När fartyg opererar till sjöss är tillförlitligheten av strömförsörjningen genom hela fartyget direkt relaterad till säkerheten i verksamheten och kvaliteten på uppgiftens slutförande. Som kärnkraftkälla för all fartygsutrustning spelar den stabila driften av fartygets kraftstation en avgörande roll. Ett visst fartyg är utrustat med 5 moderna HFC-dieselgeneratorset på 770kW. Den använder Kongsberg DC-20 automatiska kraftverkshanteringssystem (PMS), som ansvarar för att övervaka elnätets status och automatiskt styra kraftverket. Den kan uppnå automatisk reglering av start, stopp, nätanslutning och frånkoppling av generatoraggregaten.
Fartyget har höga krav på strömförsörjningssäkerhet i sin offshoreverksamhet. Under normal drift använder den ett nätanslutet-driftläge med tre enheter, och kraftverksdriften är inställd på halv-automatisk. Fartygets totala last förblir stabil på cirka 1 400 kW. Kraftverket har tre driftlägen: I manuellt läge slutför tjänstgörande personal manuellt nätanslutningen och frånkopplingen av enheterna baserat på nätbelastningen och enheternas status. I halv-automatiskt läge övervakar PMS den totala effekten av elnätet i realtid. När belastningen är onormal avger den ett larm. När den{12}}jourhavande personalen har gjort en bedömning utfärdar de instruktioner och PMS slutför automatiskt de efterföljande operationerna. I automatiskt läge styrs all drift av kraftverket helt av PMS. Fartygets strömförsörjningsförhållande visas i figur 1.
Figur 1 visar strömförsörjningsförhållandet för fartyg
I. Felfenomen
Under fartygets resa var generatorerna No. 2, No. 4 och No. 5 anslutna till nätet för drift, medan No. 1 och No. 3 generatoraggregaten var i ett fjärrstyrt-kall standbyläge. Kraftverket var i halv-automatiskt läge. Den totala lasten för hela fartyget var cirka 1 400 kW, med en enkel-enhetslast på cirka 57 %. Utan några driftsinstruktioner utfärdade av-jourhavande personal inträffade felfenomenen en efter en: Klockan 17:11:03 startade No. 1 generatoraggregatet automatiskt och kopplades omedelbart till nätet för drift. Klockan 17:11:14 utfärdade PMS ett larm för lågt bränsletryck för generatorset nr 1 (trycket vid larmet var 0,1 MPa). Klockan 17:12:10 återställdes larmet (trycket vid tidpunkten för återställningen var 0,16 MPa). Därefter tog-jourhavande personal isär nr. 1-generatorset i halv-automatiskt läge och rapporterade omedelbart den relevanta situationen till-jourhavande ingenjören. Det här felet ledde inte till att hela fartyget tappade strömmen, men den automatiska uppstarten-och nätanslutningen av No. 1-generatorset utan instruktioner är ett onormalt tillstånd. En grundlig undersökning av orsaken är nödvändig för att säkerställa strömförsörjningens säkerhet.
II. Felmekanismanalys
Baserat på arbetsprincipen för det automatiska kraftverksövervakningssystemet för detta fartyg, faller de potentiella orsakerna till den automatiska nödnätanslutningen av No. 1 reservgeneratorset huvudsakligen in i följande tre kategorier, som alla är relaterade till kärnstyrningsprincipen för PMS: "Att säkerställa att nätanslutningskapaciteten för hela generatoraggregatet är större än nätfartygets belastning och förhindrar strömförlust."
1. Onormal drift av generatoraggregatet
Om en enstaka generator på nätet upplever onormal rotationshastighet (fall, övervarvtal), lågt smörjoljetryck, lågt brännoljetryck, överdrivet hög vattenutloppstemperatur, eller om spänningen och frekvensen avviker från standardområdet och utlöser ett larm, kan det få generatoraggregatet att stängas av, vilket resulterar i en plötslig minskning av strömförsörjningen och strömförsörjningen för hela fartyget. Vid denna tidpunkt kommer PMS automatiskt att starta standby-enheten och snabbt ansluta till nätet för att säkerställa stabil strömförsörjning till nätet.
2. Onormal funktion av huvudströmbrytaren
Om huvudströmbrytaren på en enskild generator på nätet råkar ut för onormal utlösning under parallellkoppling, frånkoppling eller normal drift, för att förhindra att hela fartyget tappar ström, kommer PMS automatiskt att starta standby-enheten och slutföra nätanslutningen. Det har förekommit fall av sådana anomalier: Under en viss offshore-operation, när No. 1-enheten kopplades ur i halv-automatiskt läge, fungerade huvudströmbrytarens styrenhet felaktigt. Även om det inte orsakade strömavbrott för hela fartyget, startades standby No. 5-enheten fortfarande automatiskt och ansluten till nätet.
