عطل الجهد المنخفض في مولدات السفن: اختبار شامل وتحليل الأسباب وحل المشكلات العملي
أولاً - نظرة عامة على أعطال الجهد المنخفض في مولدات السفن
عندما يعمل المولد بالتوازي مع وحدات أخرى، قد يتسبب عطل في نظام الإثارة في فقدان المولد المتأثر للإثارة جزئيًا أو كليًا. في مثل هذه الظروف، سيسحب المولد تيارًا تفاعليًا رائدًا من الشبكة وقد يدخل في حالة تشغيل غير متزامن. يُطلق على الفقدان الجزئي للإثارة مصطلحنقص الحافزيُطلق على العطل الذي يؤدي إلى فقدان كل الإثارة اسمإزالة المغناطيسيةفي بعض الأحيان، يشار إلى هذين العطلين مجتمعين باسم فقدان مجال المولد. أثناء تشغيل وحدة واحدة، فإن الظاهرة الناتجة عن نقص الإثارة هي انخفاض الجهد؛ أما الظاهرة الناتجة عن فقدان المجال فهي فقدان الجهد.
عند التشغيل بالتوازي، تعمل المولدات داخل محطة توليد الطاقة في السفينة كمصادر طاقة متبادلة. في حالة تعرض إحدى الوحدات لخلل في الإثارة أو فقدان المغناطيسية، ستنشأ تيارات متداولة تفاعلية بين المولدات. قد يتجاوز حجم هذه التيارات التفاعلية إعداد الحماية من التيار الزائد، مما يتسبب في انقطاع التيار عن الوحدات المعيبة وغير المعيبة في وقت واحد، مما يؤدي إلى فقدان الطاقة في الشبكة. تعمل الحماية من الجهد المنخفض في المقام الأول على حماية المولدات التي تعمل بالتوازي، مع حماية الأحمال مثل المحركات غير المتزامنة.
📜 قانون جمعية التصنيف الصينية لتصنيف السفن البحرية الفولاذية
يتم توفير الحماية من انخفاض الجهد لمولدات السفن بواسطة قاطع الدائرة الهوائي التلقائي.إطلاق الجهد المنخفضلتحقيق ذلك، مع قيم الضبط المحددة ومتطلبات وقت العمل على النحو التالي:
| نوع الحماية | عتبة تشغيل الجهد الكهربائي | وقت العمل | الغرض من الحماية |
|---|---|---|---|
| حماية من انخفاض الجهد مع تأخير | أقل من الجهد المقنن 70% إلى 80% | تأخير 1-3 ثوانٍ العمل | تجنب التشغيل الخاطئ بسبب التقلبات المؤقتة وضمان التشغيل المستقر للوحدات المتوازية. |
| حماية من انخفاض الجهد دون تأخير | أقل من الجهد المقنن 35% إلى 70% | لحظيالعمل | معالجة انخفاضات الجهد الشديدة، والانقطاع السريع للخطأ |
ثانياً: تحليل أسباب أعطال الجهد المنخفض في مولدات السفن
(1) فشل نظام الإثارة
- تيار الإثارة غير كافٍ:أدى عطل في منظم الإثارة أو إعدادات المعلمات غير الصحيحة إلى انخفاض قوة المجال المغناطيسي وانخفاض الجهد الكهربائي.
- دائرة قصيرة أو دائرة مفتوحة في ملف الإثارة:وهذا يمنع تمرير تيار الإثارة بشكل طبيعي، مما يؤدي إلى إضعاف قوة المجال المغناطيسي وانخفاض الجهد الكهربائي.
- فشل الصمام الثنائي أو الفرشاة الكربونية (في أنظمة الإثارة الدوارة):تلف الصمام الثنائي المقوم أو سوء التلامس مع الفرشاة الكربونية تسبب في انقطاع في دائرة الإثارة.
