某运输船应急发电机无法起动故障分析

某运输船应急发电机无法起动故障分析

郝强  薛阳  黄颖  徐珑菲

中国卫星海上测控部，江苏 无锡 214431

摘 要：本文主要对某型运输船应急发电机无法起动故障进行详细的研究，通过原理介绍和分析故障现象、原因和排查步骤，为该类型柴油机发电机启动系统的使用维修提供借鉴参考，降低因电力保障故障因素对船舶航行安全带来不良影响。

关键词：应急发电机  无法起动   故障分析

一、引言

     应急发电机组主要用于当船舶主配电板因故障跳闸或船用主发电机无法正常工作时，自动起动并通过应急配电板向船上主要设备应急供电，主电网恢复供电后能自动停机。应急发电机组的安全可靠运行对船舶运行安全起到至关重要的作用。

1 工作原理及原因分析

1.1 应急发电机起动原理

本船应急发电机组满足CCS《钢制海船入级规范 2012》及GB/T 13032-2010《船用柴油发电机组》的相关要求；采用增压、空空中冷进气系统，配备缸套冷却水、油底壳加热器，在加热器不打开时，机组可以在0℃顺利起动，打开油、水加热器并使用合适的燃油、滑油、防冻液时可以保证机组在-25℃以上起动；配备两套起动能源：DC24V蓄电池驱动电马达起动和手动弹簧马达起动，满足当应急发电机组因为某种原因未能自动起动时可以人工起动要求。

表1 机组基本技术参数

1 、电马达起动

    (1)手动模式  将机旁控制箱上的电源开关切换到“通”位置，工作模式开关切换到“手动”位置，将怠速/额定开关切换到“怠速”位置；按下“起动”按钮起动机组，机组将怠速运转，将怠速/额定开关切换到“额定”位置，待机组转速平稳并达到额定转速后，检查机旁控制箱上是否有报警，如有报警，需停机后排除故障再运行。

（2）自动模式  将工作模式开关切换到“自动”位置，机组将进入自动模式；机组如果没有故障，“备车状态”指示灯将亮，并有“备车”信号发送到配电板，此时如有自起动信号发给应急发电机组，此机组将自动起动； 在“自动” 模式下，“怠速/额定”开关将不起作用。

图1 柴油机机旁启动控制屏示意图

2、弹簧马达起动（重庆达林储能起动机）

人工通过弹簧马达盘动机构输入能量，由储能机构将这个能量储存起来。释放机构是起动机的操纵部分，拉动提升‘复位’手柄，释放杆回到‘复位’位置，此时即可进行储能操作。储能完成后，向‘起动’方向迅速推动释放杆，在释放能量的时候，使发动机起动。离合机构在盘动起动机的前两圈使飞轮驱动齿轮和发动机飞轮齿圈啮合，一旦发动机旋转，又使飞轮驱动齿轮退出啮合回到原位。

图2 弹簧马达启动机构

由于我船应急发电机带有两种起动机（电动和手摇储能），在使用电马达起动机时，手摇储能起动机的飞轮驱动齿轮必须处在和飞轮齿圈脱开的位置，即需保持起动机的释放杆处在‘起动’位置，否则储能起动机遭到严重破坏。为防止双起动的误操作，设置电马达和弹簧马达互锁微动开关，用于当释放杆处于‘复位’位置时              电马达被联锁，此时按动机旁控制箱“起动”按钮，机组不起动。

图2 手摇储能启动机构

某日，该船在清澜港口锚泊，上午接到港方通知准备停靠码头 。轮机部门在收到驾驶室备航指令后，组织人员按照进港部署要求对应急发电机进行自动起动试验。当在集控室切断主配电板“应急配电板供电”开关后，发现应急发电机起动失败。轮机长立即排人员到机旁检查后确认机旁各系统正常 ，在使用机旁控制箱本地起动失败后，采用手动弹簧马达成功起动，机组运行正常。受进清澜港潮水时机和航道狭长影响最后采用机旁人工值守，如遇紧急情况听令合闸方式靠码头 。本文主要分析应急发电机起动控制系统 ，查清故障原因并准确定位故障 ，为轮机管理人员处理相关故障提供参考。

1.2 原因分析

柴油机无法起动问题比较复杂，不仅涉及到起动线路，电子调速器，还有外部供油等问题。根据本机组故障现象，应急发电机采用弹簧马达起动柴油机后各运行参数均在正常范围内，说明柴油机各机构及弹簧马达均无故障。将蓄电池开关扳到“开/ON”位置；打开机旁控制箱面板上的电源开关到“通/ON”位置，检查控制箱上无报警项目。按下“试灯”按钮，检查各指示灯均正常。按下“自检”按钮，控制系统自检均无故障。

图3柴油机起动系统电气原理图（a）

图3.2 柴油机起动系统电气原理图（b）

结合起动系统电气原理图分析，导致无法起动的故障主要集中在电动马达起动控制系统上，造成电动马达无法运行可能有以下几种原因 ：

（1）起动蓄电池电压不足，导致电动马达力矩不足无法带动飞轮运转；

（2）起动马达主开关、接线端子故障，导致蓄电池与电动马达电路虚接或断路；

（3）紧急停车按钮触发导致GAC电子调速器故障；

（4）工作模式“手动/自动”旋转组合开关SA1、起动按钮SB1或停止按钮SB2开关故障；

    （5）机组运行继电器KA1故障

    （6）柴油机安全保护模块故障；

    （7）电马达和弹簧马达互锁微动开关故障

    （8）起动马达电磁开关、继电器故障

    （9）起动马达接触器故障

    （10）起动马达自身故障

2、故障排查与排除

2．1 故障排查

（1）检查起动蓄电池电压是否在规定电压值。我船蓄电池于3个月前刚更换免维护铅酸蓄电池，采用自动浮充电模式，充电装置运行正常无任何报警输出，电压表显示值26伏。打开蓄电池箱，用万用表实测正负极桩电压值26.1伏，“电眼”显示处于满电状态，电压满足起动要求。

