Quan els vaixells operen al mar, la fiabilitat del subministrament d'energia a tot el vaixell està directament relacionada amb la seguretat de les operacions i la qualitat de la realització de les tasques. Com a font d'energia bàsica per a tots els equips del vaixell, el funcionament estable de la central elèctrica del vaixell té un paper decisiu. Un determinat vaixell està equipat amb 5 moderns grups electrògens dièsel HFC de 770 kW. Adopta el sistema de gestió automàtica de la central elèctrica (PMS) Kongsberg DC-20, que s'encarrega de controlar l'estat de la xarxa elèctrica i controlar automàticament la central elèctrica. Pot aconseguir la regulació automàtica de l'arrencada, la parada, la connexió a la xarxa i la desconnexió dels grups electrògens.
El vaixell té alts requisits per a la fiabilitat del subministrament d'energia en les seves operacions offshore. Durant les operacions habituals, adopta un mode de funcionament-connectat a la xarxa amb tres unitats i el funcionament de la central elèctrica està configurat en semi-automàtic. La càrrega total del vaixell es manté estable al voltant dels 1.400 kW. La central té tres modes de funcionament: En el mode manual, el-personal de servei completa manualment la connexió a la xarxa i la desconnexió de les unitats en funció de la càrrega de la xarxa i de l'estat de les unitats. En mode semi-automàtic, el PMS controla la potència total de la xarxa elèctrica en temps real. Quan la càrrega és anormal, emet una alarma. Després que el-personal de servei emeti un judici, emet instruccions i el PMS completa automàticament les operacions posteriors. En mode automàtic, totes les operacions de la central estan totalment controlades pel PMS. La relació d'alimentació del vaixell es mostra a la figura 1.
La figura 1 mostra la relació d'alimentació dels vaixells
I. Fenomen de falla
Durant el viatge del vaixell, els grups electrògens No{. 2, No{. 4 i No. 5 es van connectar a la xarxa perquè funcionin, mentre que els grups electrògens No{. 1 i No{. 3 estaven en un estat d'espera en fred controlat a distància{-. La central elèctrica estava en mode semi-automàtic. La càrrega total de tot el vaixell va ser d'aproximadament 1.400 kW, amb una càrrega-unitaria d'aproximadament el 57%. Sense instruccions d'operació emeses pel-personal de servei, els fenòmens d'avaria es van produir un darrere l'altre: a les 17:11:03, el grup electrògen No. 1 es va posar en marxa automàticament i es va connectar immediatament a la xarxa per funcionar. A les 17:11:14, el PMS va emetre una alarma de baixa pressió de combustible per al grup electrògen número 1 (la pressió en el moment de l'alarma era de 0,1 MPa). A les 17:12:10, es va restablir l'alarma (la pressió en el moment del reinici era de 0,16 MPa). Posteriorment, el-personal de servei va desmuntar el grup electrògen No{. 1 en mode semi-automàtic i va informar ràpidament de la situació rellevant a l'-enginyer de servei. Aquest mal funcionament no va fer que tot el vaixell perdés energia, però l'arrencada automàtica-i la connexió a la xarxa del grup electrògen No. 1 sense instruccions és una condició anormal. És necessària una investigació exhaustiva de la causa per garantir la seguretat del subministrament elèctric.
II. Anàlisi del Mecanisme de Falla
Basant-se en el principi de funcionament del sistema de control automàtic de la central elèctrica d'aquest vaixell, els motius potencials per a la connexió automàtica d'emergència a la xarxa del grup electrògen de reserva No. 1 es divideixen principalment en les tres categories següents, totes relacionades amb el principi de control bàsic de PMS: "Assegurar que la capacitat de connexió a la xarxa del grup electrògen sigui més gran que la càrrega de la xarxa i evitar que tot el vaixell perdi potència".
1. Funcionament anormal del grup electrògen
Si un únic grup electrògen a la xarxa experimenta una velocitat de rotació anormal (caiguda, sobrevelocitat), baixa pressió d'oli lubricant, baixa pressió d'oli de combustible, temperatura de sortida d'aigua excessivament alta, o si la tensió i la freqüència es desvien del rang estàndard i desencadenen una alarma, pot provocar que el grup electrògen s'apagui, provocant així una reducció sobtada del subministrament d'energia a la xarxa i suposant una pèrdua d'energia del vaixell. En aquest punt, el PMS iniciarà automàticament la unitat d'espera i es connectarà ràpidament a la xarxa per garantir un subministrament d'energia estable a la xarxa.
2. Funcionament anormal de l'interruptor principal
Si l'interruptor principal d'un únic grup electrògen a la xarxa experimenta un dispar anormal durant el paral·lel, la desconnexió o el funcionament normal, per evitar que tot el vaixell perdi energia, el PMS iniciarà automàticament la unitat d'espera i completarà la connexió a la xarxa. Hi ha hagut casos d'aquest tipus d'anomalies: durant una determinada operació en alta mar, quan la unitat No. 1 es va desactivar en mode semi-automàtic, la unitat de control de l'interruptor principal va funcionar malament. Tot i que no va provocar un tall d'electricitat a tot el vaixell, la unitat en espera No. 5 encara es va iniciar automàticament i connectar-se a la xarxa.
