船舶电气设备管理

第4章船舶电气设备管理

4.1 电气设备维护管理的通用技术要求

船用电气设备的种类繁多，使用场所不同，维护管理的技术要求也有所不同。各种设备的特殊要求在以后各章会有专门叙述，在此只叙述船舶电气设备的通用技术要求。根据交通部新制定的《船舶电气设备维护管理基本要求》，对船舶电气设备维护管理的通用技术要求见下表。

船舶电气设备维护管理的通用技术要求

4.2 电气设备的一般维护方法

电气设备维护的方法很多，而且维护方法与电气设备的种类、技术要求、工作条件与使用状况等密切相关。根据各种维护方法的共同点，其中最简单、最常用的方法归纳起来有6种，简述为看、听、摸、闻、测、做。

看：通过观察电气设备组成部件的外部形态变化和监视装置的指示，判定电气设备运行工况与故障情况。船用电气设备和其控制系统，一般都装设监测仪表或指示装置，通过观察监测仪表所指示的数值或指示装置所呈现的状态，就能清楚地了解电气

设备运行是否正常。在处理电气设备故障时，可以首先从观察其组成部件外形态入手，如电网中出现短路故障时，我们只要观察熔断器是否有烧断的现象，就可以知道是不是有短路故障和在哪一相发生了短路故障。又如电气设备的紧固情况，可以通过观察其紧固件是否有松动而得到正确的判定。总之，我们把“看”作为了解电气设备运行工况和判定各种故障的先导方法是行之有效的。

听：通过倾听电气设备运行时声音的变化来判断工况是否正常。在正常情况下，运行着的电气设备的声音是比较小、比较均匀的，但在出现故障时，电气设备就会发出异常的声音。如异步电动机在单相启动时，不但电动机启动不了，同时还会发出“嗡嗡”的声音。当电动机的轴承缺少润滑油脂或发生损坏时，就会发出“沙沙”的声音。又如交流接触器一旦短路环断裂或脱落时，一通上电，在铁芯与衔铁处就会有“吱吱”的响声。只要听到电气设备有异常的声音时应当立即采取措施，找出故障点，排除故障。

闻：通过嗅闻电气设备运行时散发出来的气味判断工况是否正常。我们知道船舶电气设备（包括电机、电器、电缆等）都广泛采用了各种绝缘材料。在正常情况下，只要不超过其容许温升，一般受热是不会有什么气味。当电气设备出现短路过载等故障时，温升超过容许值，不但可能使绝缘漆（绝缘胶）等熔化，同时还会散发出糊焦味。只要某个设备发出糊焦味，必定有故障。因此，采取“闻”味的方法，也是检查电气设备常用的方法。

摸：用手触及电气设备的不带电部分，判断运行温度是否正常。电气设备投入运行后，其温度必然要升高，使得不带电的外壳温度也要上升。因此，摸电气设备外壳的温度就能判断出其内部发热情况，这在一定范围内还是可以的。有时，当电机绕组出现短路时，在抽出转子，经短时通电又停电后，也可用手摸出哪个槽内绕组发热最厉害，从而判断出此处为该绕组的短路处。当然根据用手摸是否发烫来判断电气设备是否过热是十分不准确的，特别是随着船用电气设备所用绝缘等级的提高，用摸的方法是无法准确判断的。因此摸的方法只能作为低级绝缘设备或一般设备的初步试探。要准确地测量温度，须采用“温度计法”或“电阻法”进行测试。

测：通过常用测量仪器测试电气设备的各种运行参数和绝缘电阻值，了解运行工况。在电气设备及其控制系统中通常都装有各种测量仪表，只要电气设备一投入运行，就能直接测得各种运行参数。测量电气设备的绝缘电阻，可采用兆欧表（摇表）来测得有关的数值，只要所测数据符合技术要求，就可以正常运行，否则，就要进行检修。

做：指对电气设备进行的检查、维护和保养。根据电气设备维护保养周期的要求，做好经常性的清洁保养工作，是保证电气设备可靠运行的重要措施，也是机电管理人员的日常重要工作。

