Pri plovbi ladij na morju je zanesljivost oskrbe z električno energijo celotnega plovila neposredno povezana z varnostjo delovanja in kakovostjo izvedbe nalog. Kot osrednji vir energije za vso ladijsko opremo ima stabilno delovanje ladijske elektrarne odločilno vlogo. Določeno plovilo je opremljeno s 5 sodobnimi HFC dizel generatorji moči 770kW. Sprejema avtomatski sistem za upravljanje elektrarne Kongsberg DC-20 (PMS), ki je odgovoren za spremljanje statusa električnega omrežja in samodejno krmiljenje elektrarne. Lahko doseže samodejno regulacijo zagona, zaustavitve, priključitve na omrežje in odklopa generatorskih sklopov.
Plovilo ima visoke zahteve glede zanesljivosti oskrbe z električno energijo pri svojih operacijah na morju. Med rednim obratovanjem prevzame način-povezave z omrežjem s tremi enotami, delovanje elektrarne pa je nastavljeno na pola-samodejno delovanje. Celotna obremenitev plovila ostaja stabilna pri približno 1.400 kW. Elektrarna ima tri načine delovanja: V ročnem načinu de-dežurno osebje ročno izvede priklop in odklop agregatov na omrežje glede na obremenitev omrežja in stanje agregatov. V pola-samodejnem načinu PMS spremlja skupno moč električnega omrežja v realnem času. Ko je obremenitev nenormalna, sproži alarm. Ko dežurno{12}}osebje presodi, izda navodila in PMS samodejno zaključi naslednje operacije. V avtomatskem načinu vse operacije elektrarne v celoti nadzoruje PMS. Razmerje napajanja ladje je prikazano na sliki 1.
Slika 1 prikazuje razmerje napajanja ladij
I. Pojav napake
Med plovbo plovila so bili generatorji No. 2, No. 4 in No. 5 priključeni na omrežje za delovanje, medtem ko so bili generatorji No. 1 in No. 3 v daljinsko vodenem-hladnem stanju pripravljenosti. Elektrarna je bila v pola-samodejnem načinu. Skupna obremenitev celotnega plovila je bila približno 1400 kW, z eno-obremenitvijo enote približno 57 %. Brez kakršnih koli navodil za delovanje, ki jih je izdalo de-dežurno osebje, so se pojavi napak pojavljali drug za drugim: Ob 17:11:03 se je agregat št. 1 samodejno zagnal in bil takoj priključen na omrežje za delovanje. Ob 17:11:14 je PMS izdal alarm nizkega tlaka goriva za generator št. 1 (tlak v času alarma je bil 0,1 MPa). Ob 17:12:10 je bil alarm ponastavljen (tlak ob ponastavitvi je bil 0,16MPa). Nato je de-dežurno osebje v pola-avtomatskem načinu demontiralo a. 1 agregat in nemudoma poročalo o ustrezni situaciji de-dežurnemu inženirju. Ta okvara ni povzročila izgube napajanja celotne ladje, vendar je samodejni zagon-in povezava generatorja No. 1 z omrežjem brez navodil nenormalno stanje. Za zagotovitev varnosti napajanja je potrebna temeljita preiskava vzroka.
II. Analiza mehanizma napak
Glede na načelo delovanja sistema samodejnega nadzora elektrarne tega plovila morebitni razlogi za zasilno samodejno priključitev na omrežje rezervnega generatorskega sklopa št. . 1 v glavnem spadajo v naslednje tri kategorije, od katerih so vse povezane z osnovnim načelom nadzora PMS: "Zagotavljanje, da je povezovalna zmogljivost generatorskega sklopa v omrežju večja od obremenitve omrežja, in preprečevanje izgube električne energije celotnega plovila."
1. Nenormalno delovanje generatorskega agregata
Če posamezen generatorski sklop v omrežju doživi nenormalno vrtilno hitrost (padec, prekoračitev hitrosti), nizek tlak mazalnega olja, nizek tlak kurilnega olja, previsoko temperaturo vode na izhodu ali če napetost in frekvenca odstopata od standardnega območja in sprožita alarm, lahko povzroči zaustavitev generatorskega sklopa, kar povzroči nenadno zmanjšanje oskrbe z električno energijo v omrežju in predstavlja nevarnost izgube električne energije za celotno plovilo. Na tej točki bo PMS samodejno zagnal enoto v pripravljenosti in se hitro povezal z omrežjem, da zagotovi stabilno napajanje omrežja.
2. Nenormalno delovanje glavnega stikala
Če pride do nenormalnega sprožitve glavnega stikala posameznega generatorskega sklopa v omrežju med vzporednim povezovanjem, odklopom ali normalnim delovanjem, bo PMS samodejno zagnal enoto v stanju pripravljenosti in dokončal povezavo z omrežjem, da bi preprečil izgubo moči celotne ladje. Obstajajo primeri takšnih anomalij: med določeno operacijo na morju, ko je bila enota No. 1 izklopljena v pola-samodejnem načinu, je prišlo do okvare krmilne enote glavnega stikala. Čeprav ni povzročil izpada električne energije za celotno plovilo, se je enota št. . 5 v pripravljenosti še vedno samodejno zagnala in priključila na omrežje.
