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(yàn)船舶各項(xiàng)性能指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)要求、各設(shè)備是否正常運(yùn)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(huì)遇到各種不同的問題，比如某些性能參數(shù)不達(dá)標(biāo)，或者設(shè)備運(yùn)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(duì)該故障的發(fā)生、檢查和解決過程進(jìn)行分析說明。

　　一、問題發(fā)現(xiàn)

　　某船在進(jìn)行主機(jī)遙控試驗(yàn)階段，當(dāng)車鐘由半速倒車推到全速正車時(shí)，主機(jī)遙控面板出現(xiàn)主機(jī)滑油泵壓力低報(bào)警，并進(jìn)一步觸發(fā)主機(jī)停車，同時(shí)機(jī)艙報(bào)警監(jiān)測(cè)面板出現(xiàn)了 4 組低壓報(bào)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(jī)滑油壓力低。

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

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

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

　　4 組壓力低同時(shí)報(bào)警引起試航團(tuán)隊(duì)的重視，這 4 個(gè)報(bào)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(gè)系統(tǒng)相互獨(dú)立，為何能同時(shí)觸發(fā)報(bào)警?該從何處入手查找原因?

　　經(jīng)過短暫會(huì)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(shí)報(bào)警，泵本身出現(xiàn)故障的可能性比較低，考慮到這 4 個(gè)系統(tǒng)都跟主機(jī)有直接關(guān)聯(lián)，因此首先對(duì)主機(jī)進(jìn)行檢查。

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

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

　　秉著謹(jǐn)慎的態(tài)度，隨后對(duì)這幾臺(tái)泵及其電動(dòng)機(jī)(以下稱馬達(dá))進(jìn)行了檢查，確認(rèn)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(yùn)行，泵進(jìn)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(dá)接線端子牢固，啟動(dòng)無異響。

　　接著又對(duì)壓力傳感器進(jìn)行檢查，通過手搖泵現(xiàn)場(chǎng)做壓力試驗(yàn)，確認(rèn)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(gè)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(bào)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(dòng)，這 4 個(gè)配電盤開關(guān)無關(guān)聯(lián)，同時(shí)故障的可能性較低，且為何只有這 4 個(gè)配電盤開關(guān)同時(shí)故障?

　　為進(jìn)一步查找原因，試航團(tuán)隊(duì)在確認(rèn)試航區(qū)域安全后，再次進(jìn)行了上次的遙控試驗(yàn)操作過程，即車鐘由半速倒車推到全速正車。

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

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

　　既然不是誤報(bào)警，那可以假設(shè)這些報(bào)警是真實(shí)發(fā)生了，難道 4 臺(tái)泵真的發(fā)生故障而停止工作?

　　由于前兩次故障停機(jī)的時(shí)候大家都將目光放在了集控室和主機(jī)，并沒有監(jiān)控這 4 臺(tái)泵的實(shí)際運(yùn)行情況，不確定是否真的停泵，而試航團(tuán)隊(duì)也不愿意冒險(xiǎn)再做第三次試驗(yàn)。

　　因此還是從報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)入手，在之前的報(bào)警曲線圖中加入了當(dāng)時(shí)幾臺(tái)泵的運(yùn)行信號(hào)，發(fā)現(xiàn)泵在壓力驟降前所有運(yùn)行信號(hào)同時(shí)消失，約 20 s 左右再次監(jiān)測(cè)到運(yùn)行信號(hào)，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(yàn)證了之前的假設(shè)，即這些泵確實(shí)發(fā)生了停泵故障。

　　▲圖 2  泵運(yùn)行信號(hào)

　　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(yùn)行?

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

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

　　以主滑油泵為切入點(diǎn)，仔細(xì)研究該泵馬達(dá)的控制原理圖，如圖 3 所示。

　　▲圖 3 電氣線路圖

　　當(dāng)船舶備車時(shí)，船員通過開關(guān) SB1 手動(dòng)起動(dòng)主馬達(dá)，K282.1 和觸點(diǎn) K3 閉合，但為便于管理，船員將主馬達(dá)的開關(guān) S25 打到備用狀態(tài)，即 SA1 在 Standby 位置，此時(shí) K3 觸點(diǎn)斷開，主馬達(dá)僅靠 PLC 的 K282.1 觸點(diǎn)鎖定在運(yùn)行狀態(tài)。

　　備用馬達(dá)處于備用狀態(tài)，即 SA1 在 Standby 位置，該馬達(dá)可以通過 PLC 的 K282.1 觸點(diǎn)閉合來實(shí)現(xiàn)備用起動(dòng)。

　　由此可以看到，無論主馬達(dá)運(yùn)行狀態(tài)的保持信號(hào)還是備用馬達(dá)的切換信號(hào)均來自 PLC。

　　由此進(jìn)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(gè) PLC 分別用于控制 5 組泵起停和備用泵切換，分別是 2 臺(tái)主滑油泵、2 臺(tái)液壓油泵、2 臺(tái)高溫淡水泵、3 臺(tái)主海水泵、3 臺(tái)低溫淡水泵、2 臺(tái)甲板水封泵。

　　那究竟是什么故障導(dǎo)致所有 PLC 同時(shí)動(dòng)作呢?