أثناء رحلتها، واجهت سفينة شحن بحرية إنذارًا مفاجئًا في النظام الكهربائي لغرفة المحركات، يشير إلى أن جهد المولد الرئيسي قد انخفض إلى 320 فولت (الجهد المقنن: 400 فولت)، مما أدى إلى تعطل بعض المعدات. كشفت الفحص عن خرج تحفيز غير طبيعي من منظم الجهد التلقائي (AVR)، مع تيار تحفيز أقل بكثير من المستويات الطبيعية. كشف الفحص الإضافي عن تلف في الدائرة الداخلية لمنظم الجهد التلقائي، مما يمنع الضبط الصحيح لتيار التحفيز. بعد استبدال منظم الجهد التلقائي، عاد جهد المولد إلى طبيعته.
(2) سرعة غير طبيعية لمحرك الديزل
- عدم كفاية إمدادات الوقود:أدى انسداد نظام الوقود أو عطل المضخة إلى عدم كفاية الطاقة الناتجة عن محرك الديزل، مما أثر على سرعة دوران المولد.
- خلل في عمل المحافظ:يؤدي انخفاض سرعة محرك الديزل إلى انخفاض تردد وجهد خرج المولد.
أثناء عمليات الفحص قبل الرسو، اكتشفت إحدى الناقلات أن جهد المولد الكهربائي قد انخفض إلى 370 فولت، مع انخفاض التردد إلى 47 هرتز (التردد المقنن هو 50 هرتز). وكشف فحص محرك الديزل عن وجود إشارات تغذية مرتدة غير طبيعية من جهاز التنظيم، مما تسبب في انخفاض سرعة المحرك. وأدى انخفاض سرعة المولد الكهربائي بالتالي إلى انخفاض جهد الخرج. الحل: أدى تعديل معلمات المنظم والتنظيف الشامل لنظام إمداد الوقود إلى استعادة المحرك الديزل لسرعته التشغيلية العادية، وإعادته إلى السرعة المقدرة وتطبيع الجهد.
(iii) مشاكل التوصيل الكهربائي
- أسلاك مفكوكة:تؤدي أطراف التوصيلات الكهربائية السائبة إلى زيادة المقاومة، مما يؤدي إلى انخفاض الجهد الكهربائي.
- اتصال ضعيف:تعرضت نقاط التلامس في قواطع الدائرة الكهربائية أو المرحلات أو الملامسات للحرق، مما أدى إلى عدم استقرار خرج الجهد الكهربائي.
أثناء عمليات التفتيش الروتينية لسفينة حاويات، تم اكتشاف أن جهد المولد ظل أقل من 380 فولت بشكل مستمر. وكشفت التحقيقات أن الأطراف السائبة التي تربط المولد بلوحة التوزيع الرئيسية تسببت في زيادة المقاومة، مما أدى إلى انخفاض الجهد. وبعد إعادة ربط الأطراف، عاد الجهد إلى 400 فولت.
(4) الحمل الزائد أو عدم التوازن الثلاثي الأطوار
- الحمل الزائد:تجاوز الحمل الكهربائي للسفينة الطاقة المقدرة للمولد، مما أدى إلى عدم كفاية قدرة تحمل الحمل وانخفاض الجهد الكهربائي.
- التحميل المفاجئ للمعدات عالية الطاقة:عندما تبدأ المعدات عالية الطاقة مثل ضواغط التبريد الكبيرة أو محركات الدفع في العمل فجأة، فإنها تمتص كمية كبيرة من الطاقة الكهربائية في وقت قصير، مما يتسبب في انخفاض حاد في الجهد الكهربائي.
- اختلال التوازن ثلاثي المراحل:يؤدي الحمل المفرط أحادي الطور إلى اختلال توازن الجهد بين الأطوار، مما يؤدي إلى انخفاض جهد بعض الأطوار إلى ما دون النطاق الآمن.
أثناء عمليات الصيد في أعماق البحار، اكتشفت سفينة صيد فجأة انخفاضًا في جهد الخرج للمولد الرئيسي من 400 فولت إلى 360 فولت، والذي تعافى لاحقًا ولكنه تكرر من حين لآخر. كشفت الفحص أن الجهد ينخفض بحوالي 10% في كل مرة يبدأ فيها ضاغط التبريد. كان هذا التقلب في الجهد ناتجًا عن التيار المفرط لبدء تشغيل الضاغط، مما أدى إلى حدوث ارتفاع مفاجئ في التيار. الحل: تحسين توزيع الحمل عن طريق تقليل تشغيل المعدات الأخرى عالية الطاقة أثناء بدء تشغيل الضاغط. بالإضافة إلى ذلك، تركيب معدات تعويض الطاقة التفاعلية لتقليل تقلبات الجهد.
