本文介紹了一例船舶發(fā)電機發(fā)生并車故障時的具體情況，分析了產(chǎn)生故障的原因，并提出了具體的修復(fù)方法和改進措施。

　　近年來，越來越多的船舶的柴油發(fā)電機，均裝有比較先進的液壓調(diào)速器，但是，還有相當(dāng)多的老船舶仍然使用著機械調(diào)速器，調(diào)速器的性能好壞，對發(fā)電機的工作有很大的影響，本文主要就這方面問題進行探討。

　　一、故障現(xiàn)象

　　機械調(diào)速器雖然結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉，但是，隨著使用時間的增長，零部件的磨損 ，再加上維護不利，經(jīng)常會出現(xiàn)故障。

　　眾所周知，由于兩臺柴油機的調(diào)速率不一致，使得機組并聯(lián)運行后出現(xiàn)異?，F(xiàn)象的情況，在船舶柴油機調(diào)速器中是經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)的。

　　筆者在某輪工作時，就遇到了這樣的情況。

　　該輪電站400KVA，由兩臺柴油機帶動，兩臺 200KVA的三相交流發(fā)電機供電。

　　該柴油機是20多年老舊機型，型號為 YANMAR6MAL，是6缸四沖程直接噴射式柴油機，轉(zhuǎn)速 900RPM，發(fā)電機電壓440V，頻率60Hz，功率因數(shù)0.8，每機可輸出有功功率160kW。

　　由于功率不大，因此它的原動機是采用機械調(diào)速器來進行調(diào)速的，由于多年的運轉(zhuǎn)，調(diào)速器中零部件的磨損，以及其它一些原因，造成了兩臺柴油機的機械調(diào)速器的穩(wěn)定調(diào)速率不一致。

　　因為這種調(diào)速器的靜差率是不可調(diào)的，它們單獨運行時，基本上還能滿足要求。

　　而并聯(lián)運行時，則經(jīng)常出現(xiàn)問題。

　　2007年10月8日上午在碼頭，船上四臺起貨機馬達全部起動運行。

　　因為起貨機是液壓的，馬達主要是帶動油泵運行，所以負荷還是比較平穩(wěn)的。

　　當(dāng)值班人員根據(jù)負載的情況 ，使兩臺發(fā)電機并聯(lián)運行，并調(diào)節(jié)伺服開關(guān)，使兩機輸 出功率相等，這時輸出功率比較大，電站運行正常。

　　四個小時后，工人把起貨機馬達全部停止運行，不久，1號發(fā)電機自動跳閘，脫離電網(wǎng)，但是1號發(fā)電機的原動機仍繼續(xù)運轉(zhuǎn)。

　　仔細檢查現(xiàn)場，1號柴油機各項儀表參數(shù)正常，逆功率繼電器已經(jīng)動作。

　　詢問當(dāng)值人員，兩臺柴油機當(dāng)時沒有人動過，配電板及伺服開關(guān)也沒有人動過，這就排除了人為因素。

　　因為柴油機跳閘后仍能運轉(zhuǎn)，也排除了滑油低壓保護裝置或超速保護裝置動作的情況，因為如果它們動作的話會使柴油機停車。

　　停車后拆開檢查未發(fā)現(xiàn)異常，裝復(fù)后運轉(zhuǎn)正常，下午繼續(xù)使用也沒發(fā)現(xiàn)問題，后來船舶出港時，兩機并車后不久又出現(xiàn)了 1號機跳閘的情況，和上次跳閘情況相似，都是在幾個大泵浦電動機關(guān)閉后出現(xiàn)的。

　　這樣的現(xiàn)象后來還發(fā)生過多次。

　　因為其它方面找不出什么問題，所以故障原因暫不清楚。

　　為了查找故障原因，筆者根據(jù)跳閘情況進行了模擬試驗。

　　首先使兩機并聯(lián)運行，并起動所有的大功率電動機，這時每臺發(fā)電機組大約承擔(dān)75%的功率，調(diào)整頻率到標準頻率，并使功率均分，然后逐一關(guān)閉電動機，即減小總負載，繼而發(fā)現(xiàn)頻率在上升，有功功率在減小，而 1號機的有功功率減小得 比2號機快，最后 1號機功率指示接近于零，再關(guān)閉一電動機，就發(fā)生了跳閘。

