船舶应急发电机起动装置故障分析与管理要点

船舶应急发电机起动装置故障分析与管理要点

                                   龚璐

                 江南造船（集团）有限责任公司 201913

摘要：船舶在正常运行过程中，一旦出现故障情况，会及时启用应急发电系统，保证船舶关键控制部分的正常运行，防止出现严重的安全问题。但同时，在船舶的长期使用过程中，一旦缺少有效的检测和维护工作，应急设备也可能出现一定的故障情况，从而造成严重的影响，不利于工作的正常落实。本文将对船舶应急发电机起动装置的故障情况进行分析，具体阐述船舶故障情况的管理要点。

关键词：船舶；应急发电机；起动装置；故障分析；管理

0引言

   船舶应急发电机的主要作用是在船舶电力系统出现故障后启用保证机械设备、通讯导航等领域保持正常运行的关键设备，只有应急发电机保持良好的状态，能够及时启用，才能够对船舶的运行提供足够的保障，防止出现严重的问题情况。而在日常的使用过程中，由于多种因素的共同影响，应急发电机的起动装置很容易出现一定的故障情况，为此，应加强对装置的管理工作，解决潜在的问题情况。

1船舶应急发电机起动装置故障分析

1.1起动装置的组成与工作原理

船舶应急发电机起动装置是保证船舶在主电源失效时能迅速提供电力的关键设备，其主要组成部分包括电池组、启动电机、控制系统、继电器以及安全保护装置等。在起动装置工作过程中，需要协同多个系统，确保在紧急情况下快速、安全地启动应急发电机。

首先，在应急发电机启动过程中，电池组需要提供足够的电流，驱动启动电机将机械能传递到发电机的发动机上。启动电机通常是一个高扭矩的电动机，通过齿轮与发电机的飞轮相连，以实现高效率的能量转换，启动电机在接收到控制系统发出的启动信号后，驱动飞轮转动，从而带动发动机的曲轴旋转，引发整个发动过程。控制系统是起动装置中的大脑，负责接收各种传感器信号并作出相应的指令，在控制系统中，存在一个或多个微处理器，用于监控发电机的状态，能够在检测到主电源故障时自动启动应急发电机。继电器作为电气元件，能根据控制系统的指令，迅速完成电路的接通与断开，控制电流的流向，保证电路的安全运行。安全保护装置则确保在发生电路短路、过载、温度过高等异常情况时，能迅速采取保护措施，防止设备损坏，确保船舶的安全。总之，船舶应急发电机起动装置的设计和组成必须考虑到其在极端条件下的可靠性和响应速度，确保其在关键时刻发挥作用，为船舶提供稳定和安全的电力支持。

1.2故障类型与诊断方法

在船舶的运行过程中，船舶应急发电机起动装置很容易受到多种因素的影响，导致故障的发生，故障情况很可能与电气系统、机械部件或是控制系统相关联，只有充分了解故障类型，查明故障原因，才能够做好诊断及管理工作。

首先，电气系统故障主要包括电池故障、继电器故障和接线问题。电池可能因为老化、维护不足或环境因素而失效，导致无法提供足够的启动电流。继电器故障则可能由于机械磨损、电接触不良或线圈损坏引起，导致无法有效地控制电流的流向，接线方面，断线、松动或腐蚀都会阻碍电流的正常传递。在电气系统的诊断中，可以应用电压表和电流表检测电池的电压和电流，确保相关数据在规定的范围内。继电器可以通过测量其控制和负载端的电压来检查[1]。

其次，机械部件的故障情况主要原因有启动电机和传动系统方面的问题，一般来说，在长时间的使用过程中，机械部件都可能因为磨损、过热或内部短路而失效。在机械故障的诊断过程中，主要通过声音分析和部件检查对机械故障进行管理，一旦发现摩擦声或敲击声等噪音情况，可以及时对相关位置进行检查，发现机械部件的故障情况。

此外，传感器失效、控制器编程错误或通讯故障都是控制系统可能产生的故障情况。其中传感器故障情况会使数据输入错误，影响系统的决策，软件更新不当或配置错误可能引起控制器编程错误。而通信故障则可能引起控制系统与其他系统间的数据交换问题。在控制系统的诊断过程中，需要使用专用的诊断工具和软件，以读取来自传感器和执行器的数据。同时，还应检查控制器的日志文件和错误代码，迅速定位问题源。

