Når skip opererer på sjøen, er påliteligheten av strømforsyningen gjennom hele fartøyet direkte relatert til operasjonssikkerheten og kvaliteten på oppgavegjennomføringen. Som kjernekraftkilde for alt skipsutstyr spiller stabil drift av skipets kraftstasjon en avgjørende rolle. Et bestemt fartøy er utstyrt med 5 moderne HFC-dieselgeneratorsett på 770kW. Den tar i bruk Kongsberg DC-20 automatisk kraftstasjonsstyringssystem (PMS), som er ansvarlig for å overvåke strømnettets status og automatisk kontrollere kraftstasjonen. Den kan oppnå automatisk regulering av start, stopp, nettilkobling og frakobling av generatorsettene.
Fartøyet har høye krav til strømforsyningssikkerhet i offshorevirksomheten. Under vanlig drift bruker den en nettkoblet-driftsmodus med tre enheter, og kraftstasjonens drift er satt til halv-automatisk. Den totale lasten til fartøyet holder seg stabil på rundt 1400 kW. Kraftstasjonen har tre driftsmoduser: I manuell modus fullfører vakthavende personell manuelt nettilkobling og frakopling av enhetene basert på nettbelastningen og enhetenes status. I semi-automatisk modus overvåker PMS den totale kraften til strømnettet i sanntid. Når belastningen er unormal, gir den en alarm. Etter at-vaktpersonellet har tatt en vurdering, gir de instruksjoner, og PMS fullfører automatisk de påfølgende operasjonene. I automatisk modus styres all drift av kraftstasjonen fullt ut av PMS. Strømforsyningsforholdet til skipet er vist i figur 1.
Figur 1 viser strømforsyningsforholdet til skip
I. Feilfenomen
Under fartøyets reise ble generatorsettene No. 2, No. 4 og No. 5 koblet til nettet for drift, mens generatorsettene No. 1 og No. 3 var i en fjernstyrt-kald standby-tilstand. Kraftstasjonen var i halv-automatisk modus. Den totale lasten på hele fartøyet var omtrent 1400 kW, med en enkelt-enhetslast på omtrent 57 %. Uten driftsinstruksjoner utstedt av-vaktpersonell, oppsto feilfenomenene etter hverandre: Klokken 17:11:03 startet No. 1-generatorsettet automatisk og ble umiddelbart koblet til nettet for drift. Kl. 17:11:14 utstedte PMS en lavt drivstofftrykkalarm for generatorsettet nr. 1 (trykket på tidspunktet for alarmen var 0,1 MPa). Klokken 17:12:10 ble alarmen tilbakestilt (trykket ved tilbakestillingen var 0,16 MPa). Deretter demonterte-vaktpersonellet No. 1-generatorsettet i halv-automatisk modus og rapporterte omgående den relevante situasjonen til-vaktingeniøren. Denne feilen førte ikke til at hele skipet mistet strømmen, men den automatiske oppstarten-og nettilkoblingen til No. 1-generatorsettet uten instruksjoner er en unormal tilstand. En grundig undersøkelse av årsaken er nødvendig for å sikre strømforsyningssikkerheten.
II. Analyse av feilmekanismer
Basert på arbeidsprinsippet til det automatiske kraftstasjonsovervåkingssystemet til dette fartøyet, faller de potensielle årsakene til den automatiske nødnetttilkoblingen av No. 1 backup generatorsettet hovedsakelig inn i følgende tre kategorier, som alle er relatert til kjernekontrollprinsippet til PMS: "Sikre at netttilkoblingskapasiteten til hele generatorsettet er større enn nettfartøyets belastning og hindrer strøm."
1. Unormal drift av generatorsettet
Hvis et enkelt generatorsett på nettet opplever unormal rotasjonshastighet (fall, overhastighet), lavt smøreoljetrykk, lavt fyringsoljetrykk, for høy vannutløpstemperatur, eller hvis spenningen og frekvensen avviker fra standardområdet og utløser en alarm, kan det føre til at generatorsettet slår seg av, og dermed resultere i en plutselig reduksjon av strømtap og hele strømforsyningen til fartøyet. På dette tidspunktet vil PMS automatisk starte standby-enheten og koble seg raskt til nettet for å sikre stabil strømforsyning til nettet.
2. Unormal drift av hovedbryteren
Hvis hovedbryteren til et enkelt generatorsett på nettet opplever unormal utløsning under parallellføring, frakobling eller normal drift, for å forhindre at hele skipet mister strøm, vil PMS automatisk starte standby-enheten og fullføre nettilkoblingen. Det har vært tilfeller av slike uregelmessigheter: Under en viss offshore-operasjon, da No. 1-enheten ble koblet fra i halv-automatisk modus, fungerte hovedbryterkontrollenheten feil. Selv om det ikke førte til strømbrudd for hele fartøyet, ble standby No. 5-enheten fortsatt automatisk startet og koblet til nettet.
