李明松，王 正(.青島前進(jìn)船廠，山東 青島 6600；.海軍航空工程學(xué)院，山東 青島 6600)

SICPS-5型外加電流保護(hù)裝置電位漂移故障分析與排除

李明松1，王 正2
(1.青島前進(jìn)船廠，山東 青島 266001；2.海軍航空工程學(xué)院，山東 青島 266001)

SICPS-5型外加電流保護(hù)裝置是通過外加電流對船舶不同部位進(jìn)行防腐防污實(shí)施保護(hù)的裝置，文章利用該型裝置首次自主修理，對裝置的工作原理進(jìn)行闡述，對電位漂移故障現(xiàn)象進(jìn)行綜合分析，并對分析結(jié)果逐一排查，最終得出導(dǎo)致故障現(xiàn)象的本質(zhì)原因。

外加電流保護(hù)裝置；恒電位/恒電流儀；輔助陽極；電解海水電極；電位漂移

SICPS-5型外加電流保護(hù)裝置是船舶的重要組成部分，它可以根據(jù)船舶不同部位對保護(hù)作用的不同要求，完成對船體外殼、螺旋槳及121#～129#肋骨非水密部位內(nèi)的防腐保護(hù)，對電磁計程儀平面探頭及螺旋槳的防污保護(hù)等功能。

1 SICPS-5型外加電流保護(hù)裝置組成及工作原理

1.1組成

SICPS-5型外加電流保護(hù)裝置由1臺恒電位/恒電流儀、鉑/鈮陽極(A1、A/1、A2)、電解海水電極(A3⊥2、A4、A/4、⊥3、⊥/3)、參比電極(C1、C2、C3)、軸接地裝置通過電纜的連接而成。

船舶SICPS-5型外加電流保護(hù)裝置所有電極均安裝在水線以下，其中A1、A/1、C1在水線以下1 m的位置，A3、⊥2位于電磁計程儀以下1 m的位置，A2、C2位于艉尖艙內(nèi)，C3位于水線以下1 m的位置，A4、A/4、⊥3、⊥/3位于螺旋槳的附近。

1.2工作原理

SICPS-5型外加電流保護(hù)裝置主要依靠DJH-5型恒電位/恒電流儀自動控制對外電流的輸出大小，以此來滿足船體不同部位的保護(hù)需求。DJH-5型恒電位/恒電流儀由4個獨(dú)立回路組成：2個恒電位回路(HEⅠ和HEⅡ)，2個恒電流回路(HIⅠ和HIⅡ)。恒電位回路HEⅠ用于船體尾部外殼體、螺旋槳、軸、舵、水平穩(wěn)定翼和垂直穩(wěn)定翼外加電流陰極防腐保護(hù)；恒電位回路HEⅡ用于121#～129#肋骨非水密部位內(nèi)的殼體和金屬結(jié)構(gòu)件外加電流陰極防腐保護(hù)；恒電流回路HIⅠ用于對31#肋骨右舷下部電磁計程儀平面探頭防污保護(hù)；恒電流回路HIⅡ用于螺旋槳防污保護(hù)。

1)恒電位回路自動調(diào)節(jié)原理。恒電位回路工作原理框圖如圖1所示。

圖1 恒電位回路原理框圖

恒電位回路為一閉環(huán)控制系統(tǒng)，裝置初始輸出電流的大小，是由給定電位和船體的自然電位之差決定的，保護(hù)電流經(jīng)過海水流向船體，使船體(船體或其他結(jié)構(gòu)件)逐漸極化到給定電位，此時參比電機(jī)將船體極化過程的各瞬時電位值連續(xù)反饋到PI調(diào)節(jié)器的反相端，經(jīng)過前置放大，控制功率放大器，使輸出電流滿足船體電位的要求，使船體電位恒定在給定值。

如果外界條件的變化使艇體極化電位下降，經(jīng)PI調(diào)節(jié)，輸出信號增大，經(jīng)前置放大后，功率放大器輸出電流增加，從而使艇體極化電位逐漸趨近給定電位。反之，使輸出電流減小，也使艇體電位趨于給定電位。上述過程周而復(fù)始，形成自動調(diào)節(jié)。