3. Reducció sobtada de l'alimentació de la xarxa elèctrica o augment sobtat de càrrega
Quan la càrrega de la xarxa elèctrica de tot el vaixell augmenta sobtadament o la font d'alimentació de les-unitats generadores de la xarxa elèctrica disminueix de cop, el PMS iniciarà automàticament les unitats en espera per assegurar-se que la capacitat total de les unitats-connectades a la xarxa satisfà la demanda de càrrega. La barra colectora de l'armador es divideix en dues seccions, A i B, que poden aconseguir una font d'alimentació segmentada. Les dues seccions de la barra es controlen de manera independent i la seva lògica de control és coherent amb la font d'alimentació de tota la secció. Si hi ha una reducció sobtada de l'alimentació o un augment sobtat de càrrega en qualsevol secció, activarà la unitat d'espera d'aquesta secció per iniciar-se i connectar-se a la xarxa.
III. Diagnòstic i tractament d'avaries
1. Resolució integral de problemes
Els tècnics van inspeccionar les possibles causes dels errors-esmentats anteriorment una per una, de simples a complexes, i van eliminar gradualment els factors irrellevants. El procés d'inspecció específic és el següent:
• Investigueu els factors de funcionament del personal: comuniqueu-vos completament amb el-personal de servei per confirmar que no hi ha cap error de personal en funcionament; Pel que fa a l'alarma de baixa pressió de combustible de la unitat 1, es va analitzar que es devia a la ràpida distribució de càrrega després que la unitat es connectés ràpidament a la xarxa, la qual cosa va provocar una escassetat temporal de subministrament de combustible a la bomba de subministrament de combustible de la unitat. Posteriorment, quan es va reiniciar la Unitat 1 segons el procediment habitual, aquesta alarma no es va tornar a produir, comprovant la racionalitat d'aquesta anàlisi.
• Comproveu l'estat de les unitats-de la xarxa: feu una verificació detallada dels paràmetres de funcionament bàsics (tensió de treball, corrent, freqüència, pressió de combustible, pressió d'oli lubricant, temperatura de sortida d'aigua d'alta-temperatura, etc.) de les unitats de xarxa 2#, 4# i 5# a-. Tots els paràmetres compleixen els estàndards i es descarta la possibilitat que el PMS iniciï per error les unitats en espera a causa d'anomalies a les unitats de la-xarxa.
• Inspecció del circuit de control de la Unitat 1: S'ha realitzat una inspecció integral dels components, mòduls i circuit d'arrencada del circuit de control elèctric de la Unitat 1, centrant-se en la comprovació dels relés intermedis i mòduls de control del circuit d'arrencada. No s'han trobat danys ni mal funcionament, i es descarta la influència de circuits de control anormals de la pròpia unitat.
• Inspeccioneu els components del sistema de monitorització: comproveu el transformador de corrent del sistema de monitorització i alarma de Kongsberg, recupereu els registres històrics del sistema, confirmeu que no hi ha fluctuacions significatives en el corrent total de la barra principal i descarteu la possibilitat d'un mal funcionament del sistema causat per la desviació de detecció del transformador de corrent.
• Investigueu l'impacte de la càrrega de la xarxa: poseu-vos en contacte amb cada posició per verificar l'inici i l'aturada d'equips d'alta potència-durant el període d'error, confirmar que no s'inicia o s'atura cap equip-de gran potència durant aquest període i descartar la possibilitat d'engegar el sistema d'emergència a causa de l'impacte de la càrrega.
2. Localització i maneig de fallades
Després d'eliminar els factors comuns anteriors, els tècnics van analitzar més en combinació amb la disposició de la font d'alimentació en aquell moment: quan es va produir la falla, una unitat de la barra de la secció A es va connectar a la xarxa i dues unitats de la barra de la secció B es van connectar a la xarxa. Hi havia aproximadament 700 A de corrent que fluïa de la secció B a la secció A a través de l'interruptor de corbata. Si l'interruptor de corbata funciona de manera anormal o està desconnectat, la barra de la secció A-experimentarà una situació A en què "la càrrega d'alimentació supera la capacitat d'alimentació de la unitat". En aquest punt, el PMS inicia la unitat d'espera 1 de la secció A-per connectar-la a la xarxa, que s'ajusta al seu principi de control.
Es va realitzar una inspecció a l'interruptor de corbata i es va trobar que la seva unitat de control lògic (Schneider MIC 5.0) presentava anomalies evidents: la potència interna de la bateria era insuficient i la visualització del corrent trifàsica -era inestable i intermitent. La funció bàsica d'aquesta unitat de control és rebre l'entrada del senyal actual pel sensor de l'interruptor, fer un judici i després enviar instruccions a l'actuador (bobina de tancament, bobina d'obertura, etc.) per aconseguir el control de l'acció de l'interruptor. La seva anormalitat fa que el PMS jutgi malament que la placa de distribució principal necessita una font d'alimentació segmentada i, a continuació, iniciï la unitat 1.