3. Plutselig reduksjon i strømtilførsel fra strømnettet eller plutselig økning i belastning
Når strømnettbelastningen til hele skipet plutselig øker eller strømforsyningen fra-nettgenererende enheter plutselig avtar, vil PMS automatisk starte standby-enhetene for å sikre at den totale kapasiteten til de netttilkoblede-nettenhetene møter lastbehovet. Rederens samleskinne er delt i to seksjoner, A og B, som kan oppnå segmentert strømforsyning. De to delene av samleskinnen styres uavhengig av hverandre, og deres kontrolllogikk stemmer overens med hele delens strømforsyning. Hvis det er en plutselig reduksjon i strømforsyningen eller en plutselig økning i belastningen i en seksjon, vil det utløse standby-enheten til den seksjonen til å starte og kobles til nettet.
III. Feildiagnose og håndtering
1. Omfattende feilsøking
Teknikere inspiserte de potensielle årsakene til de -nevnte feilene én etter én, fra enkle til komplekse, og eliminerte gradvis irrelevante faktorer. Den spesifikke inspeksjonsprosessen er som følger:
• Undersøk faktorer for personelldrift: Kommuniser fullt ut med-vaktpersonell for å bekrefte at det ikke er noen personellfeil under drift. Når det gjelder alarmen for lavt drivstofftrykk til enhet 1, ble det analysert at det skyldtes den raske lastfordelingen etter at enheten raskt ble koblet til nettet, noe som resulterte i en midlertidig mangel på drivstofftilførsel i drivstofftilførselspumpen til enheten. Deretter, når enhet 1 ble startet på nytt i henhold til normal prosedyre, oppsto ikke denne alarmen igjen, noe som bekreftet rasjonaliteten til denne analysen.
• Sjekk statusen til-nettverksenhetene: Utfør en detaljert verifisering av kjernedriftsparameterne (arbeidsspenning, strøm, frekvens, drivstofftrykk, smøreoljetrykk, høy-temperatur vannutløpstemperatur osv.) av 2#, 4# og 5# i-nettverksenhetene. Alle parametere oppfyller standardene, og muligheten for at PMS feilaktig starter standby-enhetene på grunn av unormalt i-nettverksenhetene er utelukket.
• Inspeksjon av kontrollkretsen til Enhet 1: Det ble gjennomført en omfattende inspeksjon av komponentene, modulene og startkretsen til den elektriske styrekretsen til Enhet 1, med fokus på kontroll av mellomreleene og kontrollmodulene i startkretsen. Ingen skader eller funksjonsfeil ble funnet, og påvirkning fra unormale kontrollkretser til selve enheten ble utelukket.
• Inspiser komponentene i overvåkingssystemet: Kontroller strømtransformatoren til Kongsberg overvåkings- og alarmsystem, hent systemets historiske registreringer, bekreft at det ikke er noen vesentlige fluktuasjoner i totalstrømmen til hovedsamleskinnen, og utelukk muligheten for systemfeil som skyldes deteksjonsavviket til strømtransformatoren.
• Undersøk nettbelastningspåvirkning: Kontakt hver posisjon for å bekrefte start og stopp av utstyr med høy-effekt i feilperioden, bekreft at intet utstyr med høy-effekt starter eller stopper i løpet av denne perioden, og utelukk muligheten for oppstart av nødsystem forårsaket av lastpåvirkning.
2. Feilplassering og håndtering
Etter å ha eliminert de ovennevnte fellesfaktorene, analyserte teknikerne videre i kombinasjon med strømforsyningsoppsettet på det tidspunktet: Når feilen oppstod, ble en enhet av A-seksjonsskinnen koblet til nettet, og to enheter av B-seksjonens samleskinne ble koblet til nettet. Det var omtrent 700A strøm som strømmet fra B-seksjonen til A-seksjonen gjennom bindebryteren. Hvis bindebryteren fungerer unormalt eller kobles fra, vil samleskinnen i A-seksjonen oppleve en situasjon der "strømbelastningen overstiger enhetens strømforsyningskapasitet". På dette tidspunktet starter PMS A-seksjonens standbyenhet 1 som skal kobles til nettet, som er i tråd med kontrollprinsippet.
En inspeksjon ble utført på slipsbryteren, og det ble funnet at dens logiske kontrollenhet (Schneider MIC 5.0) hadde åpenbare avvik: den interne batteristrømmen var utilstrekkelig, og den trefasede strømvisningen var ustabil og intermitterende. Kjernefunksjonen til denne kontrollenheten er å motta strømsignalet fra effektbrytersensoren, foreta en vurdering og deretter sende instruksjoner til aktuatoren (lukkespole, åpningsspole osv.) for å oppnå bryterhandlingskontroll. Unormaliteten får PMS til å feilvurdere at hovedfordelingstavlen trenger segmentert strømforsyning, og deretter starte enhet 1.
