船舶柴油发电机主开关并网合闸失败故障的分析与排查.docxVIP

救助船舶在海上值班待命期间，船舶电力系统的可靠性尤为重要，然而船舶电站为全船提供电力保障。

这包括动力电和照明用电，所以船舶电站系统是船舶的血脉，为海上救助提供安全保障。

某救助船舶电站搭载3台530KW的中船动力公司的MAN柴油发电机（简称柴发，其型号为6L16/24）和2台2,400KW轴带发电机（简称轴发），3台主柴油发电机之间可以长期并联、自动调频调载，而主柴油发电机与轴带发电机之间仅可以短时并联用于负载转移，如图。

通常情况下，主柴油发电机负责全船的小功率的动力用电和照明用电，轴带发电机主要用于拖缆机与侧推用电。

在日常海上抛锚待命时，只利用主柴油发电机为全船供电。

镇江赛尔尼柯电器有限公司为船舶电站提供整套的电站管理系统（英文简称PMS，其型号为JZB-2400），PMS通过对电网的参数监视和电站运行负荷来实现发电机组的自动起动、并网，电压及无功功率的自动调整，并联运行中的功率自动分配、转移和电网频率的自动调整，重载询问，运行状态显示与故障监视等。

该电站的配电板上提供手动、半自动、自动3种管理模式，可通过“PMS模式”选择开关来选择。

在手动模式下，轮机员根据电网负荷和柴油发电机的工况手动对发电机进行启动，并网与解列。

MAN柴油发电机操作通讯设备较多，包括发电机传感器与执行器，中央控制报警单元的机头箱，柴发扩展箱，泵类控制柜，主配电板的柴发控制屏及集控台监测报警。

它们之间关系密切，如下图2。

柴油发电机体有执行器和传感器，对接受的执行命令做动作和信息反馈。

柴发机头箱（安装在柴油发电机体上）是柴发的大脑，采用了曼恩公司的SaCoSon电气控制系统，在运行参数检测、运行控制及运行安全方面具有强大的管理功能与可靠的安全性能。

柴发扩展箱（安装在柴油发电机附近的墙壁上）是连接机头箱与主配电板的桥梁。

主要负责对柴发机头箱信号进行转换处理，然后传递给集控室的监测报警系统与主配电板，为柴发主开关合闸并网提供控制信号；与此同时，主配电板的操作指令转化成PLC通讯，通过扩展箱转给机头箱，让柴油机来执行调节。

一、故障现象

船舶停靠在码头上，全船电网负荷处于150KW左右，发电机DG1承担着全船负荷。现准备对保修后的柴发DG2进行并网试验，在正常启动柴发DG2后，其操作控制屏显示一切正常，轮机员对该柴发进行半自动并网时，按下“同步运行”指令时，发现PMS报出发电机合闸失败报警。

消警后改为手动并网，柴发DG2主开关依然无合闸动作，无法正常并网。

二、故障机理

1、主开关自身合闸故障

柴发DG2出现主开关合闸失败故障，因此不能排除主开关自身原因。

并且该柴发因为吊缸维护保养，主开关已长时间未动作，主开关的蓄能器可能无法蓄能而导致故障发生。

而主开关蓄能分手动蓄能和电动蓄能，一般情况下是通过电动蓄能，让主开关合闸。如果电动蓄能器故障，无法执行合闸指示信号进行合闸。

其次是主开关蓄能马达控制系统出现故障，如图3所示，要满足蓄能马达工作，控制线圈MN与XF必须同时得电，若二者有其一故障断开，蓄能马达将无法工作，主开关就不能合闸。

因此，这两种原因最终结果都会导致蓄能器无法蓄能，从而主开关无法合闸。

例如，该船某次在海上值班待命期间，在电网未超负荷情况下，柴发的主开关自动跳闸，导致全船失电，经过排查发现主开关控制分闸线圈MN断线，后面更换该控制线圈后，故障恢复。

2、主配电板异常动作

主配电板异常动作原因可分为人为违规操作和控制设备故障。

根据上图三可知，主开关合分闸线圈MN与合闸线圈XF能否得电，取决于主配电板上的控制信号，控制信号主要包括两类：

第一类是合闸指令，就是在主配电板上的合闸按钮或PLC控制的合闸指令；

第二类为分闸信号，即为各种报警信号（如DG2逆功率、PLC异常脱扣、安全停车、岸电互锁与汇流排C失电）与分闸指令（手动按钮和PLC输出信号）。

若不存在报警或分闸指令时，分闸线圈始终处于得电状态，在按下合闸指令按钮后，合闸线圈XF得电，蓄能马达工作，主开关合闸。

倘若在主配电板上的中间继电器故障或者所连接信号的其他设备故障都会导致分闸线圈MN失电，进而蓄能马达无法工作。

3、柴油发电机故障

柴油发电机故障也会引起主开关无法正常合闸，如上图二与图三可知，柴油发电机有一个“安全停车”的连锁报警信号串联在分闸线圈MN当中。

当柴油因某些故障或者人为操作不当导致柴发非正常停车时，机头箱就会发出“非安全停车”报警，该报警信号通过扩展箱传递给主配电板，驱使控制分闸线圈MN信号触点断开。

三、故障分析和处理

1、故障排查

轮机员对柴油发电机DG2的主开关无法正常合闸故障进行分析排查，通过对操作面板进行检查未发现人员误操作的可能。

（1）对主开关