（2）检查起动马达主开关、各接线端子是否存在虚接或断路。经目测、电压检测和接线端子螺丝紧固检查，所有端子未发现有松动、氧化、烧蚀等异常状况。

（3）检查柴油机转速保护模块故障；滑油压力过低报警为中国船级社CCS规范要求，而应急发电机组只有超速停机，其余情况均不能停机。我船采用的YD9019型转速模块（以下简称：模块）是由单片微机控制的检测转速的电子仪器，自最低量程至最高量程呈线性输出4-20mA电流信号，模块有一路常闭开关量输出和四路常开开关量输出，这些输出开关量可在不同转速状态下分别执行动作。

用万用表电压档检测模块CB4的103和170端子电压值26伏，说明模块未被触发。检测超速停机继电器KA29线圈未得电，常开触点正常断开，不存在向CU的48端子输入“超速停机”错误信号的可能。

图4 YD9019型转速模块

（4）检查位于弹簧马达上的互锁微动开关是否正常。

该开关主要用于控制“弹簧马达使用”继电器KA32是否得点电，当弹簧马达释放杆不在 “起动/TRIP”位置时，微动开关闭合，KA32得电，常闭触电断开用于切断电动马达启功控制电路，电马达处于联锁状态 。常开触点闭合向CU输入“弹簧马达处于使用状态”信号。用万用表电压档检测微动开关104和147端子电压值26伏，KA32线圈未得电，各触点正常。

（5）工作模式“手动/自动”旋转组合开关SA1、起动按钮SB1和停止按钮SB2工作是否正常。SB2停止按钮除向CU发出停机指令外，还与马达起动控制电路构成联锁关系，不可忽视。断开熔断器FU1和FU2，用万用表电阻档检测SA1、SB1和SB2各触点均正常。

（6）GAC电子调速器故障；转速传感器在飞轮齿圈上感应发动机的转速并发送一个脉冲电压信号到电子调速器，调速器与一个预置的参考信号进行比较，如果两信号间存在差别，调速器就会改变输往执行器的电流，从而控制油门大小来控制发动机转速。首先对执行机构进行检查，将213和214拆下后测得执行机构电阻值正确，再将这两根线接到24V电源后，执行机构“啪”一声推至最大油量，断电后“啪”一声推至最小油量。然后重点对GAC的停车输入信号进行检查，该信号主要由熔断器FU7、正常停车继电器KA7、紧急停车继电器KA8三部分串联组成，任何一个元器件触点断开都会导致柴油机无法起动。

   用万用表电压档直接对GAC的1、2端子测量电压值为26伏，GAC工作正常。

图5 GAC电子调速器

(7 )检查机组运行继电器KA1工作是否正常。KA1继电器与电马达起动构成成联锁，主要目的防止柴油机组在运行时，人为失误发出起动指令，导致设备和人身事故。用万用表电压档检测继电器KA1线圈未得电，常闭触点工作正常。

图6 弹簧起动马达连锁机构                             图7 弹簧起动马达

（8）检查起动马达继电器、电磁开关工作是否正常。用万用表电阻档检测起动马达继电器电阻值在正常范围，按下起动按钮SB1用万用表电压档检测起动马达继电器线圈的V1-和437端子未检测到电压，V1-和接触器KM1的437端子未检测到电压，V1-和KM1的V1+端子电压值为26伏，此时初步定位起动马达接触器KM1故障。

图8起动马达继电器                             图9 直流接触器KM1

（9）检查起动马达接触器KM1工作是否正常。按下起动按钮SB1，用万用表电压档检测KM1的112和104端子电压值26伏，KM1的V1+和437端子电压仍为26伏，说明KM1线圈得电后触点未吸合。用短接线将KM1的V1+和437端子短接后，柴油机顺利起动。

2．2 故障排除

故障定位后 ，发现该接触器为单极直流接触器，额定电流为50A，由于机舱主副柴油机均采用气起动，船备件库没有该型号接触器，为保障后续航行安全，采用将现有的额定电压为交流220V，额定电流60A的交流接触器KM2替代原来的KM1，具体方案为：在KM1的112和104端子接入直流24V继电器KA0作为中间继电器，KA0常开触点控制KM2线圈220V临时供电，将KM1的V1+和437端子接入KM2主触头。经手动起动和自动起动多次验证，应急发电机均可靠起动，故障顺利排除。

3、结束语

本文对应急发电机起动系统故障进行了分析介绍，作为设备管理人员 ，应重点做好平时使用频率低但又是关键设备的维护保养工作（如应急发电机，救生艇等）。虽然船舶电气设备所出现的故障是不可避免的，但是任何事情都有其规律，船舶电气设备所出现的故障处理对策基本是围绕故障诊断定位、故障原因分析以及故障的修理而展开。在方便船舶操作及维修人员的学习的同时，也帮助他们在实际操作中快速找出故障点，排除故障，从而保证船舶的安全航行。