3. Nenadno zmanjšanje napajanja iz električnega omrežja ali nenadno povečanje obremenitve
Ko se obremenitev električnega omrežja celotne ladje nenadoma poveča ali se napajanje iz-omrežnih proizvodnih enot nenadoma zmanjša, bo PMS samodejno zagnal enote v pripravljenosti, da zagotovi, da skupna zmogljivost enot,-povezanih z omrežjem, ustreza obremenitvi. Ladjarska zbiralka je razdeljena na dva dela, A in B, ki lahko dosežeta segmentirano napajanje. Dva dela zbiralke sta neodvisno krmiljena in njuna krmilna logika je skladna z napajanjem celotnega dela. Če pride do nenadnega zmanjšanja napajanja ali nenadnega povečanja obremenitve v katerem koli odseku, bo to sprožilo zagon enote v pripravljenosti tega odseka in priključitev na omrežje.
III. Diagnostika in ravnanje z napakami
1. Celovito odpravljanje težav
Tehniki so enega za drugim pregledali morebitne vzroke za zgoraj-omenjene napake, od preprostih do zapletenih, in postopoma odpravili nepomembne dejavnike. Poseben postopek pregleda je naslednji:
• Raziščite dejavnike delovanja osebja: v celoti komunicirajte z-dežurnim osebjem, da potrdite, da pri delovanju ni napak osebja; Kar zadeva alarm nizkega tlaka goriva bloka 1, je bilo analizirano, da je bil posledica hitre porazdelitve obremenitve po hitri priključitvi enote na omrežje, kar je povzročilo začasno pomanjkanje oskrbe z gorivom v črpalki za dovod goriva enote. Kasneje, ko je bil blok 1 ponovno zagnan po običajnem postopku, se ta alarm ni več pojavil, kar je potrdilo racionalnost te analize.
• Preverite stanje in-omrežnih enot: Izvedite podrobno preverjanje osnovnih delovnih parametrov (delovna napetost, tok, frekvenca, tlak goriva, tlak mazalnega olja, visoka-temperatura izhodne vode itd.) 2#, 4# in 5# in-omrežnih enot. Vsi parametri ustrezajo standardom in možnost, da bi PMS pomotoma zagnal rezervne enote zaradi nepravilnosti v-omrežnih enotah, je izključena.
• Pregled krmilnega tokokroga bloka 1: Izveden je bil celovit pregled komponent, modulov in zagonskega tokokroga električnega krmilnega kroga bloka 1 s poudarkom na pregledu vmesnih relejev in krmilnih modulov v zagonskem krogu. Ugotovljene niso bile nobene poškodbe ali okvare, prav tako je bil izključen vpliv nenormalnih krmilnih tokokrogov same enote.
• Preglejte komponente nadzornega sistema: Preverite tokovni transformator Kongsbergovega nadzornega in alarmnega sistema, pridobite zgodovinske zapise sistema, potrdite, da ni bistvenega nihanja skupnega toka glavne zbiralke, in izključite možnost napačnega delovanja sistema, ki ga povzroča odstopanje zaznave tokovnega transformatorja.
• Raziščite vpliv obremenitve omrežja: obrnite se na vsako delovno mesto, da preverite zagon in zaustavitev opreme z veliko-močjo med obdobjem napake, potrdite, da se v tem obdobju ne zažene ali ustavi nobena-oprema z visoko močjo, in izključite možnost zagona sistema v sili zaradi vpliva obremenitve.
2. Lokacija napake in ravnanje
Po odpravi zgornjih skupnih dejavnikov so tehniki dodatno analizirali kombinacijo s takratno razporeditvijo napajanja: Ko je prišlo do napake, je bila ena enota zbiralke A odseka priključena na omrežje, dve enoti zbiralke B odseka pa sta bili priključeni na omrežje. Skozi vezno stikalo je iz odseka B v odsek A tekel tok približno 700 A. Če vezno stikalo deluje nenormalno ali je odklopljeno, bo zbiralka A-sekcije doživela situacijo, ko "obremenitev moči presega zmogljivost napajanja enote". Na tej točki PMS zažene rezervno enoto 1 sekcije A, ki se priključi na omrežje, kar je v skladu z njegovim krmilnim principom.
Opravljen je bil pregled stikala za povezovanje in ugotovljeno je bilo, da ima njegova logična krmilna enota (Schneider MIC 5.0) očitne nepravilnosti: notranja baterija je bila nezadostna, prikaz tri-faznega toka pa je bil nestabilen in občasno. Glavna funkcija te krmilne enote je sprejemanje trenutnega signala, ki ga vnese senzor odklopnika, presoja in nato pošilja navodila aktuatorju (zapiralna tuljava, odpiralna tuljava itd.), da se doseže nadzor delovanja stikala. Njegova nenormalnost povzroči, da PMS napačno oceni, da glavna razdelilna plošča potrebuje segmentirano napajanje, in nato zažene enoto 1.