1.3影响因素分析

在船舶正常的运行过程中，可能受到多方面的影响，使船舶出现故障情况，通过对影响因素的有效分析，能够及时对相关因素进行控制，防止故障情况造成严重的影响。

首先，环境因素是影响起动装置，导致装置故障的主要因素，在低温条件下，电池的输出能力会明显下降，影响其启动性能。同时，高温环境可能加速电路板和其他电气部件的老化，增加故障率。在高湿度环境下，还可能导致电气部件的腐蚀，使相关部件绝缘性能下降，从而引发短路或电气故障问题。

其次，在缺乏定期的检查和保养的情况下，很容易增加故障发生的概率，不正确的维护操作也可能损伤设备，引起意外的故障。同时，随着使用时间的增加，船舶应急发电机起动装置的各个部件都会逐渐老化，进而逐步降低设备的可靠性和性能，使之更容易出现故障问题。

此外，由于当前的船舶装置使用电子或智能控制，不及时更新软件和固件可能导致系统无法正确执行最新的操作命令或无法兼容新的硬件，进而导致装置的异常。同时，在操作人员不熟悉操作流程或忽视操作规程的情况下，可能造成装置的运行损伤，为故障的产生埋下隐患。

要有效管理这些影响因素，就要建立全面的监测和维护体系，定期检查环境条件和设备状态，并根据设备使用手册进行适当的维护。并且定期对老化的部件问题进行管理，防止问题情况继续发展，造成深刻的影响。

图1 船舶应急发电机工作原理图

2船舶应急发电机起动装置常见故障

2.1电池电量不足或损坏

一般来说，船舶应急发电机的起动装置需要依靠一定的电能启动机械装置，使发电机发挥作用，而在长期的使用或缺失维护的情况下，一旦出现电池电量不足或损坏的情况，就会出现故障。这种故障处理较为容易，但十分常见，在关键节点很容易产生不良影响。一般来说，外界因素影响，电池老化短路等问题都会造成电池的故障，在诊断过程中，可以使用多用电表测量电池在不同状态下的电压初步判断电池的健康状况。同时，可以进行负载测试，评估电池在实际工作条件下的表现。

其次，电池电量不足或损坏情况不仅会导致装置启动失败，还可能导致电源系统的不稳定，影响船舶的正常操作。一旦发现此类问题，应立即对电池进行充电。同时，为预防电池电量不足或损坏，应定期进行电池维护，避免过度放电和过度充电，还应定期清洁电池接触点，防止腐蚀。在较冷的环境中使用电池时，应适当采取保温措施，减少外界环境对电池的影响。

2.2启动电机故障

启动电机是应急发电机起动装置中的核心，主要将电池的电能转化为机械能，驱动发电机的发动机启动。然而，启动电机本身也可能发生故障，一般来说，启动电机的故障可以分为机械故障和电气故障两大类，机械故障包括齿轮磨损、轴承损坏或启动电机内部的机械卡滞。电气故障则涉及启动电机的电气线路，如绕组短路、接触不良或继电器故障，一旦出现故障，会导致启动电机难以接收到正确的启动信号，影响启动电机的正常运行。

在电机故障的检测中，可以使用万用表测量电机绕组的电阻，查看是否存在断路或短路现象。对于机械故障，通常需要拆卸启动电机检查其内部的齿轮和轴承，观察是否有明显的磨损或损坏。一旦检测到启动电机的故障，应尽快进行修理，更换磨损的齿轮、轴承或修复电机绕组[2]。在某些情况下，如果修理成本过高或损坏严重，则需要更换整个启动电机。为了预防启动电机故障，应定期检查电机的电气性能和机械状态，保证电机内部清洁并涂抹适量的润滑油以减少磨损。

2.3电控单元故障

   电控单元（ECU）是船舶应急发电机起动装置中的一个关键组成部分，通过电控单元，可以有效控制应急发电机进行启动、关闭和问题情况切断等工作。一般来说，电控单元的运行主要由软硬件两大系统保证，软硬件方面的错误都会导致电控单元的故障。一般来说，软件的不兼容或漏洞都会导致系统运行不稳定，产生故障问题，而在硬件方面，电路板损坏、连接故障或传感器和执行器的故障都是可能产生的主要情况。在诊断过程中，应充分检查和分析ECU的软件日志，寻找可能的错误代码或异常信息。一旦发现ECU存在问题，应立即进行检查维修，进行软件升级，并及时更换损坏的硬件。同时，为防止后续工作中再次出现故障情况，可以定期做好系统的检查和维护工作，并制定相关的操作规程，防止对正常的装置运行造成影响[3]。