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

　　現(xiàn)場(chǎng)排查后確認(rèn)供電線路接線正常，但其中 PLC 及 PLC信號(hào)輸入回路電源的保險(xiǎn)絲發(fā)生了偏移。

　　經(jīng)過討論，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員做出大膽假設(shè)，偏移的保險(xiǎn)絲，在船舶震動(dòng)時(shí)出現(xiàn)了短暫斷路，造成了 PLC 模塊瞬間失電，此時(shí)主馬達(dá)失去 K282.1 的鎖定信號(hào)而停止運(yùn)行，而備用馬達(dá)由于也無法獲得 K282.1 的備用泵起動(dòng)信號(hào)而無法完成對(duì)泵的切換。

　　PLC 在短暫的失電后又恢復(fù)供電，所有原主運(yùn)行的馬達(dá)根據(jù)電站管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)入順序起動(dòng)程序，又逐步恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　該假設(shè)也解釋了上述的三個(gè)疑問，也符合機(jī)艙監(jiān)測(cè)系統(tǒng)記錄的報(bào)警信息和馬達(dá)運(yùn)行狀態(tài)。

　　PLC 總供電回路上有兩個(gè)保險(xiǎn)絲，拔下任意一個(gè)保險(xiǎn)絲就能造成 5 個(gè) PLC 的失電。

　　為進(jìn)一步驗(yàn)證，對(duì)當(dāng)時(shí)報(bào)警的發(fā)生過程進(jìn)行了模擬，即設(shè)定 1 號(hào)組合起動(dòng)屏上的泵為主用泵，2 號(hào)組合起動(dòng)屏上的泵為備用泵，同時(shí)調(diào)出監(jiān)測(cè)報(bào)警曲線圖，記錄曲線變化的形態(tài)。

　　準(zhǔn)備結(jié)束后，拔出其中一個(gè)保險(xiǎn)絲，結(jié)果發(fā)現(xiàn) 1 號(hào)組合起動(dòng)屏上的主用泵同時(shí)停泵，隨即將保險(xiǎn)絲復(fù)位，經(jīng)過延時(shí)，主用泵又先后起泵運(yùn)行，試驗(yàn)了兩次，監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)記錄的兩次試驗(yàn)曲線基本一致且與初始報(bào)警曲線非常接近。

　　那為什么偏偏在做主機(jī)遙控試驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生了兩次報(bào)警呢?

　　分析遙控試驗(yàn)的過程可以判斷，主機(jī)從半速倒車轉(zhuǎn)到全速正車的過程中，船舶會(huì)發(fā)生較大的震動(dòng)，正是這個(gè)震動(dòng)造成了保險(xiǎn)絲的接觸故障，進(jìn)而觸發(fā)了上述的報(bào)警。據(jù)此可以確認(rèn)正是由于 PLC的供電保險(xiǎn)絲問題導(dǎo)致泵組的停泵，進(jìn)而引發(fā)主機(jī)停車。

　　船東、船檢全程參與以上試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果和導(dǎo)致本次故障的解釋給予認(rèn)可。

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

　　四、結(jié)束語

　　試航過程實(shí)際上也是一個(gè)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(xué)的方法進(jìn)行研判，同時(shí)也需要協(xié)調(diào)各專業(yè)、各部門甚至多個(gè)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(rèn)可。

　　本文所列案例以及解決過程僅提供一個(gè)參考和解決思路，對(duì)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(xì)微之處所引發(fā)的連鎖反應(yīng)。

　　這也提醒我們?cè)谡{(diào)試和安裝過程中需要嚴(yán)謹(jǐn)和認(rèn)真，一個(gè)小疏忽或遺漏可能會(huì)帶來極大的麻煩。

　　參考文獻(xiàn)

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　　原創(chuàng)作者系：

　　大連船舶重工集團(tuán)有限公司

　　萬東偉  唐傳安  李國(guó)濤  張金梁  何衛(wèi)東