控制功能进行全面测试。例如,测试船舶的自动化电站系统,检查其是否能够根据负载的变化自动启动或停止发电机组,实现机组之间的自动切换和并车运行,以及各种保护功能是否正常,如过流保护、欠压保护、逆功率保护等。对于一些遥控设备,要测试其遥控距离、遥控操作的准确性和可靠性,确保在船舶的不同位置都能够方便、快捷地对设备进行控制。

(二)性能测试


除了功能测试外,还需要对维修后的船舶电气系统进行性能测试,以评估其工作性能是否达到或优于维修前的水平。


  • 电气参数测量:使用专业的仪器仪表测量电气设备的各项电气参数,如电压、电流、功率因数、频率等,并与设备的技术规格书或维修前的测量数据进行对比。例如,对于船舶的电力系统,要测量各配电箱、配电柜的输出电压和电流,检查电压是否稳定在额定值范围内,电流是否均衡分配到各个负载支路,功率因数是否符合要求等。对于电子设备,要测量其输入输出信号的幅度、频率、相位等参数,确保信号处理的准确性和稳定性。

  • 效率测试:对于一些耗能较大的电气设备,如电机、变压器等,可以进行效率测试,以评估其能源利用效率。通过测量设备的输入功率和输出功率,计算出设备的效率,并与相关标准或维修前的效率值进行比较。如果发现效率明显降低,需要进一步分析原因,可能是由于维修过程中某些部件的安装不当、润滑不良或存在其他潜在故障,需要及时进行调整或修复,以提高设备的能源利用效率,降低船舶的运营成本。

  • 可靠性测试:为了检验维修后的电气系统在长期运行过程中的可靠性,可以进行可靠性测试。可靠性测试的时间和方法可以根据设备的重要性和实际情况确定,一般可以采用连续运行测试或模拟实际工况的循环测试。在测试过程中,要密切关注设备的运行状态,记录出现的任何异常情况或故障信息,分析故障原因,并评估维修后的系统可靠性是否满足船舶的航行安全和正常运营要求。

(三)安全检查


在维修后的船舶电气系统投入使用前,必须进行严格的安全检查,以确保系统不存在任何安全隐患,保障船舶人员和设备的安全。


  • 绝缘电阻检查:使用兆欧表再次测量电气设备的绝缘电阻,包括电机绕组与外壳之间、变压器绕组与铁芯之间、电缆线芯与屏蔽层之间等部位的绝缘电阻,确保绝缘电阻值符合相关安全标准要求。如果绝缘电阻值过低,可能会导致漏电、短路等安全事故,必须查明原因并进行修复,直至绝缘电阻合格为止。

  • 接地检查:检查电气设备的接地是否良好,接地电阻是否符合要求。船舶电气系统的接地是保障人员安全和设备正常运行的重要措施,所有金属外壳的电气设备都必须可靠接地。通过测量接地电阻,确保接地系统的有效性,防止因设备漏电而造成人员触电事故。同时,检查接地导线的连接是否牢固,有无松动、断裂等现象,如有问题应及时进行处理。

  • 保护装置检查:对电气系统中的各种保护装置,如熔断器、断路器、漏电保护器等进行检查,确保其动作可靠、灵敏。可以通过模拟过载、短路、漏电等故障情况,测试保护装置是否能够及时动作,切断电源,保护设备和人员安全。如果发现保护装置存在故障或动作异常,必须及时进行维修或更换,确保保护装置在关键时刻能够发挥作用。

  • 防爆检查(如有必要):对于一些在危险区域(如油轮的货油舱、化学品船的液货舱等)使用的电气设备,要进行防爆检查。检查电气设备的防爆等级是否符合要求,防爆外壳是否完好无损,密封性能是否良好,以及防爆接线盒、电缆引入装置等部件是否符合防爆标准。确保在危险环境下,电气设备不会产生电火花或高温,引发爆炸或火灾事故。


通过以上全面的测试与验收工作,确保维修后的船舶电气系统能够安全、可靠、高效地运行,为船舶的航行提供有力的电气保障。


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