導(dǎo)讀

　　試航是新造船舶各系統(tǒng)和設(shè)備聯(lián)調(diào)的重要階段，旨在檢驗船舶各項性能指標是否滿足設(shè)計要求、各設(shè)備是否正常運行、各輔助系統(tǒng)以及舾裝設(shè)備的布置是否合理。

　　在試航過程中往往會遇到各種不同的問題，比如某些性能參數(shù)不達標，或者設(shè)備運行故障，或者無法滿足操作要求等等，這些問題必須在試航階段解決好。

　　本文以某船在試航階段發(fā)生的故障為例，對該故障的發(fā)生、檢查和解決過程進行分析說明。

　　一、問題發(fā)現(xiàn)

　　某船在進行主機遙控試驗階段，當車鐘由半速倒車推到全速正車時，主機遙控面板出現(xiàn)主機滑油泵壓力低報警，并進一步觸發(fā)主機停車，同時機艙報警監(jiān)測面板出現(xiàn)了 4 組低壓報警，即主冷卻海水壓力低、低溫淡水壓力低、高溫淡水壓力低、主機滑油壓力低。

　　此狀況持續(xù)時間約 50 s(共出現(xiàn) 2 組波谷低壓報警)，50 s 后所有報警消除，系統(tǒng)恢復(fù)正常，報警曲線如圖1所示。

　　通過查閱報警監(jiān)測歷史記錄，未發(fā)現(xiàn)主機滑油備用泵轉(zhuǎn)換報警，其他幾組泵的備用泵轉(zhuǎn)換報警也未激活，可以判定報警所涉及的幾組備用泵都未實際啟動。

　　隨后調(diào)取的集控室視頻監(jiān)控，確定這幾組備用泵確實沒有啟動 [1]。

　　4 組壓力低同時報警引起試航團隊的重視，這 4 個報警涉及到主海水系統(tǒng)、主滑油系統(tǒng)、高溫水系統(tǒng)、低溫水系統(tǒng)，都是船舶的重要系統(tǒng)，涉及到試航安全，必須盡快查明原因。

　　但 4 個系統(tǒng)相互獨立，為何能同時觸發(fā)報警?該從何處入手查找原因?

　　經(jīng)過短暫會議討論，決定從設(shè)備、電氣以及控制方面逐步排查。

　　二、設(shè)備方面檢查

　　4 組不同泵的同時報警，泵本身出現(xiàn)故障的可能性比較低，考慮到這 4 個系統(tǒng)都跟主機有直接關(guān)聯(lián)，因此首先對主機進行檢查。

　　但在主機正常運行后檢查各個參數(shù)均無異常，各冷卻水管路進出口壓力、主滑油進出口壓力均在合理范圍內(nèi)。

　　主機服務(wù)工程師表示主機本身并不會影響這些泵的運行，也不存在干擾泵運行的因素。

　　秉著謹慎的態(tài)度，隨后對這幾臺泵及其電動機(以下稱馬達)進行了檢查，確認涉及到的主海水泵、主滑油泵、高溫淡水泵和低溫淡水泵均能正常運行，泵進出口壓力值也在正常范圍內(nèi)，與離心泵Q-H 曲線一致 [2]，泵的葉片正常，馬達接線端子牢固，啟動無異響。

　　接著又對壓力傳感器進行檢查，通過手搖泵現(xiàn)場做壓力試驗，確認各傳感器的壓力均在正常范圍內(nèi)，可以排除傳感器故障 [3]。

　　檢查數(shù)據(jù)如表 1 所示，可以判斷這幾個系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備和傳感器本身無異常，排除設(shè)備本體故障造成的報警原因。

　　三、 電氣和控制系統(tǒng)檢查

　　各設(shè)備均從主配電盤供電，經(jīng)檢查，各開關(guān)工作正常，接頭無松動，這 4 個配電盤開關(guān)無關(guān)聯(lián)，同時故障的可能性較低，且為何只有這 4 個配電盤開關(guān)同時故障?

　　為進一步查找原因，試航團隊在確認試航區(qū)域安全后，再次進行了上次的遙控試驗操作過程，即車鐘由半速倒車推到全速正車。

　　同樣的報警再次出現(xiàn)，證明這并非偶發(fā)性報警，試航團隊將目光放在了控制系統(tǒng) [4]。

　　發(fā)出報警的壓力開關(guān)和傳感器分別從監(jiān)測系統(tǒng)的不同模塊輸入，不同模塊同時出現(xiàn)問題的概率非常小，而機艙報警監(jiān)測系統(tǒng)在停車瞬間也未監(jiān)測到本身故障，初步可以排除誤報警的可能性。

　　既然不是誤報警，那可以假設(shè)這些報警是真實發(fā)生了，難道 4 臺泵真的發(fā)生故障而停止工作?

　　由于前兩次故障停機的時候大家都將目光放在了集控室和主機，并沒有監(jiān)控這 4 臺泵的實際運行情況，不確定是否真的停泵，而試航團隊也不愿意冒險再做第三次試驗。

　　因此還是從報警監(jiān)測系統(tǒng)入手，在之前的報警曲線圖中加入了當時幾臺泵的運行信號，發(fā)現(xiàn)泵在壓力驟降前所有運行信號同時消失，約 20 s 左右再次監(jiān)測到運行信號，也就是說這些泵突然停泵，之后又陸續(xù)起泵，相關(guān)曲線如圖 2 所示，這也驗證了之前的假設(shè)，即這些泵確實發(fā)生了停泵故障。

　　▲圖 2  泵運行信號

　　新的問題隨即產(chǎn)生：

　　是什么導(dǎo)致了泵的短暫停止后又恢復(fù)運行?

