側(cè)推器主電機(jī)自動(dòng)停機(jī)故障

船舶側(cè)推器結(jié)構(gòu)緊湊，控制系統(tǒng)復(fù)雜，其故障排查處理頗為棘手。某遠(yuǎn)洋拖船共配置2臺(tái)艏側(cè)推器和1臺(tái)艉側(cè)推器，均為南京某公司生產(chǎn)的NCT165型電力驅(qū)動(dòng)液壓伺服變距式側(cè)推器，單機(jī)功率680kW。某日，該船靠碼頭期間，3臺(tái)側(cè)推器均在運(yùn)行，其中前艏側(cè)推器主電機(jī)突然自動(dòng)停機(jī)而無任何報(bào)警，風(fēng)機(jī)、油泵也未停止運(yùn)行，檢查各控制柜均無明顯異常，只有機(jī)旁啟動(dòng)柜內(nèi)斷路器QF1主觸點(diǎn)處于斷開狀態(tài)。重啟前艏側(cè)推器主電機(jī)，恢復(fù)正常運(yùn)行，之后該側(cè)推器運(yùn)行時(shí)又出現(xiàn)這種故障。一、故障排查1、排除主電源故障該船3臺(tái)側(cè)推器主電源(AC380V，50Hz)由主機(jī)軸帶發(fā)電機(jī)提供，且每臺(tái)側(cè)推器主電源可互換使用。將前艏側(cè)推器常用主電源與另外2臺(tái)側(cè)推器主電源互換后，其他2臺(tái)側(cè)推器依然運(yùn)行良好，但前艏側(cè)推器故障依舊，基本排除主電源故障。2、排除主電機(jī)過載、主斷路器故障圖1主電機(jī)主電路前艏側(cè)推器主電源電路(見圖1)簡單明了，主電機(jī)電源經(jīng)過斷路器QF和QF1的主觸點(diǎn)至側(cè)推器主電機(jī)，因此主電機(jī)停機(jī)通過斷開斷路器QF或QF1主觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。斷路器QF手動(dòng)操作，無合閘線圈，只能手動(dòng)合閘。其平時(shí)處于合閘狀態(tài)，只有當(dāng)主電機(jī)發(fā)生過載故障時(shí)線圈MX得電，斷路器主觸點(diǎn)斷開，主電機(jī)停機(jī)并發(fā)出報(bào)警。圖2主電機(jī)停機(jī)控制電路原理斷路器QF1(見圖2)內(nèi)有合閘線圈XF，失壓分閘線圈MN，儲(chǔ)能線圈M和副觸點(diǎn)QF1-QF1，主電機(jī)正常啟/停機(jī)、緊急停機(jī)、應(yīng)急啟/停機(jī)、其他異常停機(jī)(如油泵電源開關(guān)脫扣)等均通過控制斷路器QF1實(shí)現(xiàn)。由于斷路器QF主觸點(diǎn)未斷開且無報(bào)警，拆檢斷路器QF和QF1未發(fā)現(xiàn)異常，換新斷路器QF1(正好有備件)后故障依舊，基本排除主電機(jī)過載故障或斷路器QF和QF1本身故障。3、排除主電機(jī)、自耦變壓器故障檢查測量主電機(jī)、自耦變壓器各相間絕緣和對地絕緣等，未發(fā)現(xiàn)異常。經(jīng)認(rèn)真觀察，側(cè)推器在運(yùn)行及突然停機(jī)時(shí)，主電機(jī)的電流電壓值無異常變化，基本排除主電機(jī)、自耦變壓器故障。4、排除應(yīng)急停機(jī)、緊急停機(jī)、異常停機(jī)等故障圖3斷路器QF1控制原理由主電機(jī)停機(jī)控制電路原理和斷路器QF1電氣原理(見圖3)可知，當(dāng)繼電器K42.4線圈失電時(shí)，至QF1線圈的K42.4常開觸點(diǎn)斷開，QF1失電，QF1主觸點(diǎn)斷開，主電機(jī)停機(jī)。使繼電器K42.4線圈失電的情況包括以下3種情況(假設(shè)各元器件和線路接線均正常):(1)按下機(jī)旁的應(yīng)急停機(jī)按鈕SB42.4時(shí)，發(fā)出報(bào)警，繼電器K42.4線圈失電。(2)按下機(jī)旁或駕駛臺(tái)的緊急停機(jī)按鈕時(shí)，發(fā)出報(bào)警，繼電器K41.6線圈失電，K41.6常開觸點(diǎn)斷開，繼電器K42.4線圈失電。(3)根據(jù)側(cè)推器控制柜內(nèi)的PLC主電機(jī)異常停機(jī)程序，油泵電源開關(guān)脫扣時(shí)發(fā)出報(bào)警，PLC輸出停機(jī)信號(hào)，繼電器K57.52線圈得電，K57.52常閉觸點(diǎn)斷開，繼電器K42.4線圈失電。由于無任何報(bào)警，且油泵未停止運(yùn)行，檢查并緊固相關(guān)電路的接線，無明顯松脫現(xiàn)象;檢查并更換相關(guān)電路上的元器件，如K45.8，K57.52，K41.6，K42,4等，試機(jī)后故障依然存在。基本排除應(yīng)急停機(jī)、緊急停機(jī)或異常停機(jī)(油泵電源開關(guān)脫扣)等回路異常。5、確定故障原因由于無故自動(dòng)停機(jī)時(shí)沒有任何報(bào)警，可基本確定該故障由停機(jī)回路異常引起。圖4駕駛臺(tái)主電機(jī)停機(jī)流程根據(jù)駕駛臺(tái)主電機(jī)停機(jī)流程(見圖4)可知，前艏側(cè)推器正常的停機(jī)流程為:

斷開駕駛臺(tái)主電機(jī)啟/停開關(guān)時(shí)，面板集線箱內(nèi)的PLC無輸出信號(hào)，經(jīng)過DP總線(通信線)至系統(tǒng)控制柜內(nèi)的PLC也無輸出信號(hào);

繼電器KA102線圈失電，側(cè)推器控制柜內(nèi)的KA102常閉觸點(diǎn)閉合;繼電器K45.8線圈得電，K45.8常開觸點(diǎn)閉合;側(cè)推器控制柜內(nèi)的PLC輸入并輸出信號(hào)，使繼電器K57.52線圈得電，K57.52常閉觸點(diǎn)斷開;

繼電器K42.4線圈失電，主電機(jī)停機(jī)。檢查相關(guān)接線并更換相關(guān)電路上的元器件，如駕駛臺(tái)主電機(jī)啟/停開關(guān)、繼電器KA102等，試機(jī)后故障依然存在。經(jīng)多次試驗(yàn)，側(cè)推器操作人員(船舶駕駛員)提示:

如果不操作側(cè)推器螺距，該故障不會(huì)發(fā)生;只有在向左或向右操作側(cè)推器螺距時(shí)，該故障才可能發(fā)生。輪機(jī)員親自操作側(cè)推器，確認(rèn)以上現(xiàn)象。隨著時(shí)間的推移，該故障發(fā)生的頻率越來越高，輪機(jī)員有更多機(jī)會(huì)觀察故障現(xiàn)象。經(jīng)仔細(xì)觀察，在發(fā)生該故障時(shí)，各控制箱內(nèi)元器件動(dòng)作情況為:

系統(tǒng)控制柜內(nèi)PLC(型號(hào)為西門子CPU314C-2DP)狀態(tài)指示燈SF和BF同時(shí)閃紅燈，繼電器KA102指示燈熄滅，側(cè)推器控制柜內(nèi)的繼電器K45.8指示燈亮，側(cè)推器控制柜內(nèi)PLC輸入和輸出停車信號(hào)點(diǎn)指示燈亮，繼電器K57.52指示燈亮，繼電器K42.4指示燈熄滅，斷路器QF1主觸點(diǎn)斷開，主電機(jī)停機(jī)。經(jīng)查找相關(guān)資料和咨詢得知，SF亮紅燈表示系統(tǒng)故障，BF亮紅燈表示通信故障，SF和BF同時(shí)閃紅燈，很可能由線路干擾引起。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，出現(xiàn)線路干擾的情況大多是控制系統(tǒng)的接地出現(xiàn)問題，檢查各系統(tǒng)的接地，并未發(fā)現(xiàn)異常。圖5系統(tǒng)控制柜電路查看系統(tǒng)控制柜電路(見圖5)，系統(tǒng)控制柜內(nèi)PLC的電源和控制側(cè)推器螺距的電磁閥的電源接在同一電源回路上。經(jīng)實(shí)際測量監(jiān)控電源電壓，當(dāng)電磁閥不動(dòng)作時(shí)，PLC的電源電壓穩(wěn)定在DC23V左右;

在電磁閥通電的瞬間，PLC的電源電壓瞬間最低降至DC16V，遠(yuǎn)低于PLC正常工作所要求的電壓值。如果低電壓持續(xù)時(shí)間很短，PLC尚能繼續(xù)正常工作;

如果低電壓持續(xù)時(shí)間稍長，PLC將會(huì)出現(xiàn)瞬間異常，可能處于開機(jī)初始狀態(tài)，輸出停機(jī)信號(hào)，使側(cè)推器停機(jī)。這為故障偶爾發(fā)生作出解釋。二、故障處理圖6電源隔離模塊加裝原理圖7電源隔離模塊根據(jù)設(shè)備產(chǎn)商的指導(dǎo)，在側(cè)推器總控制箱內(nèi)引1路DC24V電源，并加裝1只電源隔離模塊(見圖6和7)，型號(hào)為PＲODCDC240W24V10A，作為3臺(tái)側(cè)推器的控制PLC電源，并做好該電源隔離模塊的接地。再次試機(jī)，3臺(tái)側(cè)推器均運(yùn)行穩(wěn)定，主電機(jī)未再發(fā)生自動(dòng)停機(jī)故障。三、結(jié)論(1)本文故障原因較少見，在排查故障時(shí)走了很多彎路。輪機(jī)員雖然在設(shè)備廠商的指導(dǎo)下排查、處理故障，也花去將近半年時(shí)間。(2)現(xiàn)在船舶上各種工控系統(tǒng)普遍使用PLC或PC等模塊，在電路設(shè)計(jì)和布局時(shí)，應(yīng)盡量避免與電磁閥、繼電器、電機(jī)、電容、