ثالثاً: تشخيص وتصحيح أعطال الجهد المنخفض في مولدات السفن
(1) التقييم الأولي والتعامل
تحدث حالات انقطاع الحماية من انخفاض الجهد الكهربائي للمولد بشكل أساسي عند حدوث أعطال في جهاز التحكم أو نظام الوقود أو منظم الجهد الكهربائي. يمكن إجراء تقييم أولي من خلال ملاحظة الأعراض:
- 🚩 خلل في جهاز التنظيم ونظام الوقود يتسبب في انخفاض الجهد الكهربائي: أساس التحديد هويحدث انخفاض في سرعة الدوران أولاً. (يمكن سماع ذلك من صوت محرك الديزل)، يليه انزلاق.
- 🚩 فشل منظم الجهد مما أدى إلى انخفاض الجهد: أساس التحديد هويحدث انخفاض في الجهد أولاً (يمكن ملاحظة ذلك من التغير في سطوع الإضاءة)، يليه تعثر.
إجراءات المعالجة الأولية: الاستجابة (إيقاف الصوت والوميض)، إعادة ضبط المفتاح الرئيسي للوحدة التي تعطلت. تشغيل الوحدة الاحتياطية؛ بمجرد وصول الجهد والتردد إلى القيم الطبيعية، إغلاق المفتاح. إيقاف المحرك الرئيسي للوحدة المعيبة للصيانة وإصلاح العطل. بعد الإصلاح، يجب أن تعمل الوحدة كوحدة احتياطية.
(2) خطوات محددة للتقييم والاستبعاد
لتحديد سبب عطل انخفاض الجهد بدقة، يمكن إجراء إجراء تفصيلي لاستكشاف الأعطال وإصلاحها على النحو التالي:
1 الخطوة الأولى: التحقق من صحة ظاهرة انخفاض الجهد الكهربائي
- تحقق من مؤشر الجهد على لوحة التوزيع الرئيسية لمعرفة ما إذا كان أقل من القيمة المقدرة.
- قم بقياس الجهد الكهربائي في أطراف المولد باستخدام جهاز قياس متعدد أو محلل طاقة لاستبعاد حدوث خلل في الجهاز أو قراءات خاطئة.
- راقب ما إذا كان تقلب الجهد كهربائيًا مؤقتًا أم انخفاضًا مستمرًا في الجهد الكهربائي.
- تحقق من نظام الإنذار بحثًا عن تحذيرات مثل انخفاض الجهد الكهربائي أو أعطال الإثارة أو الحمل الزائد.
2 الخطوة الثانية: تحقق من أن نظام الإثارة يعمل بشكل صحيح.
- قياس تيار الإثارة:قم بقياس تيار الإثارة؛ إذا كان منخفضًا جدًا، فقد يشير ذلك إلى وجود عطل في نظام الإثارة.
- كشف AVR (منظم الجهد التلقائي):تحقق من إعدادات المعلمات واختبر ما إذا كان طرف الإخراج يوفر تيارًا مستقرًا.
- فحص ملفات الإثارة وثنائيات المقوم:اختبار مقاومة العزل؛ فحص أنابيب المقوم في نظام الإثارة الدوارة.
استكشاف الأخطاء وإصلاحها:استبدل AVR أو الصمام الثنائي التالف.
3 الخطوة الثالثة: تحقق مما إذا كان الحمل غير طبيعي
- معدات عالية الطاقة:راقب ما إذا كانت هناك أي محركات كبيرة تعمل أثناء حالات انخفاض الجهد الكهربائي.
- تصنيف الحمولة:احسب ما إذا كان الحمل يتجاوز القيمة المقدرة (على سبيل المثال، يجب ألا يتجاوز مولد بقدرة 1000 كيلوواط 900 كيلوواط).
- التوازن:قياس التيارات ثلاثية الطور للتحقيق في حالات الأحمال أحادية الطور المفرطة.