3. Plötslig minskning av strömförsörjningen från elnätet eller plötslig ökning av belastningen
När kraftnätets belastning för hela fartyget plötsligt ökar eller strömförsörjningen från de genererande enheterna på-nätet plötsligt minskar, startar PMS automatiskt standby-enheterna för att säkerställa att den totala kapaciteten för de-anslutna enheterna till nätet möter lastbehovet. Redarens samlingsskena är uppdelad i två sektioner, A och B, som kan uppnå segmenterad strömförsörjning. Samlingsskenans två sektioner styrs oberoende av varandra och deras styrlogik överensstämmer med hela sektionens strömförsörjning. Om det sker en plötslig minskning av strömförsörjningen eller en plötslig ökning av belastningen i någon sektion, kommer det att utlösa standby-enheten för den sektionen att starta och anslutas till nätet.
III. Feldiagnos och hantering
1. Omfattande felsökning
Tekniker inspekterade de potentiella orsakerna till ovannämnda-fel en efter en, från enkla till komplexa, och eliminerade gradvis irrelevanta faktorer. Den specifika inspektionsprocessen är som följer:
• Undersök personalens driftsfaktorer: Kommunicera fullständigt med-jourhavande personal för att bekräfta att det inte finns något personalfel i driften. När det gäller larmet för lågt bränsletryck för enhet 1, analyserades det att det berodde på den snabba lastfördelningen efter att enheten snabbt kopplades till nätet, vilket resulterade i en tillfällig brist på bränsletillförsel i enhetens bränsleförsörjningspump. Därefter, när enhet 1 startades om enligt det normala förfarandet, inträffade inte detta larm igen, vilket bekräftade rationaliteten i denna analys.
• Kontrollera status för in-nätverksenheterna: Utför en detaljerad verifiering av kärndriftsparametrarna (arbetsspänning, ström, frekvens, bränsletryck, smörjoljetryck, hög-temperaturvattenutloppstemperatur, etc.) för 2#, 4# och 5# i-nätverksenheterna. Alla parametrar uppfyller standarderna, och möjligheten att PMS av misstag startar standby-enheterna på grund av avvikelser i-nätverksenheterna är utesluten.
• Inspektion av styrkretsen för enhet 1: En omfattande inspektion av komponenterna, modulerna och startkretsen för den elektriska styrkretsen till enhet 1 genomfördes, med fokus på kontroll av mellanreläer och styrmoduler i startkretsen. Inga skador eller funktionsfel hittades, och påverkan av onormala styrkretsar i själva enheten uteslöts.
• Inspektera komponenterna i övervakningssystemet: Kontrollera strömtransformatorn i Kongsbergs övervaknings- och larmsystem, hämta systemets historiska register, bekräfta att det inte finns några betydande fluktuationer i den totala strömmen i huvudskenan och uteslut möjligheten för systemfel som orsakas av detekteringsavvikelsen för strömtransformatorn.
• Undersök påverkan på nätbelastningen: Kontakta varje position för att verifiera start och stopp av hög-utrustning under felperioden, bekräfta att ingen hög-effektutrustning startar eller stannar under denna period och uteslut möjligheten för nödstart av systemet orsakat av lastpåverkan.
2. Fellokalisering och hantering
Efter att ha eliminerat ovanstående gemensamma faktorer analyserade teknikerna ytterligare i kombination med strömförsörjningslayouten vid den tiden: När felet inträffade var en enhet av A-sektionens samlingsskena ansluten till nätet och två enheter av B-sektionens samlingsskena kopplades till nätet. Det flödade ungefär 700A ström från B-sektionen till A-sektionen genom kopplingsbrytaren. Om dragbrytaren fungerar onormalt eller är frånkopplad, kommer A--sektionens samlingsskena att uppleva en situation där "strömbelastningen överstiger enhetens strömförsörjningskapacitet". Vid denna tidpunkt startar PMS:en A-sektionens standbyenhet 1 som ska anslutas till nätet, vilket är i linje med dess styrprincip.
En inspektion utfördes på dragbrytaren och det visade sig att dess logiska styrenhet (Schneider MIC 5.0) hade uppenbara avvikelser: den interna batteriströmmen var otillräcklig och den trefasiga strömvisningen var instabil och intermittent. Den här styrenhetens kärnfunktion är att ta emot strömsignalen från effektbrytarsensorn, göra en bedömning och sedan mata ut instruktioner till ställdonet (stängningsspole, öppningsspole, etc.) för att uppnå kontroll av strömbrytaren. Dess abnormitet gör att PMS missbedömer att huvudfördelningskortet behöver segmenterad strömförsörjning och sedan startar enhet 1.
