船舶电气设备故障及其检验技术分析

船舶电气设备故障及其检验技术分析
◎ 张洪 九江市港口航运管理局
摘 要：电气设备作为船舶设备中的重要组成部分，对船舶行驶安全产生极大影响。

通常船体在行驶过程中，受湿度方面影响，产生的电化学腐蚀现象比较严重，影响了船舶行业的安全性。

基于此本文结合相关船舶电气设备故障案例，对船舶电气设备故障类型以及相关检验技术进行分析研究。

通过对船舶电气系统组成结构的阐述，分析故障类型产生原因，最后对具体的检验手段展开概述。

旨在减少船舶电气设备故障现象，保证船舶行业的安全。

关键词：船舶电气设备；故障类型；检验技术
船舶电气设备运行是否稳定直接影响着船舶的安全性，一旦出现较为严重设备故障现象，极容易引发严重的安全事故，造成非常恶劣的社会影响。

因此在船舶航行之前，需要对船上电气设备仔细检查，采用合理的检验手段进行故障排查，及时做出应对措施，实现船只的运行安全。

1.船舶电气系统组成分析
船舶电气系统是由多个电气设备组成，且每个系统结构设备组成比较复杂，有着不同的功能效果，具体组成结构如图1所示。

从图1中可以看出，船舶电气系统主要由船舶电站、船舶电力网以及电气负载所构成。

船舶电站系统是船舶电气系统最基本的组成部分，能够将各种燃油原料直接转化成电能，为电气设备正常运行提供充足动力。

船舶电站系统主要由原动机、发电机以及各种发电机组构成，其中原动机是主要核心部位，将化学材料充分燃烧后直接转化成机械动能，从而保证发动机的正常运行。

船舶电力网通常设置在各种电气设备的终端负荷位置，根据船舶电站配电板所提供的电能，向外进行不同类型的电力传输形式，输送到分配电装置后再完成对电力的有效分配。

从该系统的实际运行
效果来看，所转化的电能可充分应用
到电气设备中，快速完成对船舶的配
电工作。

具体可包括铺机、机床用电
设备、船舶通信信号、电航仪器以及
各种照明设备等等。

而电气负载一般
是检验船舶电气设备中的电能能耗，
根据电能能耗判断电气设备中的具
体运行情况，电动机动力负载情况以
及单线负载情况等等。

2.船舶电气设备故障分析
以长江水域某船舶运行故障为
例，该船舶动力设备主要以随动液压
舵机为主，在操作过程中，有时会出
现舵叶停止的现象。

并且由于监控报
警装置故障系统的损坏，导致主机表
面排气温度较高，在启动主机冷却水
泵的过程中，主机缸套突然出现冷却
断裂的现象，造成主机设备受到损
坏，严重影响力船舶运行的安全。

而
造成主机设备故障原因主要有以下
几种：
2.1发电机故障
通常在船舶电气系统中，应用发
电机设备包括有刷同步发电机以及
无刷同步发电机。

在有刷同步发电机
中，在线路的影响下容易产生短路以
及电刷过度损坏的现象。

当线路发
生严重短路问题时，电压量会迅速提
升，发电机表面会产生比较严重的发
热行为，电压稳定程度会出现极其不
对称的现象，如果出现比较严重的励
磁线圈短路问题，励磁电流输出量加
大，如果不采取有效措施，会直接造
成发电机的损坏。

因此在检测发电机
图1 船舶电气系统组成结构图
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故障问题时，需要通过换向器以及励磁线圈的运行状态进行判断[1]。

另外当发电机长时间处于停止工
作的状态也很容易产生故障现象。

发
电机长时间处于停止状态后，内部线路容易出现松动，容易造成电刷滑环出现接触不良，周围电磁场电磁效率
下降，无法产生更多的电磁。

而电磁量下降后势必会影响到励磁效果，输
出电压量不稳，无法转化成更多的电流。

此外发电机参数设置出现失误也很容易造成发电机故障现象，当参数设置出现偏差，会影响到发电机所产生的功率，造成内部绝缘体绝缘效果下降，再加上外部水环境潮湿效果的
影响，直接造成了发动机故障现象。