4 الخطوة الرابعة: التحقق من حالة تشغيل محرك الديزل
- كشف التردد:في حالة انخفاض التردد (على سبيل المثال إلى 47 هرتز)، فهذا يشير إلى عدم كفاية طاقة محرك الديزل مما يؤدي إلى انخفاض الجهد الكهربائي.
- إمدادات الوقود:تحقق مما إذا كان الفلتر مسدودًا وما إذا كانت حاقنات الوقود تعمل بشكل صحيح.
- الحاكم:لاحظ ما إذا كان يمكن ضبط سرعة الدوران بسلاسة.
5 الخطوة الخامسة: افحص النظام الكهربائي بحثًا عن أي توصيلات سيئة.
- فحص المحطة:قم بقياس انخفاض الجهد الكهربائي وإجراء فحص درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء للكشف عن أي ارتفاع في درجة الحرارة أو تلف حراري.
- قاطع الدائرة الكهربائية:افحص نقاط التلامس للتأكد من عدم وجود تلف ناتج عن الأكسدة أو الحرق.
IV. التدابير الوقائية لأعطال الجهد المنخفض في مولدات السفن
خامساً - التدريب العملي على اختبار الحماية من انخفاض الجهد الكهربائي لمولدات السفن
(1) مبدأ اختبار الحماية من انخفاض الجهد
عند ضبط معلمات الحماية من انخفاض الجهد، تظهر دائرة اختبار تشغيل الحماية من انخفاض الجهد في الشكل 6-4. أولاً، أعد منظم الجهد إلى موضعه صفر وأغلق مفتاح السكين. قم بزيادة جهد الخرج تدريجياً إلى الجهد المقنن للمولد؛ يجب أن يتم تنشيط ملف الجهد المنخفض وإغلاقه. بعد ذلك، أغلق المفتاح الرئيسي للمولد. ثم، اضبط منظم الجهد باستمرار لتقليل جهد الخرج حتى يصل إلى قيمة انقطاع الجهد المنخفض؛ يجب أن ينقطع المفتاح الرئيسي بعد ذلك. يتم ضبط قيمة انقطاع الجهد المنخفض ووقت تأخير الانقطاع عبر مقياس الجهد داخل وحدة مقوم UVT.

الشكل 6-4 دائرة اختبار الحماية من انخفاض الجهد
💡 نصيحة الخبراء:للتحقق من الأداء الوظيفي فقط، اضبط تيار الإثارة على أدنى مستوى له واضبط الخانق يدويًا لتقليل سرعة الدوران. عند الوصول إلى الحد الأدنى، يجب أن ينطلق المفتاح الرئيسي.
(2) ضبط ومعالجة أعطال الجهد المنخفض في محاكيات المحركات
سيناريوهان أساسيان لتعزيز المهارات العملية من خلال أجهزة محاكاة المحركات:
نقطة الخلل 1: خلل في المحرك
الظاهرة:انقطع التيار الكهربائي عن المولد الرئيسي، لكن المولد لا يزال يعمل، مع مستويات جهد وتردد أقل من المواصفات.
التحليل:يؤدي انخفاض سرعة الدوران إلى انخفاض الجهد الكهربائي (يمكن تحديده من خلال الصوت ومقياس التردد).
المعالجة:قم بتشغيل مجموعة المولدات الاحتياطية لتوفير الطاقة، مع استعادة الأحمال تدريجياً. أوقف تشغيل الوحدة المعيبة لإصلاح المنظم.
نقطة العطل 2: فشل منظم الجهد الكهربائي
الظاهرة:انقطع التيار الكهربائي عن المولد الرئيسي، لكن المولد لم يتوقف عن العمل. التردد لا يزال طبيعياً، لكن الجهد الكهربائي منخفض.
التحليل:انخفاض الجهد بسبب عطل في المنظم (يمكن تحديده من خلال انخفاض سطوع الإضاءة).
المعالجة:قم بتشغيل مجموعة المولدات الاحتياطية لتوفير الطاقة، وقم بإيقاف تشغيل الوحدة المعيبة لإجراء صيانة AVR.













