船用同步发电机三种调压装置常见故障、原因及解决办法

摘要：通过实例，介绍船舶同步发电机3种调压装置常见的故障，分析故障产生的原因，并提出相应的解决方法。

引言

国际海事组织(IMO)的STCW78／95公约第A-Ⅲ／2节对主推进动力装置3000 kW或以上船舶的轮机长和大管轮发证的强制性最低要求规定，船舶机电的管理职责全部由轮机员担任，我目国家海事局也规定，自2002年1月1日取消电机员。这就要求轮机员具备更高的“机”和“电”的管理水平。尤其是对船舶电气的管理和维护，轮机员必须在掌握理论知识的同时，在实践中积累更多的维修经验。而在船上，对于船舶同步发电机及其调压装置的维修管理是非常重要的，调压装置的可靠性关系到船舶能否安全营运。

船舶同步发电机调压装置线路很多，按调节原理可分为不可控相复励调压装置、可控相复励调压装置、可控硅调压装置等3种典型电路。一般情况下船舶同步发电机调压装置故障率较低，但一旦出现问题，则会直接影响船舶航行安全，必须及时、快速、准确地排除故障。下面将船舶同步发电机3种调压装置常见的故障和分析解决方法简述如下。

1 电流叠加不可控相复励调压装置

同步发电机的励磁电流来自发电机端电压与负载电流，也就是发电机端电压经移相电抗器提供的电压分量与电流互感器提供的电流分量在交流侧叠加，再经静止的整流元件整流成直流的励磁电流。它是按发电机电流的大小及其功率因数来对发电机励磁电流进行调节的，最终实现保持电压恒定的目的。尽管该系统调压精度较低，但因简单、可靠、经济，使用过程中故障率较低，而被广泛地应用在远洋船舶上。

某船采用该调压装置曾出现这样一次故障发电机运行中电压突然下降，以至于失压保护动作，主开关跳闸造成全船失电，随即换用另一台发电机。检查发现由于震动原因，背包式调压器中移相电抗器的铁心紧固螺杆断裂，断口震动移位刺破移相电抗器线圈，产生单相对地短路(该船采用三相三线制中性点接地供电系统)，造成电压突然下降。经过对移相电抗器线圈绝缘处理，对移相电抗器的铁心紧固，排除故障后再次使用，几无以后，发电机电压先突然升高，然后又失压引起全船停电。经检查发现，移相电抗器底板焊处震动断裂，引起移相电抗器铁心下坠．相当于气隙显著增加，移相电抗器电抗值下降而导致激磁电流急剧增加，发电机出现高压。失压的原因开始怀疑是三相整流桥短路或开路，检查后确认其没有问题，最后查明是直流侧的过电压保持器件击穿所致。至于紧固螺丝厦电抗器底板的断裂，可能是震动引起的，也可能是源于发电机的另一次故障，当时该发电机曾进入海水，之后清洁不够彻底，可能是由海水腐蚀而引起的。

2 电势叠加型可控相复励调压装置

系统由电压校正器AVR测量发电机电压的变化，再由电压校正器AVR输出的电流去控制磁放大器，使磁放大器的饱和方向发生变化，引起励磁电流改变，执而达到调压的目的。其中的磁放大器，作为激磁控制元件，由于其交流绕组工作在半波状态，因此具有强烈的内反馈作用。而控制绕组磁势和内反馈磁势方向相反，当控制电流增加时，磁放大器向不饱和方向变化，交流绕组输出减小。

调压器的综合功能如下：在单机运行时，在发电机负载电流增加的情况下，发电机电压趋于下降(由于电枢反应电抗压降的原因)。而在电压校正器AVR的测量部分，发电机电压整流后的直流电压克服稳压管的基准电压后，其电压差下降，使正比该电压差的磁放大器控制电流下降，磁放大器趋于饱和方向，交流绕组输出增加。励磁电流增大，使发电机电压下降得到补偿。

某船采用该调压装置。在发电机正常运行时．突然电压显著升高，全船照明异常明亮，顷刻日光灯烧毁过半，转瞬间供电又恢复正常。两天后又发生同样情况。管理人员正确意识到调压器出现故障，经认真检查发现，电压校正器AVR部分一只稳压管一极已断裂，有虚接现象。当即做了一个试验，发电机起动正常建压后，将该处断开，发电机电压立即显著升高，可以证明它就是故障的原因。更换稳压管后工作恢复正常，以后再没有出现类似情况。那该稳压管开路为什么会出现高压呢？现分析如下：当稳压管一极断裂开路时，电压校正器AVR输出电流变为零，即磁放大器控制电流为零，内反馈磁势使磁放大器输出趋于最大值，励磁电流显著增加，发电机电压达到最大值，导致电压升高烧毁日光灯的现象发生。

3 TUR型可控硅调压装置

励磁主回路采用半控桥式可控整流电路，触发电路采用交直流叠加移相控制，直流信号由稳压管桥式测量回路检测得到，线路强威倍数设计为K=2，即在额定负载时，可控硅导通角等于90°。线路工作原理可简述为：当负载增加引起发电机电压下降时，稳压管桥式测量电路输出增加，使触发脉冲提前，激磁增加，发电机电压得以恢复。

某船采用该词压装置线路。2＃发电机曾出现这样一次故障：单机运行时尚能使用，但在大负荷起动时，电网冲击渡动较大，而在并联运行时若起动大负荷设备，往往会造成发电机跳闸而导致并联运行失敢。在检查故障原因时发现大负载起动时频率变化不大，说明同题出在励磁系统上。管理人员在检查确认励磁装置中的两个快速熔断器正常后，由于对线路原理理解不够，没能作进一步检查。其实在检查熔断器之后首先要检查的是两只可控硅，检查时可以将元件拆下，用电工实验板上的低压电源或电池作电源，用灯泡作负载即可。更简单的方法是不变动线路直接检查。检查方{击是将快速熔断器轮流拨下，当不能起压时，就大致可以判断为另一路可控硅故障。也可以不拔下快速熔断器，在运行一段时问后触摸熔断器、可控硅，由温度也可以大致判断，温度低的即是故障处，该船检查后发现的确是一只可控硅烧毁开路所致，前面叙述的现象可解释为：由于一只可控硅开路，可控桥式整流成了半渡整流，因强励倍数K=2，负载较大时，一只好的可控硅导通角已接近180°，已经丧失强励能力，起动大负载时导通角不能再增大，而电压略有下降，引起激磁不仅不能增加，反而可能下降。作为故障排除方法之一，在没有条件时也可以将两台发电机的可控硅桥式整流电路交换，从而可以区别是主电路还是控制电路故障。当然这一定要在分析确定更换部件不会引起新的问题后进行。至于控制电路检查，在船上可用万用表对比测量来判断故障点。

船舶同步发电机调压装置出现故障后，在正确分析故障原因的基础上是可以排除的。文中所述各种调压装置的工作实例仅供参考。