2.2主配电板故障
主配电板故障也是比较常见的故障类型，通常船舶电气设备运行过程中，主配电板会一直保持在振动的状态，并且随着运行时间越长，其振
动频率也会逐步提高。

但如果振动频
率过高的话，很容易导致主配电板表面出现裂痕，影响电能的供给，直接影响了设备的正常使用。

除此之外主配电板运行还受配电柜的影响，通常
船舶内设置有两个配电柜，第一个配
电柜主要包括核心处理器、故障录波波形识别装置以及线路信息监视装置。

而第二个配电柜主要包括船体服务器、定位数据处理器以及故障定位装置等等，这些装置的应用都离不开主配电板的电能支持， 因此一旦配电柜内装置发生损害，进而会引发主配电板的故障问题。

具体结构效果如图2所示。

除了受配电柜的影响外，主配电板也容易受外部环境影响。

当前许多船只工作人员在对设备进行管理的过程中，会比较重视主配电板表面的防尘措施，对主配电板表面进行清理。

但是在实际接线的过程中，依然容易受到灰尘因素影响，导致主配电板两端线路连接的稳定性下降，电路
板出现短路问题，造成配电板的损害，产生出明显的电流异常现象[2]。

2.3电网系统故障
电网系统故障对船舶电力设备
运行产生极大影响。

具体其故障类型具体表现在四个方面，第一是接地故障，当系统内电动机接线盒出现松落，主配电板的电力供给会明显不足，造成用电负荷量增大，引发接地故障。

第二是电力系统绝缘电阻低故障，具体故障形式可分为两种，一种是220V绝缘故障，一种是400V绝缘故障。

220V绝缘故障受电阻方面的
影响，其电阻能力已经达到最小值状
态，对照明电力分配系统产生较大影响。

而400V绝缘故障电阻值已经达到报警值，故障位置通常出现在电力设备周围处。

第三是继电器故障，
继电器故障产生原因主要有两种，一种是接头过热产生的故障，另一种是线圈高温产生的故障。

接头过热故障主要是因为触头弹簧变形严重，导致弹簧压力下降，表面出现严重的磨损。

而线圈高温是由于继电器开启频率较高，导致电流在传输过程中出现明显的异常现象，造成电阻量的下降。

第四是热继电器故障，热继电器操作动作比较频繁，就会导致额定电流数量减少，此时热继电器内的固定螺钉出现松动，需要重新进行调整。

或者热继电器操作规律不够
规范，设定数值量较高，直接导致用电设备的损坏。

3.船舶电气设备故障检测方法研究3.1直观检测法
直接检测法是比较常见的一种故障检测方法，主要通过对设备仪表指数的观察来进行检测，通过对电气设备电动机参数的收集来确定故障，具体参数标准如表1所示：
通过对以上故障参数标准的提取，即可判断出电气设备是否出现故
障现象。

除了通过参数进行判断外，
图2 配电柜内部结构图
表1 电气设备电动机故障参数设置表
电机参数参数值电机参数参数值功率
20KW 额定电压
420
极对数4额定转速1600rpm 转子结构面贴式
相数5额定转矩
80Nm 额定功角16.8珠江水运 2023 11
91
还可以通过声音以及嗅觉来进行判
断。

