摘 要：本文以Havyard PSV 832船为例，较详细地对此系列船舶电站的调试流程进行阐述，并加入了自己以往工作经验中的有效调试方法。
关键词：电站； 调试流程；故障分析
中图分类号：U662.12 文献标识码：A
Abstract： BY taking vessel Havyard PSV832 as an example the test procedure for power plant of PSV series vessel is expounded in this paper.
Key words： Power plant； Test procedure； Troubleshooting
1 前言
PSV全称是Platform Supply Vessel，即平台供应船。主要用于在海上平台之间运送人员和物资，配备有自动电站、电力推进、DP2、液货和散料输送等功能。而一个稳定可靠的自动电站系统，作为船舶的心脏供血部分显得尤其重要，是船上各种设备能够长期稳定运行的有力保障。
2 电站的主要构成
2.1 Havyard PSV 832柴油发电机组
由4台主发电机组和1台应急发电机组组成：
（1） 4台主发电机组：由MTU柴油机配NES发电机，每台机组额定电压为690 VAC，频率60 Hz，额定功率1 500 kW，功率因素0.9。
（2）1台应急发电机组：由康明斯柴油机配韩国现代发电机，额定电压为690 VAC，频率为60 Hz，额定功率为99 kW。
4台主发电机组并排布置在机舱区域。安装在同一侧的机组为一组，分别配有完全独立的两套冷却水系统、燃油供给系统及压缩空气系统。正常使用状态下，当单边发生故障时，另外一边不受影响，可以照常使用，满足了DP2的冗余要求。
2.2 Havyard PSV 832配电板
配电板由Norway electrical system company提供，主配电板分690 VAC、440 VAC、230 VAC三部分，安装在同一配电间；应急配电板分690 VAC、230 VAC两部分，安装在应急发电机间。
（1）690 VAC主配电板主要给主侧推进器、甲板机械、液货系统、散料系统等供电，440 VAC主配电板主要给机舱辅助系统供电；220 VAC主配电板主要给全船照明、生活设施、UPS等供电。
为满足DP2的规范要求，主配电板各分A、B两排，使用母联屏隔离，用电设备分两套分别由A、B排单独供电；进入DP模式时，所有母联开关处于分闸状态，A、B排单独供电。航行状态时，也可在母联开关闭合状态上供电，但此时两路变压器只有一路合闸工作，变压器与母联开关之间有互锁功能，防止造成电力一次系统短路。
（2）690 VAC应急配电板主要给应急空压机、应急机舱风机等机舱辅助系统供电；230 VAC配电板主要给应急照明、UPS等供电。
在航行状态下，应急发电机与应急配电板应该处于应急模式，应急配电板通过应配/主配联络开关由主配电板供电。当主配电板发生故障失电时，应急发电机会在45 s内自动启动，并开关自动合闸进入应急供电；当主配电板恢复正常供电时，应急发电机开关会先自动分闸，然后应配/主配联络开关自动合闸，实现应急电与主电的自动转换。
3 调试的准备工作
虽然发电机组与配电板在出厂前都已进行了试验，并得到了相关机构的验证，但是在设备出厂后到安装完成经过了漫长的运输、装卸、储存、吊装等过程，存在着各种破坏隐患。故在设备安装完整后，必须根据相关船级社的规范要求进行完整测试，并经受船检、船东的校验认可。
3.1 空气系统
空气管路安装完成、密试报验结束，需用压缩空气进行管路冲洗，确保管路洁净干燥，如果管路存留有焊渣、灰尘等微小颗粒物，会对柴油机造成损坏。
3.2 冷却水系统
冷却水管路安装完成、密试报验结束，加注冷却水前需用淡水对管路内部进行冲洗，确保管路内部无异物。加注冷却水时需根据厂家提供的添加剂型号按一定比例加添加剂混合后再加注到管路里，加注时注意要保持透气管畅通，充分将管路里面的空气排出，如果管路存在空气，在发电机运行情况下会产生汽蚀现象，损坏缸套。