El personal tècnic ha determinat que el pla d'eliminació és la substitució de la unitat de control de l'interruptor de tirant. Els passos concrets són els següents: Durant tot el procés es prioritzarà garantir un subministrament elèctric estable per a tot el vaixell i protegir la seguretat dels equips.
(1) Regulació de càrrega i unitat: desconnecteu les càrregues no -crítiques, desconnecteu el grup electrògen No. 4, coordineu i reguleu la distribució de càrrega de tot el vaixell i la capacitat d'alimentació de les unitats, reduïu el corrent que flueix a través de l'interruptor de corbata a menys del 10% del valor nominal (3200A) i desconnecteu l'interruptor de corbata de sota de 150A.
(2) Substitució de la unitat de control: traieu l'interruptor de corbata del tauler de distribució, traieu la coberta frontal de l'interruptor, desconnecteu la cinta de connexió entre la unitat de control i l'interruptor, substituïu la unitat de control defectuosa i ajusteu el valor de configuració de la protecció del relé i el temps de configuració de la nova unitat de control mitjançant el dial.
(3) Restauració del sistema: torneu a instal·lar l'interruptor de corbata i agiteu-lo al quadre de distribució. Tanqueu l'interruptor de corba i tot el vaixell reprendrà l'alimentació normal.
Després d'una setmana d'operacions de seguiment-, no es va tornar a produir cap tancament o obertura anormal del grup electrògen, la qual cosa confirma que l'error s'ha eliminat completament. Després que el vaixell atraqués al moll, es va contactar amb el fabricant per utilitzar l'instrument dedicat de Schneider per provar i calibrar la unitat de control de fallades. Es va trobar que la bateria interna havia fallat (amb una vida útil nominal de 5 anys, però en realitat s'utilitzava durant 8 anys) i hi havia una desviació de 20 A en el valor de configuració. Això va verificar encara més la causa principal de la falla.
Iv. Conclusions i Suggeriments
A partir de la resolució de problemes, el procés de gestió d'aquesta falla i els resultats de la verificació posteriors, s'extreuen les següents conclusions i suggeriments pràctics per proporcionar una referència per al funcionament segur de les centrals elèctriques dels vaixells:
1. La gestió de les avaries ha de ser científica i rigorosa: després de produir-se aquesta falla, els tècnics gestionaven amb calma tota la càrrega del vaixell i l'estat de les unitats. Mitjançant l'enfocament de resolució de problemes de "de simple a complex", van identificar gradualment la causa principal de la falla, evitant eficaçment l'expansió anormal de l'alimentació i assegurant la seguretat de la navegació del vaixell.
2. S'han de prendre precaucions a l'hora d'accionar l'interruptor de corbata: abans de substituir la unitat de control de l'interruptor de corbata, primer cal desconnectar l'interruptor de corbata. Per protegir l'aparell de commutació, cal coordinar la distribució de la càrrega i la potència de la unitat per tal que l'interruptor de corbata es desconnecti en condicions de poca intensitat, alhora que garanteix un subministrament d'alimentació continu i fiable a tot el vaixell.
3. El manteniment de la unitat de control requereix atenció als detalls: la unitat de control de l'interruptor d'enllaç és un dispositiu modular integrat d'alta fiabilitat però de poca capacitat de manteniment. Després d'una fallada, normalment s'ha de substituir en conjunt i el procés de substitució és relativament senzill. Cal tenir en compte que el xip "H1" que hi ha a sota d'aquesta unitat de control ha de ser subministrat per separat per Schneider. Les peces de recanvi s'han de preparar amb antelació.
4. Existeixen plans alternatius de resposta d'emergència marítima: Durant les operacions marítimes, si la unitat de control no es pot substituir o reparar de manera oportuna, es poden adoptar dues mesures d'emergència: Una és utilitzar un mode d'alimentació segmentada. El-personal de servei ha de supervisar de prop els canvis de càrrega de les barres A i B i estar ben-preparat per a les operacions d'emergència. El segon és bloquejar manualment l'interruptor de corbata després de tancar-lo (l'interruptor té una funció de bloqueig-integrada) per evitar que l'interruptor de corbata s'encén de manera inesperada.
5. Optimitzar el mode d'alimentació per reduir els perills ocults: hi ha més dispositius elèctrics a la secció A i menys a la secció B. Es recomana adoptar el mode de subministrament elèctric-connectat a la xarxa de "2 unitats a la secció A i 1 unitat a la secció B" durant els períodes crítics com ara operacions marítimes, navegació en vies navegables estretes i atracats i atracades al moll. En aquest mode, tot i que l'interruptor de corbata està en estat tancat, el corrent que hi circula és relativament petit. Fins i tot si l'interruptor de corbata funciona malament, encara pot garantir un subministrament d'alimentació contínua per a tot el vaixell, minimitzant al màxim els riscos del subministrament d'energia i la probabilitat de fallada d'energia per a tot el vaixell.