Den tekniska personalen har bestämt att avfallshanteringsplanen är att byta ut styrenheten till dragbrytaren. De specifika stegen är följande: Under hela processen kommer prioritet att ges till att säkerställa en stabil strömförsörjning för hela fartyget och att skydda utrustningens säkerhet
(1) Last- och enhetsreglering: Koppla ur icke-kritiska belastningar, koppla bort No. 4 generatorset, koordinera och reglera lastfördelningen för hela fartyget och enheternas strömförsörjningskapacitet, reducera strömmen som flyter genom anslutningsströmbrytaren till mindre än 10 % av märkvärdet (3200A), och koppla ur strömmen 0 under spänningsbrytaren.
(2) Byte av styrenhet: Dra ut kopplingsbrytaren från fördelningskortet, ta bort strömbrytarens främre kåpa, koppla ur anslutningsbandet mellan styrenheten och strömbrytaren, byt ut den felaktiga styrenheten och justera reläskyddets inställningsvärde och inställningstiden för den nya styrenheten genom ratten.
(3) Systemåterställning: Sätt tillbaka dragbrytaren och skaka in den i distributionskortet. Stäng bindebrytaren och hela fartyget kommer att återuppta normal strömförsörjning.
Efter en veckas uppföljning-uppstod ingen onormal stängning eller öppning av generatoraggregatet igen, vilket bekräftar att felet var helt eliminerat. Efter att fartyget lagt till vid kajen kontaktades tillverkaren för att använda Schneiders dedikerade instrument för att testa och kalibrera felkontrollenheten. Det visade sig att det interna batteriet hade gått sönder (med en nominell livslängd på 5 år men faktiskt använt i 8 år), och det fanns en 20A avvikelse i inställningsvärdet. Detta bekräftade ytterligare grundorsaken till felet.
Iv. Slutsatser och förslag
Baserat på felsökningen, hanteringsprocessen av detta fel och de efterföljande verifieringsresultaten, dras följande slutsatser och praktiska förslag för att ge en referens för säker drift av fartygskraftverk:
1. Felhantering måste vara vetenskaplig och rigorös: Efter att detta fel inträffade, hanterade tekniker lugnt hela fartygets last och enheternas status. Genom felsökningsmetoden "från enkel till komplex" identifierade de gradvis grundorsaken till felet, vilket effektivt förhindrade onormal expansion av strömförsörjningen och säkerställde säkerheten för fartygets navigering.
2. Försiktighetsåtgärder bör vidtas vid manövrering av slipswitchen: Innan man byter ut styrenheten för slipswitchen är det nödvändigt att först koppla bort slipswitchen. För att skydda ställverket är det nödvändigt att samordna lastfördelningen och enhetens effekt för att få kopplingsbrytaren att kopplas ur under lågströmsförhållanden, samtidigt som man säkerställer kontinuerlig och pålitlig strömförsörjning genom hela fartyget.
3. Underhåll av styrenheten kräver uppmärksamhet på detaljer: Styrenheten för kontaktbrytaren är en integrerad modulär enhet med hög tillförlitlighet men dålig underhållsbarhet. Efter ett fel måste det vanligtvis bytas ut i sin helhet, och ersättningsprocessen är relativt enkel. Det bör noteras att "H1"-chippet under denna kontrollenhet måste levereras separat av Schneider. Reservdelar bör förberedas i förväg.
4. Det finns alternativa planer för maritim nödberedskap: Under sjöfart, om kontrollenheten inte kan bytas ut eller repareras i tid, kan två nödåtgärder vidtas: Den ena är att använda ett segmenterat strömförsörjningsläge. Den-jourhavande personalen måste noga övervaka belastningsförändringarna på A- och B-skenorna och vara väl-förberedd för nödoperationer. Den andra är att manuellt låsa dragbrytaren efter att ha stängt den (strömbrytaren har en inbyggd -låsfunktion) för att förhindra att kopplingsbrytaren löser ut oväntat.
5. Optimera strömförsörjningsläget för att minska dolda faror: Det finns fler elektriska apparater i sektion A och färre i sektion B. Det rekommenderas att använda nätansluten strömförsörjningsläge "2 enheter i sektion A och 1 enhet i sektion B" under kritiska perioder som sjöfart, navigering i smala vattenvägar och an- och avstigning vid kajen. I detta läge är strömmen som flyter genom den relativt liten, även om kopplingsbrytaren är i stängt tillstånd. Även om slipswitchen inte fungerar kan den ändå säkerställa kontinuerlig strömförsörjning för hela fartyget, vilket minimerar strömförsörjningsriskerna och sannolikheten för strömavbrott för hela fartyget i största utsträckning.