當(dāng)輸出電流、輸出電壓超出額定值時，應(yīng)保護(hù)電路、封鎖控制信號、切斷輸出。故障排除后，按下控制線路板上的復(fù)位按鈕，即可正常運(yùn)行。

當(dāng)交流輸入電源缺相或輸入保險絲熔斷時，通過缺相保護(hù)電路，封鎖控制信號，切斷輸出，當(dāng)故障排除后，按下控制線路板上的復(fù)位按鈕，即可正常運(yùn)行。

自動狀態(tài)，當(dāng)輸出電流增加時通過限流回路，降低比較放大電路的放大倍數(shù)，使輸出電流降低。

2)恒電流回路自動調(diào)節(jié)原理。恒電流回路工作原理框圖如圖2所示。

圖2 恒電流回路原理框圖

恒電流回路為一閉環(huán)控制系統(tǒng)，裝置初始輸出電流的大小由給定電壓信號和輸出反饋電壓信號差決定，調(diào)節(jié)給定電壓信號的大小，控制信號隨之調(diào)節(jié)，輸出電流亦隨之調(diào)節(jié)。

如果外界條件的變化使得輸出電流增加時，經(jīng)PI調(diào)節(jié)，輸出信號降低，經(jīng)前置放大后，功率放大器輸出電流降低，使輸出電流恒定。反之，輸出電流增加，也使輸出電流趨于恒定。上述過程周而復(fù)始，形成自動調(diào)節(jié)。

當(dāng)輸出電流、輸出電壓超出額定值時，應(yīng)保護(hù)電路，封鎖控制信號、切斷輸出，故障排除后，按下控制線路板上的復(fù)位按鈕，即可正常運(yùn)行。

當(dāng)交流輸入電源缺相或輸入保險絲熔斷時通過缺相保護(hù)電路，封鎖控制信號，切斷輸出，當(dāng)故障排除后，按下控制線路板上的復(fù)位按鈕，即可正常運(yùn)行。

自動狀態(tài)，當(dāng)輸出電壓增加時通過限壓回路，降低比較放大電路的放大倍數(shù)，使輸出電壓降低。

2 故障現(xiàn)象

恒電位/恒電流儀面板如圖3所示，在“回路選擇K2”選在HEⅡ的前提下，然后轉(zhuǎn)動“電位選擇HEⅡ”選擇“給定”或“C2”時，測量電位儀表出現(xiàn)電位的從0到最大值的漂移現(xiàn)象，從而無法從面板儀表上得知在給定電位一定的條件下，C2處船體電位是否滿足-0.8～-1.0 V范圍的保護(hù)要求。

圖3 恒電位/恒電流儀面板圖

3 故障分析

該故障現(xiàn)象屬于非固定性的故障，要確定其故障點(diǎn)首先應(yīng)從系統(tǒng)上分析，“電位選擇HEⅡ”轉(zhuǎn)換開關(guān)屬于4個回路中的恒電位回路HEⅡ范疇，主要著眼點(diǎn)從該回路進(jìn)行分析，而該回路從系統(tǒng)上又可分為恒電位/恒電流儀部分和通過電纜連接的舷內(nèi)鉑/鈮陽極2部分。

1)恒電位/恒電流儀。恒電位/恒電流儀應(yīng)從以下4個方面進(jìn)行排查：①恒電位回路HEⅡ控制板回路工作是否正常；②恒電位回路HEⅡ?qū)ν廨敵鲭娏?、電壓是否正常；③檢查回路中大功率管工作是否正常；④“電位選擇HEⅡ”轉(zhuǎn)換開關(guān)所在回路進(jìn)行排查。

2)舷內(nèi)鉑/鈮陽極。該部分應(yīng)主要排查以下2方面內(nèi)容：①檢查鉑/鈮陽極體是否有斷裂現(xiàn)象；②檢查從恒電位/恒電流儀到鉑/鈮陽極連接電纜的導(dǎo)通性和是否有接地現(xiàn)象。

4 故障排查

結(jié)合以上造成故障原因的分析，對外加電流保護(hù)裝置進(jìn)行逐項排查。

首先，在確保舷內(nèi)鉑/鈮陽極無損壞斷裂現(xiàn)象的前提下，用萬用表檢查恒電位/恒電流儀與鉑/鈮陽極連接電纜的導(dǎo)通性，檢查結(jié)果連接電纜導(dǎo)體良好且無接地現(xiàn)象。