　　在仔細分析后，斷定跳閘故障是由于兩機的調(diào)速特性不一致而造成的。

　　二、故障處理

　　為了避免發(fā)生跳閘，值到人員要根據(jù)負載情況經(jīng)常進行人工調(diào)節(jié) ，始終使兩機輸 出功率相同。

　　但這很難做到，因為負載的變化通常是無規(guī)律的，值班人員不可能始終盯在配電板看兩機的功率分配情況。

　　另一個方法就是設(shè)法使兩機的穩(wěn)定調(diào)速率相等。

　　改變調(diào)速器彈簧的剛度能改變調(diào)速器的穩(wěn)定調(diào)速率。

　　因為從空車到全負載油量調(diào)節(jié)桿移動的距離是一定的，與它相連的調(diào)速器滑套移動的距離也是一定的。

　　彈簧剛度越大，滑套移動一定距離時，彈簧力的變化量越大，與其相平衡的飛鐵離心力改變的越多，轉(zhuǎn)速差就越大。

　　因此改變彈簧的剛度可以使穩(wěn)定調(diào)速率變化，但是在船上要制作一定剛度和尺寸的彈簧是很難辦到的，所以調(diào)換彈簧有一定的困難。

　　原先杠桿輸 出支點在 A點，現(xiàn)經(jīng)過適當(dāng)?shù)募庸ず透膭樱阎c調(diào)到 B點。

　　這樣一來實際上就是把滑套的位移進行了放大，滑套較小的移動能引起拉桿較大幅度的動作。

　　這樣，從空載到滿載，拉桿移動的距離不變，而與相連的滑套移動距離將比原來小，彈簧力的變化量也減小，與其平衡的飛鐵離心力改變量也減小，轉(zhuǎn)速差就變小。

　　使穩(wěn)定調(diào)速率調(diào)小了，調(diào)速特性比原先平坦了。

　　三、故障處理后產(chǎn)生的不利因素分析

　　調(diào)速器經(jīng)過以上的改動處理，兩機并聯(lián)運行的工況得到了改善。

　　但是2號柴油機單獨運行時，不靈敏度有所增大，并且穩(wěn)定時間稍有延長。

　　經(jīng)實地研究分析發(fā)現(xiàn)，這是由于杠桿，拉桿、油泵齒桿等零件運動時的摩擦阻力造成的。

　　因改動前后其它零件沒有動，排除它們的影響。

　　只有各運動桿件會產(chǎn)生影響。

　　各桿件受力時會產(chǎn)生靜摩擦力，運動時會產(chǎn)生動摩擦力，靜摩擦力大于動摩擦力，這個差異對調(diào)速器性能影響很大。

　　在轉(zhuǎn)速剛開始變化時，齒桿靜止;當(dāng)轉(zhuǎn)速變化后，齒桿將受到力的作用;當(dāng)推力大于齒桿的靜摩擦力時，齒桿才動作。

　　它的運動阻力由靜摩擦力突然減小到動摩擦力，使齒桿突然產(chǎn)生一個位移。

　　同時與其對應(yīng)的飛鐵或彈簧產(chǎn)生的推力突然減小，直到等于動摩擦力時才相對穩(wěn)定，最后推力小于動摩擦力，齒桿停止運動，接著重復(fù)發(fā)生上述動作。

　　可見齒桿的運動是不連續(xù)的抖動，因而引起轉(zhuǎn)速的不穩(wěn)定，嚴重時可引起周期性的波動。

　　杠桿機構(gòu)改動后把齒桿的靜動摩擦力的差異更放大了，從滑套端看摩擦力：

　　測量機構(gòu)飛鐵測出后與給定機構(gòu)比較，使滑套產(chǎn)生相應(yīng)的移動，通過放大機構(gòu)使油門齒桿移動，改變油門的開度，從而阻止柴油機轉(zhuǎn)速變化。