4.3 电气线路识图要领

为了能正确地管理、使用和维护电力拖动系统，迅速和准确地排除电气线路中的故障，就必须学会看懂电气线路图。

电气线路图通常分为框图、电气系统图、安装接线图和电气原理图，如图1-4-1。

（a）配电系统图（b）原理方框图（c）电气原理图（d）安装接线图

图1-4-1 三相异步电动机单向启/停控制线路

方框图只简单地表示执行和控制电器之间的控制关系，电气系统图常表示电气设备的供配关系（图1-4-1a、1-4-1b）。

安装接线图是按系统中各个部件的实际位置及相互连接关系绘制的，同一电气部件必须画在一起，然后用导线按要求连接起来。导线应标明类型、截面尺寸和敷设方法。安装图中所有电器的图形、文字符号及编号必须与电气原理图中一一对应。安装接线图必须便于施工和维修。船舶如安装接线图丢失，会给维护工作带来一定困难，因此船舶对图纸资料的管理需严格、谨慎。此外，在长期修理当中，很多接线标号丢失，或者改线后又未标明编号，所以维修时必须谨慎工作，不能存在侥幸心理，否则会造成损失。因此船员在改线后应标明编号，并在图纸上记录改线的方法、时间，以方便后来工作人员。

电气原理图，是按照系统中所有电机及控制电器各元件在电路中的相互关系和所起的作用来绘制的，同一个电器的若干部件可能画在几个不同的位置上。为了便于阅读，要求同一电器使用相同的编号和文字符号来标注，文字符号的后面可按实际需要加注编号，以便于区分该电器的不同部分。例如接触器KM（见图1-4-1c），其线圈画在一个地方，主触头和辅助触头画在另两个地方，其标号均标上KM。为了便于阅读，不同的触头常用脚标区分。

电气原理图分为主电路和控制电路两部分。主电路通常包括电动机、电源开关、熔断器、接触头的主触头、热继电器的发热原件、电动机，以及各电器之间的连接导线等。

主电路画在电气原理图的左边或上面。主电路电流很大，通常用粗实线绘制。

控制电路通常包括继电器和接触器的线圈、继电器的触点、接触器的辅助触点、主令电器的触点、变压器、信号指示灯，以及各种物理量监测控制电器等。由于控制电路的电流一般很小，常用细实线画在主电路的右边或下面。

电气原理图通常统一的图形符合和文字符号来绘制和标注。我国最新电气图形符号标准为GB4728-85，最新的文字符号标准为GB7159-87，均与国际接轨。我国内河及沿海现有许多船舶都是使用的旧标准，阅读图纸时必须注意新旧标准问题。鉴于目前内河船舶的实际情况，在本书的实例分析中仍采用一些旧标准图纸，以方便船员分析故障。同时，作者将新、旧标准以附录形式附于书后，请读者阅图时参照。

对于船舶的维护与管理，最重要的是电气原理图和电气安装接线图，必须妥善保存。如果在维修时更改了线路，必须及时在电气原理图和安装接线图上作好标记，记录更改时间与更改人，否则会给下次维修带来很大的麻烦。

图1-4-1是三相异步电动机单向启/停控制线路图。其中a图为配电系统图，表明了电动机和电网之间的供配电关系。b图是原理方框图，是按照三相异步电动机启、停控制模块进行划分。可以分为电源模块、控制模块、主控模块几大部分。c图为电气原理图，左边为主电路，右边为控制电路。d图为安装接线图，清晰地标出了各电器之间的接线关系，且应标注好相应的接线号码。

阅读电气图时应注意以下事项：

1. 了解该图是按哪种标准绘制的。

2. 了解控制系统的基本原理，控制系统由哪几部分组成。

3. 分清主电路和控制电路。

4. 绘制电路图时，整个电路与电网是断开的，各电器都按没通电或不受外力作用时的正常状态绘制。

5. 属于同一电器的不同部件，按其在电路中的作用画在不同的电路部位上，标以相同的文字符号，并用数字加以区别。

6. 电路图中各元件一般按动作顺序从上到下、从左到右依次排开。有直接电联系的交叉连接点一般用小圆点或黑圆点表示。

7. 特别要注意常开、常闭和延时触头的画法（请参照附录）。

4.4 电气控制线路常见故障的检查

电气控制线路最常见的故障有：电子元件损坏使控制功能失效；多种原因使控制电路发生短路、断路和接地。

4.4.1 电气控制线路常见故障的检查方法

1. 观察法

观察控制线路板上电子设备或元件有无烧焦或发黑，电容器有无爆裂，电解电容有无溢出电解液痕迹，电子元件的引脚有无霉断、脱落、松动、锈蚀等；通电后控制线路有无火花、冒烟、气味等；转动电位器，检查接触是否良好；手摸元件温度是否异常；静听设备或元件有无放电声音或其它异常声音。

