楊斌斌，熊 兵，高潤玉，劉沖沖

（中國海上衛(wèi)星測控部，江蘇江陰 214431）

0 引言

某船燃油輔鍋爐為LSK 型，其主要作用是通過把燃油燃燒產生的熱能傳給鍋筒內的水，產生低壓飽和蒸汽供船上動力裝置加熱滑油、空調取暖和其他生活雜用所需，是船舶上至關重要的設備。2019 年2 月，該船LSK 型鍋爐運行時頻繁出現(xiàn)極低水位報警，致使鍋爐頻繁停機，值班人員需頻繁處理報警并重新啟動鍋爐，相應設備蒸汽連續(xù)供應大受影響。針對鍋爐極低水位報警故障，進行詳細分析與排查。

1 鍋爐給水系統(tǒng)及水位監(jiān)測原理

某船輔鍋爐給水系統(tǒng)為雙位式控制，如圖1 所示，首先通過置于鍋爐上的水位傳感器提供模擬量信號至鍋爐控制箱，由電子開關轉變成合適的開關量信號，根據(jù)鍋爐水位的情況控制給水泵的啟/停，并與極低水位開關協(xié)作產生安全警報及遠傳監(jiān)測所須的信號。當水位傳感器或極低水位傳感器監(jiān)測到鍋爐水位處于極低水位時，使鍋爐發(fā)出極低水位報警。

2 故障現(xiàn)象

某船輔鍋爐出現(xiàn)極低水位報警時，鍋爐會自動停爐，同時給水泵自動啟動。此時檢查鍋爐水位玻璃鏡發(fā)現(xiàn)鍋爐實際水位并未處于極低水位，并且連續(xù)多次出現(xiàn)極低水位報警時，通過玻璃鏡觀察鍋爐實際水位均處于正常值。由此可以初步判定該極低水位報警為誤報警。

3 故障分析與排查

圖1 鍋爐給水統(tǒng)原理

圖2 鍋爐極低水位報警程序

由圖2 西門子LOGO！230RC 模塊控制程序可知，當Q6 有輸出時即可接通報警電路，產生極低水位報警。而Q6 輸出的條件是：水位傳感器監(jiān)測到的鍋爐實際水位低于-110 mm，使B023 由高電平變?yōu)榈碗娖?；或者極低水位傳感器通過與其配套的電子開關輸出低電平，使PLC 數(shù)字量輸入模塊I8 通道的電平變?yōu)榈碗娖健＿@兩個條件只要滿足一個，都可以使PLC 模塊發(fā)出報警信號。但由于鍋爐出現(xiàn)極低水位報警時，LOGO！230RC 文本顯示屏顯示的鍋爐水位在-50 mm 至-40 mm，這一值與鍋爐實際水位一致，于是可以初步排除鍋爐水位傳感器故障這一可能性。因此，產生鍋爐極低水位報警的可能原因為PLC 模塊故障、電源模塊故障、NRGT16-11S 型極低水位傳感器故障、NRS1-7b 水位開關（裝在鍋爐控制箱內，將極低水位報警信號傳送至PLC，并由PLC發(fā)出報警）故障。

3.1 PLC 模塊

PLC 模塊分為LOGO！230RC 主模塊、數(shù)字量模塊、模擬量模塊如圖3 所示。由于未出現(xiàn)極低水位報警時，鍋爐自動運行正常，因此排除主模塊故障及模擬量模塊故障。而通過對數(shù)字量輸入模塊檢查，輸入接口正常，故可排除PLC 數(shù)字量模塊故障。

圖3 PLC 模塊

3.2 電源模塊

電源模塊主要對PLC 模塊、NRGT16-11S 型極低水位傳感器、NRS1-7b 型水位開關供24 V 直流電源，若其出現(xiàn)故障，可導致這些元器件出現(xiàn)故障，從而出現(xiàn)極低水位誤報警。通過對該電源模塊檢測，輸入電壓AC 220 V，輸出電壓DC 24 V，電壓正常且穩(wěn)定。因此，可以排除電源模塊故障。

3.3 水位開關

NRGT16-11S 型極低水位傳感器與NRS1-7b 型水位開關（裝在鍋爐控制箱內）協(xié)同工作，組成了一套極低水位報警單元。當極低水位傳感器將極低水位信號傳給NRS1-7b 型水位開關后，該開關通過電路轉換輸出一個開關量報警信號至PLC，從而使鍋爐控制系統(tǒng)發(fā)出極低水位報警信號，并自動停爐。