其次，測量參比電極C2處的電位即恒電位/恒電流儀內(nèi)接線排上C2點(diǎn)與M點(diǎn)的電壓值，測量結(jié)果為-0.9 V，滿足船體保護(hù)電位的要求，然后調(diào)節(jié)恒電位回路HEⅡ控制板上電位器RW5(將SW2設(shè)置在自動擋)，然后測量參比電極C2處的電位值，測量結(jié)果為電位值能夠穩(wěn)定變化，而且前期已經(jīng)對恒電位/恒電流儀內(nèi)部大功率管進(jìn)行了檢測，檢測結(jié)果為大功率管工作正常，由此可以推斷發(fā)生電位漂移現(xiàn)象并不是因為回路控制原因，而是一種顯示錯誤，因此故障排查重點(diǎn)集中在“電位選擇HEⅡ”與“測量電位”電壓表的顯示回路中。

參比電極C2是恒電位/恒電流儀中恒電位回路HEⅡ的組成部分，恒電位回路HEⅡ部分控制原理圖如圖4所示，恒電位/恒電流及部分原理圖如圖5所示。

由圖5中可以看出，參比電極C2共有2路信號，一路是控制信號，通過122進(jìn)入控制板CU2中2X1管腳，前文分析已經(jīng)排除電路板控制故障，在此不做具體分析；另一路為顯示信號，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)K3的136和122接通時，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)K3經(jīng)136進(jìn)入CU2中2X10管腳，再由圖4中可知，顯示信號進(jìn)入控制板CU2中2X10后，經(jīng)IC5A、IC5B運(yùn)算放大，由晶體管T3控制導(dǎo)通大小，最后通過滑動變阻器取出參比電極C2的顯示信號，由CU2中2X11輸出到圖5中的測量電位電壓表進(jìn)行顯示；同樣當(dāng)旋轉(zhuǎn)開關(guān)K3的136和138接通時，CU2中2X8的給定電壓值信號進(jìn)入2X10，同樣經(jīng)處理后由測量電位的電壓表進(jìn)行顯示，實(shí)現(xiàn)了給定電位和參比電極C2電位的轉(zhuǎn)換顯示。

根據(jù)故障現(xiàn)象分析，轉(zhuǎn)換開關(guān)K3打在如圖5所示狀態(tài)，136和122應(yīng)接通，假設(shè)136和122處于斷開狀態(tài)，136和138同樣處于斷開狀態(tài)，此時，將“電位選擇HEⅡ”從給定轉(zhuǎn)到C2時，測量電位電壓表一端接在01，另一端接在CU2中2X11，2X10處于懸空狀態(tài)，電壓表測量的電位應(yīng)該是GND與-15 V之間的電壓，從電壓表上看到的現(xiàn)象是指針會從0一直漂移到最大值，因此造成該故障現(xiàn)象的原因是“電位選擇HEⅡ”轉(zhuǎn)換開關(guān)的觸點(diǎn)接觸不良，造成了測量電位的漂移。

圖4 恒電位回路HEⅡ部分控制原理圖

圖5 恒電位/恒電流儀部分原理圖

5 結(jié)束語

SICPS-5型外加電流保護(hù)裝置是船舶船體防腐防污、延長船舶使用壽命的一個重要裝置，本文通過對裝置的工作原理進(jìn)行闡述，對電位漂移故障現(xiàn)象進(jìn)行綜合分析，并對分析結(jié)果逐一排查，最終得出導(dǎo)致故障現(xiàn)象的本質(zhì)原因。通過本文的分析不僅僅能夠解決裝置的這一單一故障，更為裝置可能出現(xiàn)其它故障的排除工作奠定基礎(chǔ)。

2014-01-24

Applied current SICPS-5 protective apparatus works as anticorrosion and antipollution to ship's different parts，this paper tells the analysis and removal of the potential drift of the apparatus based on its first auto-repair.

applied current protective apparatus;contstant potential/constant current motor;auxiliary anode;electrolytic sea-water electrode;potential drift

U673

10.13352/j.issn.1001-8328.2014.05.007

李明松(1983-)，男，山東威海人，工程師，碩士，主要從事艦船電氣設(shè)備維修與研究。