某轮艏侧推启动失败故障的分析与排除

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摘要：本文针对某轮艏侧推频繁发生启动失败，通过对其工作原理和故障的分析，并找到了排除故障的方法，对提高我们的工作技能和管理水平很有意义。

关键词：艏侧推 启动失败 侧推主接触器 欠压 改进

0 引言

某轮侧推为挪威BRUNVOLL公司产品FU-63-LTC-1750，德国ABB的M2CA LKB4马达驱动，由一台主机轴带发电机专门供电，一套ABB的无功补偿装置提高功率因素。按照设计，一级启动时接触器K71接通自耦变压器中心线，380V电源经接触器K72和自耦变压器降压后接通主马达，约10秒后断开K71，保持K72，电源经自耦变压器部分绕组维持侧推转速。再过0.5秒，主接触器Q73合闸，380V电源经Q73直接接通主马达进行二级启动。再过2秒后断开K72而维持Q73接通，侧推马达运转直到停车指令断开Q73。

1 故障现象

数年以来，该轮艏侧推断断续续出现启动故障，主要表现为第二级启动时电流持续时间较长，额定电流1000A的侧推主接触器（空气断路器）Q73断开，马达停转。观察侧推启动过程，船舶出坞不久正常启动时，一级启动过程发电机主开关的数字电流表三相中最大电流瞬间上升到1600到1800A（侧推电流表约1600A左右）然后缓慢下降，几秒后下降到1000A左右然后迅速下降到270A左右，保持二三秒二级启动开始，电流瞬间上升到1000到1100A，然后迅速下降到270A左右，侧推启动成功。再看无功补偿装置，当功率因素下降时，无功补偿装置按设计程序初次投入2只补偿电容后每隔6秒左右增加2只补偿电容直到达到设计的功率因素，功率因素偏高补偿电容也是逐级退出。而侧推启动失败的过程，一级启动与正常启动时没有大的区别，只是二级启动时，侧推电流表瞬时上升到1000A后基本保持变，而发电机主开关的数字电流表瞬间上升到800-900A后慢慢下降，七八秒后降到300A甚至160A，随后电流突然降到零，侧推启动失败，此时Q73已断开。在整个启动过程中发电机电压、频率正常，系统没有任何报警，马上可以进行再次启动操作，只不过再次启动成功的机会也就三四分之一。检查侧推主接触器Q73的主触头，多发现有拉弧烧蚀现象，经修磨主触头后再次启动侧推都能成功启动，但是数次正常启动后，又可能再次出现启动失败。坞检数月后，启动故障出现更加频繁，观察启动过程表现基本相似，只是电流有所增大。

2 故障分析

从以上侧推启动过程，即使是启动失败时，发电机、无功补偿装置、自耦变压器工作正常，一级启动也基本相似，那么问题就是出在二级启动上面。一次或数次的启动失败接触器Q73在大电流状况下断开，其主触头拉弧烧蚀是肯定的，接触面积过小且三相不一致的接触面积造成极大的接触电阻和相电流严重不均有时甚至接近缺相运行状态，此时虽然发电机调压功能和无功补偿装置正常也不足以满足马达加速的要求，加上发电机和无功补偿装置离侧推马达较远的设计，马达持续大电流而发电机电流越来越小虽然机理比较复杂难以深究但也可以作为一种病态表现去理解。经修磨主触头后，三相触头的接触面积增大且接近，再次启动侧推成功是顺理成章的。

然而，原先完好的主接触器触头第一次是怎么拉弧烧蚀的呢，同样的就在去年我们也购买换新了Q73的主触头，没用多少天就在一次启动失败中打破了它完美的金身。也就是说，主接触器触头第一次拉弧烧蚀不是触头本身的问题而是因为主接触器Q73在大电流时断开造成，只有弄清主接触器Q73大电流断开的原因才能对症下药彻底解决问题。该轮侧推控制系统装有一个PLC，受限于专业素养和修磨主触头能够恢复侧推的正常运行，很长一段时间以来很多人都没能对启动失败的原因进行挖根深究。经仔细研究电路和深入检查探讨分析，因为没有出现报警并且不用复位马上能再次启动我们排除了侧推马达过热、自耦变压器过热、Q73过载保护等造成Q73保护断开的可能，同时发现虽然有侧推电流信号输送到PLC，但马达控制回路中没有PLC输出断开的开关、触头存在因而也可以排除PLC指令断开的可能性。考虑到每次都仅仅是在启动过程中出现故障，也排除控制线路开关、触头接触不良造成的可能性。剩下的可能只有辅助接触器K81自行断开或Q73自行脱扣，该轮马达控制系统电源是侧推380V电源经变压器T73输出的220V，由于侧推启动控制箱上仅有一个电流表，启动过程中我们用万用表监测到电压有明显下降。经使用调压器进行测试，主接触器Q73的失压线圈电压低到185V时就会脱扣，而K81的脱扣电压则低得多。侧推启动过程中持续大电流而发电机端电流下降造成侧推控制箱电源输入端电压下降进而变压器T73输出的电压远低于220V，这就很容易造成Q73自行脱扣。现在我们可以得出结论：侧推启动失败时主接触器Q73的断开是因为欠压！

3 故障解决

船舶坞检投入运营后，海生物和其他污染物开始在侧推桨毂、桨叶以及通道、栏栅处生长或存积，水流阻力开始有所增加，侧推主马达启动电流和运行电流也会相应地增大。当启动电流增加到一定程度就会造成主接触器Q73的自行脱扣。抓住了主接触器Q73启动过程中欠压自行脱扣这一点，对应的改进就比较简单了，使用船上220V电源代替原来由侧推主电源变压得到的马达控制系统电源，从而保证马达控制系统电源稳定不受启动电流影响。经过如此改进后，实践证明即使海生物等污染物增长，目前来说一级启动最大电流增加到2600A，二级启动电流最大增加到1500A的情况下还能稳定成功启动，启动完成后零位电流增大到400A。另外，为保证侧推的正常，适时清洁侧推及其通道是十分必要的。

4 结束语

对于过电流跳闸的电器设备，应尽可能早的检查接触器/空气开关的触头以保证良好的技术状态。设备发生了故障，我们所做的不仅仅是应付式的修理或临时处理，还应该抽丝剥茧透过现象抓住本质，想办法彻底解决问题。只有不断学习和钻研，我们才能积累经验吸取教训，持续提高我们的工作技能和管理水平。