　　為什么主泵停止運行后，備用泵未按照電站管理系統(tǒng)的控制邏輯進行備用泵切換?

　　為什么這些泵是逐步恢復(fù)運行狀態(tài)而不是同時恢復(fù)?

　　以主滑油泵為切入點，仔細研究該泵馬達的控制原理圖，如圖 3 所示。

　　▲圖 3 電氣線路圖

　　當船舶備車時，船員通過開關(guān) SB1 手動起動主馬達，K282.1 和觸點 K3 閉合，但為便于管理，船員將主馬達的開關(guān) S25 打到備用狀態(tài)，即 SA1 在 Standby 位置，此時 K3 觸點斷開，主馬達僅靠 PLC 的 K282.1 觸點鎖定在運行狀態(tài)。

　　備用馬達處于備用狀態(tài)，即 SA1 在 Standby 位置，該馬達可以通過 PLC 的 K282.1 觸點閉合來實現(xiàn)備用起動。

　　由此可以看到，無論主馬達運行狀態(tài)的保持信號還是備用馬達的切換信號均來自 PLC。

　　由此進一步推斷，電站管理系統(tǒng)的 PLC 可能出現(xiàn)了故障。

　　經(jīng)查，主配電盤內(nèi)共有 5 個 PLC 分別用于控制 5 組泵起停和備用泵切換，分別是 2 臺主滑油泵、2 臺液壓油泵、2 臺高溫淡水泵、3 臺主海水泵、3 臺低溫淡水泵、2 臺甲板水封泵。

　　那究竟是什么故障導(dǎo)致所有 PLC 同時動作呢?

　　進一步檢查發(fā)現(xiàn)，PLC 有兩路 DC 24V 電源，一路是 PLC 及 PLC 信號輸入回路電源，另外一路是 PLC 信號輸出回路電源。

　　現(xiàn)場排查后確認供電線路接線正常，但其中 PLC 及 PLC信號輸入回路電源的保險絲發(fā)生了偏移。

　　經(jīng)過討論，現(xiàn)場技術(shù)人員做出大膽假設(shè)，偏移的保險絲，在船舶震動時出現(xiàn)了短暫斷路，造成了 PLC 模塊瞬間失電，此時主馬達失去 K282.1 的鎖定信號而停止運行，而備用馬達由于也無法獲得 K282.1 的備用泵起動信號而無法完成對泵的切換。

　　PLC 在短暫的失電后又恢復(fù)供電，所有原主運行的馬達根據(jù)電站管理系統(tǒng)的設(shè)計進入順序起動程序，又逐步恢復(fù)運轉(zhuǎn)。

　　該假設(shè)也解釋了上述的三個疑問，也符合機艙監(jiān)測系統(tǒng)記錄的報警信息和馬達運行狀態(tài)。

　　PLC 總供電回路上有兩個保險絲，拔下任意一個保險絲就能造成 5 個 PLC 的失電。

　　為進一步驗證，對當時報警的發(fā)生過程進行了模擬，即設(shè)定 1 號組合起動屏上的泵為主用泵，2 號組合起動屏上的泵為備用泵，同時調(diào)出監(jiān)測報警曲線圖，記錄曲線變化的形態(tài)。

　　準備結(jié)束后，拔出其中一個保險絲，結(jié)果發(fā)現(xiàn) 1 號組合起動屏上的主用泵同時停泵，隨即將保險絲復(fù)位，經(jīng)過延時，主用泵又先后起泵運行，試驗了兩次，監(jiān)測報警系統(tǒng)記錄的兩次試驗曲線基本一致且與初始報警曲線非常接近。

　　那為什么偏偏在做主機遙控試驗時產(chǎn)生了兩次報警呢?

　　分析遙控試驗的過程可以判斷，主機從半速倒車轉(zhuǎn)到全速正車的過程中，船舶會發(fā)生較大的震動，正是這個震動造成了保險絲的接觸故障，進而觸發(fā)了上述的報警。據(jù)此可以確認正是由于 PLC的供電保險絲問題導(dǎo)致泵組的停泵，進而引發(fā)主機停車。

　　船東、船檢全程參與以上試驗，并對試驗結(jié)果和導(dǎo)致本次故障的解釋給予認可。

　　最后，在排查主配電盤所有保險絲緊固程度結(jié)束后，試航船舶剩余交驗項目得以繼續(xù)。

　　四、結(jié)束語

　　試航過程實際上也是一個發(fā)現(xiàn)問題和改正問題的過程，遇到問題之后需要用科學的方法進行研判，同時也需要協(xié)調(diào)各專業(yè)、各部門甚至多個設(shè)備調(diào)試工程師共同參與，以便能快速解決問題并得到各方的認可。

　　本文所列案例以及解決過程僅提供一個參考和解決思路，對于一些看似復(fù)雜的問題也不必驚慌，往往是一些極小的細微之處所引發(fā)的連鎖反應(yīng)。

　　這也提醒我們在調(diào)試和安裝過程中需要嚴謹和認真，一個小疏忽或遺漏可能會帶來極大的麻煩。

　　參考文獻

　　[1] 趙久峰 . 某船主輔機海水冷卻系統(tǒng)進氣故障分析與排除 [J]. 中國修船 . 2017, 30(5) .

　　[2] 陳海泉 . 船舶輔機 [M]. 大連海事大學出版社 , 2010.

　　[3] 陳偉 . 離心泵工作范圍的確定 [J]. 流體機械 , 2005(7).

　　[4] 黃恒祥 . 船舶設(shè)計實用手冊 : 輪機分冊 [M]. 國防工業(yè)出版社 , 1999.

　　原創(chuàng)作者系：

　　大連船舶重工集團有限公司

　　萬東偉  唐傳安  李國濤  張金梁  何衛(wèi)東