周士建
摘要:柴油發(fā)電機(jī)組是船用動力設(shè)備之一。通過配電盤為所有電氣設(shè)備供電,保證船舶的正常運(yùn)行。雖然柴油發(fā)電機(jī)組在工廠做了常規(guī)試驗(yàn),并出具相關(guān)調(diào)查機(jī)構(gòu)的合格證書,但動蕩的過程中運(yùn)輸、裝卸,所以需要檢查柴油發(fā)電機(jī)組組裝后的完整度和設(shè)備的適用性,同時需要為船舶提供一套完整的工作記錄,所以柴油發(fā)電機(jī)組在裝船后所有需要做的測試。
關(guān)鍵詞:發(fā)電機(jī);絕緣;并聯(lián);靜態(tài)特性;動態(tài)特性;
依據(jù)船舶電站系泊試驗(yàn)時的規(guī)范要求,從船舶電站調(diào)試的目的、內(nèi)容、方法、意義等內(nèi)容方面入手,結(jié)合船舶電站中在調(diào)試中遇到的實(shí)際問題,論述了在系泊試驗(yàn)時的步驟及必須注意的事項(xiàng),確保船舶電站的質(zhì)量與運(yùn)行安全。
一、電站安全系統(tǒng)的調(diào)試
電站安裝完畢進(jìn)行調(diào)試之前,首先應(yīng)對安全系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試,以確保調(diào)試過程的安全,依據(jù)是系泊試驗(yàn)大綱或柴油機(jī)說明書所規(guī)定的安全裝置的報(bào)警值。通常采用模擬方法模擬系統(tǒng)中的壓力溫度等熱工參數(shù),當(dāng)任何一個參數(shù)達(dá)到設(shè)定的報(bào)警值時,如滑油進(jìn)口壓力、預(yù)供滑油進(jìn)口壓力、燃油進(jìn)口壓力、淡水進(jìn)口壓力、起動空氣進(jìn)口壓力、滑油進(jìn)口溫度、燃油粘度、淡水出口溫度、各缸排氣溫度、發(fā)電機(jī)增壓器排氣進(jìn)出口溫度、燃油漏泄管液位高、滑油油池液位低、滑油濾器壓差高、發(fā)電機(jī)繞組溫度高等,安全報(bào)警裝置應(yīng)立即發(fā)出聲光報(bào)警信號。如系統(tǒng)中的參數(shù)再次偏離,達(dá)到設(shè)定的停車值時,有關(guān)的保護(hù)裝置應(yīng)啟動,切斷原動機(jī)的油路或氣路,使柴油機(jī)應(yīng)能立即自動停止運(yùn)轉(zhuǎn)。一般包括超速飛車保護(hù)停車、滑油低壓停車、冷卻水出口溫度大于等于95℃時停車、盤車裝置聯(lián)鎖、主配電板上或其它處所的緊急停車裝置動作等。當(dāng)安全有了保證之后,可著手進(jìn)行電氣調(diào)試。
二、負(fù)荷試驗(yàn)的原理
所謂電站負(fù)荷試驗(yàn)是指外加一套能夠方便、快捷調(diào)節(jié)電阻和電抗的裝置,比如負(fù)荷缸(包括缸體、水電阻、電抗器、控制部件和連接電纜),實(shí)現(xiàn)對電站電壓、負(fù)載、轉(zhuǎn)速、并聯(lián)運(yùn)行等性能進(jìn)行測試的方法。水電阻能夠調(diào)節(jié)有功功率、電抗器能夠調(diào)節(jié)無功功率和功率因素,其原理如圖1所示。
1.負(fù)荷缸的連接方法。 把主配電板的匯流排改裝成兩個獨(dú)立的發(fā)電和配電兩部分(拆除連接匯流排)。將負(fù)載電纜從主配電板母排匯流排連接到碼頭負(fù)荷缸上。
2.水電阻負(fù)載。 水負(fù)載的極板間呈現(xiàn)電阻與極板間的距離成正比,與極板浸水面積成反比。要改變發(fā)電機(jī)負(fù)載電流大小,只要使用遙控裝置的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)來升降極板以改變極板的浸水面積。水電阻與水溫有關(guān),水溫越高,電阻越小。發(fā)電機(jī)進(jìn)行長時間負(fù)荷試驗(yàn)時,為保證負(fù)載電流恒定不變,就要用連續(xù)進(jìn)冷水,出熱水的方法維持水溫,使水電阻值穩(wěn)定。