3船舶应急发电机起动装置故障管理要点

3.1建立故障管理与预防方案

在实际进行故障管理的过程中，应当切实根据故障情况建立管理与预防方案，提升管理效果，更加全面地对故障情况进行控制，防止故障对管理工作造成严重的影响。

首先，应根据制造商的建议和国际标准，设定检查和维护的时间表，加强电池组、启动电机、继电器、控制系统和安全保护装置的检查，及时发现问题情况。同时，由于船舶操作环境的多样性，特别是温度和湿度的变化，对设备的影响尤为显著，在极端天气条件下，应适当采用管理措施，如采用温度控制系统保护电池不受低温或高温影响，使用防潮措施防止高湿度造成的腐蚀。

其次，为使问题情况得到及时有效的维护，操作和维护人员必须经过充分的培训，了解所有设备的操作规程和故障应对措施，为保证培训效果，不仅应当对正常操作方面进行培训，还应对相关人员的应急操作能力进行培训，使故障信息得到及时有效的管理。同时，对于关键的部件，如电池和启动电机等，必须保证有足够的备件供应，备件应存放在易于访问且环境条件适宜的地方，以便在需要时能够快速更换，减少设备的停机时间。

此外，随着技术的发展，旧的设备和系统可能不再能满足当前的操作需求或安全标准，应定期评估并升级软硬件系统，有效减少由于过时的技术造成的故障。同时，每次故障发生后，应详细记录故障情况，以及时解决当前的故障，为未来的故障预防提供数据支持。

3.2故障响应与恢复程序设置

一旦在装置使用过程中出现故障情况，就会造成严重的影响，为及时对故障情况进行处理，应当有效建立故障响应与恢复程序，使故障问题在发现后得到及时管理。为此，首先，船舶应配备自动故障检测系统，实时监控起动装置的关键性能指标，如电池电压、电流、启动电机的状态等。一旦检测到异常，系统应自动触发警报，并通知船舶控制中心和维护团队。接到故障警报后，技术人员应立即进行初步诊断，确定故障的性质和可能的原因[4]。这一阶段，技术人员应利用远程诊断工具和现场检查，收集更多相关信息，如错误代码、操作日志、传感器数据等，并根据初步诊断的结果，执行进一步的检查。

其次，一旦故障部分被确定和隔离，技术团队应根据故障的类型和严重性进行修复，替换损坏的部件、调整配置并重启系统。对于复杂的故障，应当联系厂家，得到厂家的支持和协助。同时，在修复完成后，必须进行全面的系统测试，以确保所有部分都恢复到正常工作状态。

此外，应当对故障响应过程进行审查，并将经验教训反馈给相关人员，通过这种方式，所有相关方都可以从每次故障中学习，提高未来应对类似情况的能力。

3.3完善故障数据分析模式

一旦发现故障信息，通过合适的管理工作可以及时解决，防止故障情况发展，但同时，也应当积极做好故障的预防工作，尽可能减少导致故障的可能因素，降低故障影响。为此，每次进行故障修复后，应当对故障数据进行具体分析和评估，根据评估结果制定相应的管理和预防措施，从而提升故障管理的效果。

首先，应建立一个全面的数据收集系统，自动记录所有关键操作参数和故障发生时的具体情况，不限于启动次数、电池电压、电流值、温度读数以及启动失败的具体时间点。同时，应对所有维护活动的细节进行记录，方便后期查阅。

其次，应使用现代数据分析工具，如故障树分析（FTA）、根本原因分析（RCA）和趋势分析对故障数据进行具体分析，使技术团队深入了解故障发生的内在原因，并评估故障对整体系统性能的影响。同时，应通过对比设备的历史性能数据和制造商的性能标准，及时发现明显的偏差或性能下降趋势，从而在问题变得严重之前进行干预。最后，应基于分析结果，制定针对性的持续改进计划，同时做好操作和维护团队的定期培训工作，使之形成一个反馈循环，长期有效地提高故障维护的实际效果。

结论：总而言之，面对船舶应急发电机起动装置的故障情况，应当积极做好故障的分析和管理工作，制定管理策略，防止故障情况对装置的正常应用造成影响，同时，也应当根据故障信息适当调整管理策略，明确管理要点，从而长期有效地对起动装置的故障情况加强管理，保证管理工作的实际效果。

参考文献：

[1]谢浩武.船舶应急发电机启动故障分析[J].珠江水运,2023,(08):70-74.

[2]吕运,刘峰,谢锦涛.某船舶柴油机进水故障应急处理及启示[J].机电技术,2022,(05):77-79+87.

[3]刘峰,吕运,王艺.船舶主机气动控制系统的工作原理及常见故障分析[J].机电技术,2022,(04):80-82+101.

[4]张博山,乔显辉.全电力推进船舶的运行维护与管理[J].机电设备,2022,39(04):12-19.