　　由于調(diào)速器和油量調(diào)節(jié)機構(gòu)有阻力和慣性，只有當(dāng)測量機構(gòu)的離心力和彈簧壓力差值達到一定時，才能克服慣性力和阻力，使供油量發(fā)生變化。

　　調(diào)速器經(jīng)改動后，把放大機構(gòu)的放大系數(shù)增大了，同時把阻力也放大了，測量機構(gòu)的離心力和彈簧壓力的差值只有更大，才能克服阻力使調(diào)節(jié)機構(gòu)動作，這就是不靈敏區(qū)增大的原因。

　　由于不靈敏區(qū)增大，使得油量調(diào)節(jié)機構(gòu)剛開始動作時的輸入量就偏大，再加上放大機構(gòu)的放大系數(shù)增大，容易使油門齒桿移動過量。

　　另外柴油機本身具有一定的“慢性”，調(diào)油動作開始后柴油機需要一定的時間才能使轉(zhuǎn)速變動到新的穩(wěn)定值。

　　這個時間上的延遲，也容易使油門調(diào)節(jié)過量。

　　所有這些因素的影響，都會使柴油機轉(zhuǎn)速波動幅度增大、時間延長，容易產(chǎn)生振蕩。

　　某輪出現(xiàn)的現(xiàn)象，也就是這樣的原因引起 的，這也是機械調(diào)速器經(jīng)改動后產(chǎn)生的不利影響。

　　為此，我們對所有傳動桿件進行了清潔、修理、潤滑等工作，并且單獨用一個細彈簧套在拉桿上，拉動彈簧測試齒桿運動時的抖動情況發(fā)現(xiàn)：修整后抖動大大減小了，最后裝復(fù)試車，測定轉(zhuǎn)速不靈敏度￡≤1.4%，符合規(guī)定要求，至此全部問題才算解決了。

　　綜上所述，如果采用改變彈簧剛度的方法來調(diào)節(jié)穩(wěn)定調(diào)速率，因為杠桿比例不變對阻力沒有放大，所以不靈敏區(qū)就不會增大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也較好，因此改變杠桿比例沒有改變彈簧剛度的方法好。

　　但是在沒有彈簧的情況下，只要調(diào)節(jié)范圍不太大，并且采取適當(dāng)?shù)拇胧M量減小調(diào)節(jié)機構(gòu)的阻力，改變杠桿比例的方法，也可以得到滿意的效果。

　　而且此法簡單易行，一般在船上也是容易做的，只要平時對傳動杠桿件多注意潤滑，減小摩擦力的影響，就可消弱不利的因素，使不靈區(qū)限制在規(guī)定的范圍。

　　四、幾點建議

　　目前，使用機械調(diào)速器的柴油機還是比較多的。

　　隨著使用時間的增加，零件的磨損等因素，調(diào)速器的調(diào)速特性肯定會有所變化。

　　這對并聯(lián)運行的機組影響較大。

　　所以建議生產(chǎn)部門在制造時考慮到這一問題 ，在調(diào)速器的傳動桿件上增加一些可調(diào)節(jié)的活絡(luò)環(huán)節(jié)，比如圖3中，支點 A到 B點做成可連續(xù)調(diào)節(jié)，或 C、D連接點之間做成可連續(xù)調(diào)節(jié)，這樣管理人員就可以根據(jù)實際情況，在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)對穩(wěn)定調(diào)速率進行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)需要。

　　這一點對生產(chǎn)部門來說，并不困難，而且對整個調(diào)速器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性也沒有增加多少，對船上來說則提供了很大的方便。

　　再者也可多備幾個剛度不同的彈簧進行調(diào)節(jié)。

　　如果這個問題能夠解決，船上電氣設(shè)備的安全就可以保證，船舶的安全性、可靠性就會大大提高，這對提高船舶的經(jīng)濟效益，充分發(fā)揮運輸船舶的生產(chǎn)潛力都有很大意義。

　　本文原創(chuàng)作者系：江蘇海事局船員考試中心 陳豪、黃云頭