声音检测主要是根据电气设备内
是否出现异常响动进行判断。

如果设备内发出的声音比较杂乱，且带有零件碰撞的现象，则说明设备存在故障问题。

嗅觉检测一般应用于电路绝缘系统烧熔检测中，如果产生刺激性的气味，则说明设备存在的故障问题。

通过以上直观检测手段的应用后，可随时检测电阻值所产生的变化，实现对参数的获取，将获取的参数与标准数值之间进行比对，结合实际故障情况，制定出合理的修复策略[3]。

3.2电路检测法
电路检测法相比于直观检测法
虽然专业性程度较高，实用价值较大。

本身难度性较大，要完成对各种数值的掌握。

具体数值设计如表2所示。

在完成对电路检测法的数值设
计后，还需要通过其他检验手段来进
行检验，包括代替法以及短路法。

代替法主要是利用新的电气组件来取代可能存在故障的组件。

之后通过对新旧设备状态的对比，对故障原因现象展开分析研究。

而短路法一般应用于接触器和继电器的触点检测中，
在该检测法的应用下，可有效检测出相关的短路问题。

另外在利用完检测法的检测手段后，需要及时拆除检测接线，防止与周围零件产生过多接
触，造成比较严重的短路现象。

3.3经验指引法
经验指引法是一种比较抽象的检
测方法，主要基于有着丰富维修人员的工作经验，根据以往工作经验对电气设备故障问题进行分析。

在船舶正常行驶的过程中，要求维修人员定期对电气设备展开维修，对出现的故障现象进行详细记录，以便于后续问题原因的总结与分析。

该检测方法在应用时，不仅要求维修人员有着丰富的专业理论知识，同时还要求具有丰富的工作经验，能够将理论知识与工作经验相结合，快速完成对船舶电气设备的检测，增强检测效率。

另外在该检测方法引导下，维修人员可根据自身丰富的经验开展指导，帮助更多新的维修人员获取知识，提高工作经验，
可快速准确完成对故障的确定以及排除，同时也在一定程度上降低故障现
象的发生，具有较好的传播意义[4]。

3.4硬件替换法
当维修人员完成对电气设备故障问题的确定后，可采用硬件替换的方式，对确定好故障位置的零件进行替换，完成对故障问题的有效判断。

当完成对零件的替换后，如果电气设备能够正常运转，自身性能得到恢复，说明该故障问题严重性较低，仅需要完成对零件的替换即可。

如果替换完成后电气设备还是无法正常运转，说明该故障问题比较严重，需要继续对故障问题进行排查，快速寻找出故障问题所在，保证船舶的运行。

从硬件替换法应用的效率来看，虽然替换过程比较简单，但是所产生的故障修复
效率较低，通常适用于一些紧急事故当中，因此在安全性方面无法得到充分保障，在临时完成对硬件的替换
后，还需要通过其他解决手段进行弥
补。

在采用硬件替换法的过程中，还
需要重视防雷设计，要求维修人员替换的零件主要以金属材料为主，以此实现船舶内电压的平衡，在确保人员安全的同时，可保证电气设备稳定运
行。

在防雷接地过程中，需要保证焊接位置正确，保持一定的平衡。

4.结语
综上所述，本文结合船舶电气故
障案例，对船舶电气故障类型以及检测手段进行分析研究。

要想实现对船舶电气故障原因的确定，就必须通过不同检测手段来分析，根据具体故障原因现象，总结出合理的解决措施。

同时需要提高对船舶电气设备故障维修的重视，加强主配电板的检查力度，重视防雷设计以及防火工作，结合船体结构完成对配电箱盒的设
置，完成应用照明系统额设计，制定合理的船舶电气监管机制。

以此不断减少船舶电气设备故障现象的出现，提高船只运行能力以及安全能力，最终不断促进我国船舶运输行业的发展，提高运输效果，带动当地经济水
平的提升。

[1]王清.故障排除方法[J].今日制造与升级,2022(10):133-135.
[2]徐雪慧,陈柳.物联网技术在船舶电子设备故障诊断中的应用[J].舰船科学技术,2021,43(22):160-162.
[3]张爱丽.船舶电气自动化的发展及其设备故障的排除研究[J].科技创新导报,2020,17(14):97+99.
[4]田荣明,唐京瑞.基于物联网技术的船舶电气设备检修方法优化分析[J].舰船科学技术,2020,42(02):121-123.
表2 电路检测法数值设计表
种类基数位权应用备注十进制0-910数字电路
二进制
0-1
2
数字电路
2=21
八进制0-78数字电路
8=22
十六进制0-916
数字电路18=43
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