若該水位開關出現(xiàn)故障，可能輸出極低水位誤報警信號給PLC。通過檢查，該開關未出現(xiàn)損壞，且內部元器件和電氣線路沒有異常。為進一步排除該故障點，將該水位開關替換為備用鍋爐工作正常的NRS1-7b 型水位開關，重新啟動鍋爐后極低水位報警故障未消除。因此需要對極低水位傳感器進行重點檢查。NRS1-7b 型水位開關如圖4 所示。

3.4 極低水位傳感器

NRGT16-11S 型極低水位傳感器（圖5左未帶接線盒的傳感器）的電極由兩根同心電極組成（一根是測量電極，另一根是補償電極），它們互相絕緣，中間用專用的絕緣材料隔開。傳感器電極利用了水的導電性，輸出水位信號。當水位電極的頂端露出水面時，會向水位開關NRS1-7 的橋接電路提供一個微弱的負不平衡信號，從水位開關NRS1-7 再輸出極低水位信號。相反地，在正常情況下，水位電極的頂端浸入水中，就會提供一個正不平衡信號給水位開關NRS1-7的橋接電路。另外，若極低水位傳感器電氣線路出現(xiàn)開路，亦會出現(xiàn)極低水位報警故障。

圖4 NRS1-7b 型水位開關

（1）線路檢查。排查中，首先對極低水位傳感器電氣線路進行檢查，重點對極低水位傳感器引出線3 爪插頭連接情況進行檢查，發(fā)現(xiàn)因受電纜牽拉力影響，插頭連接略有松動，于是對該插頭進行了綁扎緊固，重新啟動鍋爐，運行一段時間后極低水位報警仍出現(xiàn)。

（2）清潔極低水位傳感器。利用鍋爐短暫停爐時間對該傳感器的檢測電極進行清潔，但是運行1 d 后，極低水位報警故障仍反復出現(xiàn)。期間，通過仔細觀察，每次出現(xiàn)極低水位報警時，給水泵會啟動，但備用給水泵不啟動（鍋爐水位處于-80 mm 低水位時啟動泵用泵，極低水位報警水位為-110 mm）；同時西門子PLC 的LOGO 顯示屏顯示鍋爐水位為-40 mm，為正常水位。綜合分析可知，鍋爐出現(xiàn)極低水位報警時，實際水位并非極低水位，而是遠高于-80 mm，因此可初步判定極低水位傳感器發(fā)出的是誤報警。

（3）更換極低水位傳感器。為精確定位故障，利用晚上鍋爐停爐時機，將該極低水位傳感器替換為備用鍋爐工作正常的傳感器，重新啟動鍋爐并連續(xù)運行，極低水位報警未復現(xiàn)。因此，可以判定鍋爐極低水位報警即由極低水位傳感器出現(xiàn)故障引起。

圖5 鍋爐給水系統(tǒng)

4 故障機理分析

通過對極低水位傳感器拆檢發(fā)現(xiàn)，傳感器電極和電極體之間的密封絕緣材料在機械外力作用或化學侵蝕的作用下發(fā)生性能退化或失效，導致密封性能降低，液體滲透進入電極、電極體和螺釘之間的空間。當鍋爐運行后，會在水位開關NRS1-7 的橋接電路產生一個很強的負不平衡信號，并發(fā)出一個假的極低水位信號至PLC 輸入模塊，進而發(fā)出極低水位報警。

5 結束語

此次某船LSK 型鍋爐極低水位報警故障的直接原因是極低水位傳感器老化損壞所致，但也與鍋爐水質有關系。為了減少類似故障的發(fā)生，需確保鍋爐熱井水質質量。因此需對鍋爐熱井水質進行自動監(jiān)測，并且應按照國家標準《低壓鍋爐水質標準》GB1576 的附錄A“水質分析方法”，對爐水每天化驗一次，確保鍋爐水質符合標準。若發(fā)現(xiàn)水質不佳時及時進行加藥或更換熱井水，最大程度減少極低水位傳感器受化學腐蝕的影響，延長極低水位傳感器使用壽命。