3.3 燃油供给系统
燃油管路安装完成、密试报验结束，需进行串油工作，油样化验洁净等级符合规范与厂家要求，否则容易造成燃油滤器、喷油嘴阻塞，在燃烧室内形成残渣，会损坏缸套或造成气门堵塞。燃油舱加油时，先加到沉淀舱，经分油机处理后再加注到燃油日用舱供发电机使用。
3.4 电缆的敷设安装与接线
电缆敷设与接线需符合相关规范的要求，电源线应与信号线分开敷设包扎，信号线做好屏蔽接地。
4 调试的流程
4.1 配电板通电前检查及通电
（1）检查配电板基座是否安装固定好，内部部件是否完好无损；
（2）检查屏与屏之间汇流排是否连接固定可靠，汇流排与柜体内壳是否做好绝缘保护；
（3）检查设备电缆连接是否正确，做好接地保护，尤其是主干电缆、主动力系统的相关电源线、控制线是否依照设计单线图顺序进行连接，如有出现交错接线错误势必影响后续DP试验、FMEA试验的进行；
（4）检查汇流排和大容量电缆的接线是否依据安装要求打扭力紧固；
（5）检查配电板上所有供电开关是否处于断开状态；
（6）检查配电板内部是否有杂物，特别需认真检查断路器内部是否有铁丝、铁锈、灰尘等易导致短路的杂物；
（7）用1 000 V直流绝缘表测量汇流排、变压器、岸电电缆的绝缘情况，测量结果应不小于5 MΩ；测量发电机绕组的绝缘，需要在2 000 MΩ以上；
（8）合上仪器仪表的回路熔断器，特别是电流互感器的测量回路一定不能断路，不能加熔断器。
以上检查步骤确定无误后，方可给配电板送电。
4.2 发电机第一次启动
（1）启动发电机前需确保每一根电缆接线正确，将AVR的工作电源开关关闭，先怠速运转一段时间，观察机组各个参数是否正常，包括外围系统的冷却水温度、压力、燃油压力等，然后再逐步将转速加到额定转速，空载运行一段时间，仔细观察一切正常后方可进行下一步试验。
（2）发电机励磁发电试验，先检查发电机的差动保护功能是否正常工作，以确保发电机万一发生短路故障时能够及时切断励磁回路。检查无误后，合上AVR工作电源开关，启动发电机，观察配电板电压表显示电压是否正常，额定电压为690 VAC，电压在690～700 VAC范围内均视为正常。用1 000 VAC相序表测量电压相序是否为正序。
4.3 发电机开关脱扣功能与保护试验
使用模拟信号发生器通过输入信号到保护装置二次回路，模拟电压、电流、频率故障进行试验。
在模拟欠压、过压试验时，必须要把遥控调压信号断路，因为此时发电机实际电压是正常的，但是保护装置Woodward Easygen读取到的电压是高于或低于额定值的，否则会误认为电压偏高或偏低，AVR会对发电机电压进行调节，从而降低或增大发电机电压；如果调压信号没有形成断路，就会造成发电机实际电压过高或过低，不利于在网的用电设备，甚至会损坏用电设备。
在模拟低频、高频试验时，需要将遥控调速信号断路，因为此时发电机的实际转速是正常的，但是保护装置Woodward LSU读取到的频率信号是高于或低于额定值的，会误认为发电机转速偏高或偏低，从而会调节发电机的转速，造成发电机电压的波动，不利于在网用电设备，尤其是电机设备。
4.4 报警点模拟测试
在试验中应该注意模拟器是否取得相关检验机构的检验合格证明，并且没超出检验使用期限。
4.5 静态特性试验
试验前应先确认发电机频率与电流反馈信号是否正确。否则会造成发电机故障开关跳闸，具体方法如下：
（1）逐渐增加有功功率，观察发电机频率的变化趋势，如果频率反馈信号正确，发电机频率会略微有下降趋势，反之频率呈上升趋势，此时只要将频率反馈信号的两根线对调即可。
（2）逐渐增加感性无功功率，因为感性无功对发电机起到去磁作用，容性无功对发电机起到助磁作用，如果电流反馈信号正确，此时发电机电压应该呈略微下降趋势，反之电压呈上升趋势，此时只要将电流检测信号线对调即可。
4.6动态特性试验
（1）频率特性调整