Tehnično osebje je ugotovilo, da je načrt za odstranitev zamenjava krmilne enote veznega stikala. Posebni koraki so naslednji: Med celotnim postopkom bo prednost dana zagotavljanju stabilnega napajanja celotne ladje in zaščiti varnosti opreme.
(1) Regulacija obremenitve in enote: odklopite ne-kritične obremenitve, odklopite generator No. 4, uskladite in uravnajte porazdelitev obremenitve celotne ladje in zmogljivost napajanja enot, zmanjšajte tok, ki teče skozi vezno stikalo, na manj kot 10 % nazivne vrednosti (3200 A) in odklopite vezno stikalo, ko tok pade pod 150 A.
(2) Zamenjava krmilne enote: Izvlecite vezno stikalo iz razdelilne plošče, odstranite sprednji pokrov odklopnika, odklopite povezovalni trak med krmilno enoto in odklopnikom, zamenjajte pokvarjeno krmilno enoto in prilagodite vrednost nastavitve relejne zaščite in čas nastavitve nove krmilne enote z vrtljivim gumbom.
(3) Obnovitev sistema: Ponovno namestite vezno stikalo in ga stresite v razdelilno ploščo. Zaprite vezno stikalo in celotno plovilo bo ponovno vzpostavilo normalno napajanje.
Po enem tednu nadaljnjega-delovanja ni prišlo do nenormalnega zapiranja ali odpiranja generatorskega agregata, kar potrjuje, da je bila napaka popolnoma odpravljena. Ko je plovilo zasidrano na pomolu, je bil proizvajalec kontaktiran, naj uporabi Schneiderjev namenski instrument za testiranje in kalibracijo enote za nadzor napak. Ugotovljeno je bilo, da je notranja baterija odpovedala (z nazivno življenjsko dobo 5 let, dejansko pa je bila v uporabi 8 let) in da je prišlo do odstopanja vrednosti nastavitve za 20 A. To je dodatno potrdilo temeljni vzrok napake.
Iv. Zaključki in predlogi
Na podlagi odpravljanja napak, postopka obravnave te napake in poznejših rezultatov preverjanja so narejeni naslednji zaključki in praktični predlogi, ki zagotavljajo referenco za varno delovanje ladijskih elektrarn:
1. Obravnava napake mora biti znanstvena in stroga: po pojavu te napake so tehniki mirno upravljali celotno obremenitev ladje in stanje enot. S pristopom odpravljanja težav "od enostavnega k zapletenemu" so postopoma odkrili glavni vzrok napake, učinkovito preprečili nenormalno širjenje napajanja in zagotovili varnost plovbe ladje.
2. Pri uporabi veznega stikala je treba upoštevati previdnostne ukrepe: Pred zamenjavo krmilne enote veznega stikala je potrebno najprej odklopiti vezno stikalo. Za zaščito stikalne naprave je treba uskladiti porazdelitev obremenitve in moč enote, da se vezno stikalo odklopi v pogojih nizkega toka, hkrati pa zagotoviti neprekinjeno in zanesljivo napajanje po vsej ladji.
3. Vzdrževanje krmilne enote zahteva pozornost do detajlov: Krmilna enota povezovalnega stikala je integrirana modularna naprava z visoko zanesljivostjo, vendar jo je težko vzdrževati. Po okvari ga je običajno treba zamenjati v celoti, postopek zamenjave pa je relativno preprost. Upoštevati je treba, da mora Schneider ločeno dobaviti čip "H1" pod to krmilno enoto. Rezervne dele je treba pripraviti vnaprej.
4. Obstajajo alternativni načrti za odzivanje v sili na morju: Če med pomorskimi operacijami krmilne enote ni mogoče zamenjati ali popraviti pravočasno, se lahko sprejmeta dva ukrepa v sili: Eden je uporaba segmentiranega načina napajanja. Dežurno-osebje mora pozorno spremljati spremembe obremenitve zbiralk A in B ter biti dobro-pripravljeno na operacije v sili. Drugi je ročno zaklepanje zaveznega stikala, potem ko ga zaprete (odklopnik ima vgrajeno-funkcijo zaklepanja), da preprečite nepričakovano sprožitev zaveznega stikala.
5. Optimizirajte način napajanja, da zmanjšate skrite nevarnosti: v razdelku A je več električnih naprav, v razdelku B pa manj. Priporočljivo je, da v kritičnih obdobjih, kot so operacije na morju, plovba po ozkih vodnih poteh ter privez in izstop na pomolu, sprejmete način-povezanega z omrežjem napajanja "2 enoti v razdelku A in 1 enota v oddelku B". V tem načinu, čeprav je vezno stikalo v zaprtem stanju, je tok, ki teče skozi njega, relativno majhen. Tudi če vezno stikalo ne deluje pravilno, lahko še vedno zagotovi neprekinjeno oskrbo z električno energijo za celotno ladjo, kar v največji meri zmanjša tveganja oskrbe z električno energijo in verjetnost izpada električne energije za celotno ladjo.