2. 元件代换法

代换法包括更换线路板法和更换元件法。

（1）更换线路板法。在船舶电气控制系统中，一般都有备用线路板。在更换线路板时，如果发现损坏的线路板明显是由于负载电流过大而烧毁了元件，则必须在查出负载短路或电流过大原因以后才能更换新的线路板。安装线路板时，不得带电操作；要注意插座与线路板之间的相对位置。线路板工作正常后，必须采取措施予以固定。

（2）更换电子元件法。更换半导体器件时，一定要注意引脚不要插错，在拆下损坏的半导体元件之前，应做好标记，以免接错。

更换集成块时，要注意集成块的方向性，否则将会损坏集成块。集成块的一端有个小缺口，其左面一排靠近小缺口或小点的那一脚为1号脚，反时针方向依次为2、3…，如图1-4-2所示。

图1-4-2 集成块外形图

3. 测量法

测量法包括测量电压法、测量电流法和测量电阻法等。

(1) 测量电压法。测量电压法是最简便的方法，可以带电操作，也不需要断开电路。如用万用表测量变压器有无交流输出，整流桥有无直流输出，继电器或接触器线圈有无电压等。也可以用万用表直流档测量三极管、二极管工作是否正常，因为二极管或三极管导通后，其压降在1V左右。

(2) 测量电流法。许多电路都是以电流大小来确定工作点。如果电流大大超过额定值，一般是负载有短路故障或某一元件短路。有时，电流大是由于电源电压过低引起的，这时，可先断开电源，检查电源电压是否正常，若正常，表明是负载故障，若不正常则表明是电源故障。

(3) 测量电阻法。测量电阻时一定要先断开电源。可以在线路板上直接测量元件，最好和一块好板子比照测量，发现有疑点，可以将该元件的一个引脚断开再测量，以消除其它元件的影响。

电子元件最常见的故障有：二极管、三极管击穿、断路、电容器爆裂失效、电阻烧断、开关、电位器触头接触不良、以及焊接质量不佳引起的故障等。

4.4.2 短路、断路和通地故障的检查

1. 短路故障的检查

短路故障表现为线路电流大，熔断器熔断或保护装置动作。短路点通常有烧黑或烧焦现象。

检查线路是否有短路，应首先切断电源，查出烧断的熔断器。用万用表电阻档在电路两端点间测量电阻，若电阻值为零即为短路。如图1-4-3所示。

图1-4-3 短路法图1-4-4 逐个消除法检查时，要使用R×1Ω档。如果电路中有大容量的电容器时，应在检查前将其断开，以免将电容充电误认为短路。

若线路为多路并联，必须先查出短路故障发生在哪一条支路上，可采用“逐个消除法”进行检查。如图1-4-4所示，先将各支路开关全部断开，然后依次合上开关，若哪一支路开关合上时其电阻为零，则该支路发生了短路故障。

2.线路断路故障的检查

检查检测断路故障，可以带电测量，也可以不带电测量。带电测量时，可用万用

表的电压档，也可用校验灯。如果线路某点有断路故障，接通电源后，断点两端就有电压，如图1-4-5所示，断点两端A、B点就有电压。

不带电检查线路断路故障时，先断开电源开关，用万用表电阻档测量，断点A、B

两端的电阻为无穷大（图1-4-6）。检查时，其电路不得有并联电路。

3. 线路通地故障的检查

对于控制线路板，一般用万用表检查线路是否通地。万用表的表笔一支接线路，另一支接机壳或接地线，若电阻为零，即有通地故障。也可用兆欧表来检测，注意兆欧表的电压等级必须与线路的额定电压相匹配，否则会损坏电子设备或元件。

查找通地点的方法常用“逐段缩小法”，即将通地电路分成两部分，测其两部分对地电阻，把绝缘为零的那部分再分成两部分，再测，直至找到通地点为止。

注意:由于使用兆欧表检测电子线路板极易造成电子元件的损坏,故在实际使用中不推荐使用兆欧表。