Teknisk personell har bestemt at avhendingsplanen er å erstatte styringsenheten til slipsbryteren. De spesifikke trinnene er som følger: Gjennom hele prosessen vil det bli prioritert å sikre stabil strømforsyning for hele skipet og beskytte sikkerheten til utstyret
(1) Last- og enhetsregulering: Koble fra ikke-kritiske laster, koble fra No. 4 generatorsettet, koordiner og reguler lastfordelingen til hele skipet og kraftforsyningskapasiteten til enhetene, reduser strømmen som flyter gjennom bindebryteren til mindre enn 10 % av nominell verdi (3200A), og koble fra strømmen under 0 under koblingsbryteren.
(2) Utskifting av kontrollenhet: Trekk koplingsbryteren ut av fordelingstavlen, fjern frontdekselet på effektbryteren, koble fra tilkoblingsbåndet mellom kontrollenheten og effektbryteren, bytt ut den defekte kontrollenheten og juster innstillingsverdien for relébeskyttelsen og innstillingstiden for den nye kontrollenheten gjennom skiven.
(3) Systemgjenoppretting: Installer koblingsbryteren på nytt og rist den inn i fordelingstavlen. Lukk tie-bryteren og hele fartøyet vil gjenoppta normal strømforsyning.
Etter en ukes oppfølging- skjedde det ingen unormal lukking eller åpning av generatorsettet igjen, noe som bekrefter at feilen var fullstendig eliminert. Etter at fartøyet lå til kai ved kai, ble produsenten kontaktet for å bruke Schneiders dedikerte instrument for å teste og kalibrere feilkontrollenheten. Det ble funnet at det interne batteriet hadde sviktet (med en angitt levetid på 5 år, men faktisk i bruk i 8 år), og det var et avvik på 20A i innstillingsverdien. Dette bekreftet ytterligere årsaken til feilen.
Iv. Konklusjoner og forslag
Basert på feilsøkingen, håndteringsprosessen for denne feilen og de påfølgende verifikasjonsresultatene, trekkes følgende konklusjoner og praktiske forslag for å gi en referanse for sikker drift av skipskraftverk:
1. Feilhåndtering må være vitenskapelig og streng: Etter at denne feilen oppsto, håndterte teknikere rolig hele skipets last og statusen til enhetene. Gjennom feilsøkingstilnærmingen "fra enkel til kompleks", identifiserte de gradvis årsaken til feilen, og forhindret effektivt unormal utvidelse av strømforsyningen og sikret sikkerheten til skipets navigasjon.
2. Forholdsregler bør tas ved bruk av slipsbryteren: Før du bytter ut styreenheten til slipsbryteren, er det nødvendig å koble fra slipsbryteren først. For å beskytte bryterutstyret er det nødvendig å koordinere lastfordelingen og kraften til enheten for å få slipsbryteren til å koble fra under lavstrømsforhold, samtidig som man sikrer kontinuerlig og pålitelig strømforsyning gjennom hele skipet.
3. Vedlikehold av kontrollenheten krever oppmerksomhet på detaljer: Kontrollenheten til kontaktbryteren er en integrert modulær enhet med høy pålitelighet, men dårlig vedlikehold. Etter en feil må den vanligvis erstattes som en helhet, og erstatningsprosessen er relativt enkel. Det skal bemerkes at "H1"-brikken under denne kontrollenheten må leveres separat av Schneider. Reservedeler bør forberedes på forhånd.
4. Det er alternative planer for maritim beredskap: Under maritime operasjoner, hvis kontrollenheten ikke kan skiftes ut eller repareres i tide, kan to nødtiltak vedtas: Det ene er å bruke en segmentert strømforsyningsmodus. Vakthavende personell må nøye overvåke belastningsendringene til A- og B-skinnene og være godt-forberedt på nødoperasjoner. Den andre er å låse slipsbryteren manuelt etter at du har lukket den (strømbryteren har en innebygd -låsefunksjon) for å forhindre at slipsbryteren utløses uventet.
5. Optimaliser strømforsyningsmodus for å redusere skjulte farer: Det er flere elektriske enheter i seksjon A og færre i seksjon B. Det anbefales å ta i bruk nett-tilkoblet strømforsyningsmodus på "2 enheter i seksjon A og 1 enhet i seksjon B" i kritiske perioder som sjøoperasjoner, navigering i trange vannveier og anløp og avkjøring ved kai. I denne modusen, selv om bindebryteren er i lukket tilstand, er strømmen som flyter gjennom den relativt liten. Selv om slipsbryteren svikter, kan den fortsatt sikre kontinuerlig strømforsyning for hele skipet, og minimere strømforsyningsrisikoen og sannsynligheten for strømbrudd for hele skipet i størst grad.