3.電抗器。 負(fù)荷試驗(yàn)所用電抗器主要分飽和電抗器和氣隙電抗器。飽和電抗器是一種帶直流勵磁電抗器,利用鐵磁材料的飽和特性,以較小的直流功率來控制較大的電流。直流控制繞組繞在鐵芯的中柱,交流繞組分繞兩側(cè),兩個交流繞組可以串聯(lián)或并聯(lián)。任何一種聯(lián)接都應(yīng)保證中柱上交流磁通相抵消,控制繞組中不會感應(yīng)出交流電勢,這樣直流控制繞組勵磁通過磁化鐵芯可以改變交流繞組的電抗器;氣隙電抗器有一個可上下移動的鐵芯,鐵芯移動時使磁路氣隙改變,線圈電感也相應(yīng)發(fā)生變化。氣隙越大,電感越小,電抗也越大,負(fù)載無功電流越大,功率因素越低。
三、負(fù)荷試驗(yàn)
1.負(fù)荷試驗(yàn)。 負(fù)荷試驗(yàn)按表1進(jìn)行,在不同負(fù)荷下記錄發(fā)電機(jī)的電流、電壓、頻率。
2.調(diào)速特性試驗(yàn)。 用負(fù)荷缸緩慢加載到額定負(fù)載100%,突然將負(fù)載全部卸去,檢查柴油機(jī)轉(zhuǎn)速波動值、穩(wěn)定前值、穩(wěn)定后值和穩(wěn)定所需時間,并全部記錄。然后將50%負(fù)載加上,穩(wěn)定后再加50%負(fù)載,檢查柴油機(jī)轉(zhuǎn)速變化情況和達(dá)到穩(wěn)定所需時間。柴油機(jī)瞬態(tài)調(diào)整率不大于10%,穩(wěn)態(tài)調(diào)速率不大于5%,穩(wěn)定時間小于5S,瞬態(tài)電壓調(diào)整范圍-15%—20%。
3.靜態(tài)電壓特性試驗(yàn)。 在額定負(fù)荷下,將電壓和頻率調(diào)至額定,功率因素0.85,按100%-75%-50%-25%-75%-100%的順序改變負(fù)荷。記錄各種工況下功率、電壓、電流、頻率和功率因素值,發(fā)電機(jī)靜態(tài)電壓調(diào)整率不應(yīng)超過額定電壓+-2.5%。
4.并聯(lián)運(yùn)行試驗(yàn)。 將運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)在50%額定負(fù)載時,電壓和頻率調(diào)到額定狀態(tài),并入待并發(fā)電機(jī)。然后將各發(fā)電機(jī)負(fù)載調(diào)到額定75%作為起并點(diǎn),按75%-50%-25%-50%-75%-100%-75%的順序改變負(fù)載進(jìn)行試驗(yàn),每一負(fù)載點(diǎn)并聯(lián)運(yùn)行5Min。各發(fā)電機(jī)實(shí)際承擔(dān)的功率與按發(fā)電機(jī)額定功率分配比例計(jì)算所得功率之差,應(yīng)不超過額定有功功率+-15%,額定無功功率+-10%。
5.負(fù)載轉(zhuǎn)移試驗(yàn)。 將待并的發(fā)電機(jī)接入,與運(yùn)行的發(fā)電機(jī)做短時并聯(lián)運(yùn)行,做負(fù)載轉(zhuǎn)移,檢查發(fā)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)移的可靠性。
四、保護(hù)裝置的調(diào)整
1.過載保護(hù)動作值的整定。將保護(hù)裝置整定在發(fā)電機(jī)額定電流的125-135%,延時繼電器調(diào)整在15-30秒,當(dāng)電流超過整定值時,保護(hù)裝置開始動作。
2.失壓保護(hù)動作值的整定??衫每諝鈹嗦菲鞯牡蛪好摽劬€圈。當(dāng)發(fā)電機(jī)不發(fā)電時,斷路器若在合閘狀態(tài),則瞬時動作;當(dāng)電壓降至額定電壓的70%-35%時,應(yīng)經(jīng)系統(tǒng)選擇性保護(hù)要求延時后,方能動作,一般整定在80%-70%之內(nèi)。