根据相关规定，带动发电机的原动机必须装有调速器，其调速特性应符合下列规定：当突然卸去额定负载时，其瞬时调速率不大于额定转速的10%，稳定调速率不大于额定转速的5%，稳定时间不超过5 s。此类船舶的柴油机一般都配有电子调速器。
（2）电压稳定调节方法
AVR对电压的调节速度是通过PI控制系统来实现的，试验中可保持某一参数不变，例如I值不变，改变P值，观察电压的变化趋势，若趋势反了，可相反的改变P值，再按同一趋势逐渐改变P值，直到电压往相反方向变化，接着将P值调回到倒数第二个数值；用同样的方法，保持P值不变调节I值，直至发电机的变化峰值电压与稳定时间都在规范要求范围内为止。
4.7 并车试验
（1）并车条件
对于三相交流同步发电机组，理想并车条件是待并发电机的电压与运行（或电网）的电压之间同时满足以下条件：①电压的有效值相等，即；②频率相等，即；③相位或初相位角相等，即 ；④相序一致。符合上述条件时并车，冲击电流最小、最安全。
（2）并车方法
①示波器并车法
首先将示波器的电压测量端按正序分别连接在电网母排与待并发电机开关侧，拆掉到待并发电机开关的合闸信号线，手动调节待并发电机的转速，观察同步表并车指示灯按顺时针缓慢转动，接近同步点时按下合闸按钮，若此时开关合闸信号发出与两条电压曲线重合时间吻合，则说明此发电机符合并车条件。
② 万用表并车法
首先用电压等级符合的相序表确认在网发电机与待并发电机的电压相序一致，待并发电机开关置于测试位置，将万用表发到电压等级适合的档位，用一根表笔测量在网发电机的某一项电压，用另外一根表笔测量在待并发电机的同一项电压，用手动并车法模拟并车，当同步表指示灯转到同步点位置时，若此时万用表电压显示为零，则表明并车成功。此方法操作较为方便，但准确度没有示波器并车法好。
（3）发电机同步运行功率分配调节
发电机的功率分为有功功率与无功功率，有功功率分配不平衡主要调节发电机的频率，有功功率分配较多的发电机频率较大，此时只要相应的调节发电机的频率即可；无功功率分配不平衡是由于电压的不平衡引起的，通常电压低的发电机无功分配越大，电压高的发电机无功分配越小，此时只要相应地调节发电机的电压即可。
4.8 PMS实验
对于带有DP2系统的PSV船、PMS功能主要包括有Load Dependent Start/ Stop、Load Shedding、Power Limitation、Black Out Recovery试验，有些船舶还包括有Fixed Target Load等试验。
PMS系统通过控制4台发电机的自动启动与停止，开关同步合闸与解列分闸来满足电站即时的负载需求与变化。同时在此类船舶最主要是给平台供应物资的，在DP模式下必须要保证当单边故障时不影响动力操作系统的工作，或者在故障失电情况下必须要在30 s内电站自动恢复供电、相关动力设备自动运行，否则是相当危险的。
此类船舶的PMS比普通船舶功能更加全面，使用更加方便，其优点有：
（1）当2台以上发电机运行在网时，某一在网机组发生电压故障（励磁故障）或频率故障（调速器故障）时，PMS会在几十毫秒内将故障切断，限制主推进器功率不超过在网机组100%的额定功率，自动启动备用机组并网，不影响其他在网机组正常运行；
（2）当2台以上发电机在网时，应急停止某台在网机组，PMS会在几十秒内将故障机组切断，限制主推进器功率不超过在网机组100%的额定功率，自动启动备用机组并网，不影响其他在网机组地正常工作，遏制了故障进一步蔓延。
5 结束语
本文论述了PSV系列船的船舶电站的调试流程，文中一些调试方法只是个人根据以往工作经验所得，或许还有更有效与简便的方法，希望在以后的工作中多积累经验，在行业中多进行交流，不断完善调试技能。
参考文献
[1]王文义主编. 船舶电站组建与调试. [M哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2009.
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