3.逆功率保護(hù)動作值的整定。發(fā)電機(jī)是否出現(xiàn)逆功率由逆功率繼電器檢測。整定值一般按發(fā)電機(jī)額定功率的8%-15%整定,延時時間在3-10秒,當(dāng)逆功率超過整定值并持續(xù)時間較長時,保護(hù)裝置開始動作。
4.短路保護(hù)動作值的整定。利用過電流脫扣特性的順時動作實(shí)現(xiàn)對發(fā)電機(jī)的短路保護(hù)。始動值為發(fā)電機(jī)額定電流的200-250%。由于時間太短,通常采用模擬的方法,時間一般為0.12-0.43秒。
5.優(yōu)先自動卸載。為確保發(fā)電機(jī)組能連續(xù)可靠的運(yùn)行,在負(fù)荷連續(xù)上升過程中或接近發(fā)電機(jī)額定功率的供電負(fù)荷之前或在規(guī)定延時后,將對船舶航行安全并非十分重要的設(shè)備電源切斷,以減輕負(fù)荷,使該發(fā)電機(jī)組繼續(xù)運(yùn)行,提高電力系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。具體利用空氣斷路器的長延時繼電器的動作特性來完成。整定值為發(fā)電機(jī)額定功率的100-110%時,延時時間一般整定在10秒,當(dāng)發(fā)電機(jī)過載時,線圈開始動作,利用自動卸載或分級卸載來保護(hù)發(fā)電機(jī)的正常工作。
四、并聯(lián)運(yùn)行調(diào)試
1.船舶在正常營運(yùn)期間,有時候使用的輔助動力設(shè)備比較多,單機(jī)不能承擔(dān)或發(fā)電機(jī)輪流工作轉(zhuǎn)換時,為保證不間斷供電,不可能停下來轉(zhuǎn)換,這時通過并聯(lián)運(yùn)行,進(jìn)行負(fù)載轉(zhuǎn)移。所以,當(dāng)船上裝有兩臺以上的發(fā)電機(jī)時就需要做并聯(lián)運(yùn)行試驗(yàn)。根據(jù)并聯(lián)要求,并聯(lián)運(yùn)行要做好如下工作:核對同步指示裝置、并車試驗(yàn)、負(fù)載轉(zhuǎn)移試驗(yàn)、并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)定性與負(fù)載均勻分配試驗(yàn)、并聯(lián)運(yùn)行的負(fù)載分配分為無功功率分配和有功功率分配兩個部分。希望無功功率按比例分配,是為了充分利用并聯(lián)各臺發(fā)電機(jī)所能供給的電流;希望有功功率按比例分配是為了充分利用并聯(lián)發(fā)電機(jī)原動機(jī)的功率,這都有助于增強(qiáng)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。
2.其它環(huán)節(jié)的試驗(yàn)。船舶電站的調(diào)試還包括其它一些環(huán)節(jié)的試驗(yàn),如:聯(lián)鎖檢查,包括主配電板與應(yīng)急配電板、岸電、小應(yīng)急充放電板的聯(lián)鎖及發(fā)電機(jī)主開關(guān)與空間加熱器的聯(lián)鎖;岸電相序保護(hù);配電板上各開關(guān)容量及接線正確性檢查;配電板上信號指示燈;部分開關(guān)(如風(fēng)油開關(guān)等)的應(yīng)急切斷檢查;重載問詢試驗(yàn);順序起動試驗(yàn)等項(xiàng)目。
總之,在船舶電站調(diào)試時做的大量工作將力爭使每項(xiàng)指標(biāo)都能合乎要求,不過在航行試驗(yàn)前及航行期間,還需起動船上最大容量的電動機(jī),觀察實(shí)際電網(wǎng)的運(yùn)行以及對其它設(shè)備的影響,并記錄最大起動電流、電網(wǎng)電壓下降、頻率變化等情況,確保整個電站系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。
參考文獻(xiàn):
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[2]張際昌.淺談船舶電站系泊調(diào)試.2019.