请重视!!! 应急发电机不能启动玩出新花样

0 引言
说起船舶应急发电机启动马达,很多人包括船舶电机员对这个发动机上的部件感觉既熟悉又陌生,熟悉的是这个部件在PSC上船检查应急发电机时必须使用,而且按照公约规定应急发电机应能在45S内自动起动和自动连接于应急配电板,并尽快地承载额定负载,其作用不言而喻;陌生的是,这个部件到底怎么工作,是什么原理,谁也无法准确的解释清楚。
1 启动马达工作原理
启动马达一般由传动机构、控制机构(电磁开关)和直流电动机组成。启动马达的工作原理就是将蓄电池的电能转化为机械能,从而驱动原动机上的飞轮旋转,这样就实现了应急发电机的起动。
具体来讲,直流电动机产生电磁转矩,也就是说直流电动机负责转动工作。传动机构则使启动马达驱动的齿轮啮合入飞轮齿圈,将启动马达直流电动机上的转矩传给发动机飞轮,带动原动机曲轴旋转,驱动发动机各部件进行工作循环,直至发电机启动;在发电机起动后,使起动机自动脱开飞轮齿圈。电磁开关则是负责接通、切断直流电动机与蓄电池之间的电路。
启动马达按控制机构可以分为直接操纵式和电磁操纵式,现在我们常见的启动马达大部分为电磁操纵式。启动马达按传动机构又可以分为强制啮合式(工作可靠、操纵方便、已被广泛应用)、电枢移动式(结构较复杂)、齿轮移动式(电磁开关推动啮合杆)、减速式(质量小体积小、结构工艺复杂)及已经淘汰的惯性啮合式。在这里,齿轮移动式就是我们常见的启动马达了,这种马达可远距离控制,操作省力、方便。
3 故障描述
2020年7月12日,TH轮靠常熟港,在试验应急发电机时,本轮CCFJ150-E型应急发电机电启动不来,但储能弹簧起动正常。电瓶启动时,电磁阀有动作声响,发电机有轻微转动,但转速不起来,电压降3-5v左右。起动无力,但电磁阀和发电机有动作,电压下降明显,数次启动后,电瓶充电电流迅速由十几安培下降到1A左右,充电恢复速度快,综合初步判断是电瓶问题。
4 故障分析和排除
步骤一:更换电瓶。天津供船新电瓶后,迅速更换,充电完成后起动试验,电启动依然起不来。咨询物料供应商确认电瓶容量在150AH,之前临时用蓄电池120AH,应该可以排除电瓶问题。
步骤二:测量电压。接着用万用表测量24v电瓶直流电至起动电磁阀(电磁开关)前电压正常。
步骤三:检查启动电磁阀(电磁开关)是否动作。在启动时测量启动电磁阀线圈电压为21.7v,虽然电压不高,但应该可用,且起动时有吸合动作声响。为进一步确认起动电磁阀和马达工作是否正常,拆下启动马达三根固定螺栓,让人协助托起悬空状态下做启动试验,按下启动按钮,电磁阀动作,动作机构推出齿轮,马达转动正常。
步骤四:检查启动马达与飞轮啮合是否紧密。拆出启动马达,发现马达顶部啮合齿轮处有些磨损变形,轮机员将齿轮调整位置后装上,启动后发电机运行起来,但再次启动依然不来。
步骤五:检查启动马达碳刷。启动马达不带负荷动作正常,带负荷动作无力,判断如果滑环碳刷磨损过度,断裂或者表面接触不良,在带负荷通过大电流时可能就会动作无力甚至无法转动,因而拆打开马达后端盖,卸下转子滑环碳刷等移出检查,发现碳刷磨损并不严重,滑环表面虽有脏污,但无麻点,坑点及烧灼痕迹,检查马达内部定子线圈也没有明显磨损之处。因此也排除滑环碳刷问题的可能。
步骤六:检查电磁阀(电磁开关)。电启动时,电磁阀线圈得电,经过连动杆产生推力使马达转动齿轮与原动机齿轮啮合,同时使电磁阀体另一端的主触点闭合通电,为启动马达供电。直流主电压在进入启动电磁阀主触点前(如图1、3之间)一直比较稳定。根据图纸,启动状态下测量电磁阀线圈,电压正常。但在启动状态下测量启动马达两端电压(如图2、3之间)时,发现电压有时正常,有时很低,极不稳定,因此怀疑电磁阀所带触点接触是否良好。拆下启动电磁阀本体,发现内部有很多污泥水,进一步拆开电磁阀线圈和主触点结合处,发现有污水流出,由此判断内部主触点应该有问题。
想进一步解体线圈和触点,但在拆除固定螺丝后,依然拆不下来,从缝隙处看到有几根较粗的电线相连接(电磁阀线圈接线),顶部无螺丝可拆卸,用焊锡封住,且在结合处有加强焊接的卡扣,较难拆卸,强拆容易造成线圈接线断裂难以修复。用大功率电烙铁同时融化两边焊锡,辅助螺丝刀撬起拔出拆下。打开发现动静主触点表面氧化腐蚀烧灼严重,且有较大坑点,用锉刀大致挫平后,砂纸打磨处理,内部清洁,烘干装复,焊锡封口,固定,接线。启动发电机试验6次,均启动正常,至此故障彻底排除!
5 故障原因分析
上述启动故障的主要原因是启动电磁阀所带触点腔室进污水,在大电流作用下,触点表面灼伤、腐蚀氧化严重、电磁开关拨叉机构要导通的两个触点脏污接触不良。导致没有将电磁开关吸合线圈短接,使电瓶电源没有全部接入启动马达进入换向片,导致马达性能变差,转矩变低,启动无力。
6 启动马达日常使用时注意事项

1、启动马达每次启动的时间不应过长,一般来说在10秒左右为最佳。启动马达两次启动的时间间隔在1分钟左右比较合适,最好大于一分钟。如果连续三次不能启动,此时就应该对原动机、蓄电池、电路线及接线点进行检查。

2、对于没有过流保护装置的启动马达来说,如果连续三次都不能启动,此时就要让启动马达停止工作,因为启动电流过大,长时间工作此时因电流过大会导致启动马达过热;如果继续强行起动马达,马达就极有可能会烧毁。
3、换装启动马达后,应注意正、负极线路接触点,最好是将接触点打磨干净后安装牢固,否则的话会造成原动机热车不启动的问题。

7 心得体会
虽然启动马达发生故障的概率很低,但不代表不会有故障,所以作为船舶电机员不能有丝毫侥幸心理。如果启动马达出现类似问题导致柴油机不能启动,我们应该从哪几个方面去检测故障原因及进行排除呢?笔者通过查阅相关说明书和相关书籍资料汇总如下:
1、如果柴油机因启动马达故障不能启动,我们首先要检查蓄电池的电量,如果蓄电池电量不足,启动马达就会出现转速低或者是不转的现象,此时就要及时给蓄电池充电了。所以平时在维护保养方面要多加留意。
2、检查连接导线的接头,看看接头是否有氧化、生锈、变形、松脱损坏的情况,如有松弛现象,要及时拧紧,必要时要对接线柱进行处理更换。
3、检查启动马达的碳刷,因为碳刷是一个耗损物件,所以要及时检修或更换。
4、检查启动马达的转子是否有损坏,如果有的话,要及时更换。
5、检查启动马达的齿轮是不是不能嵌入飞轮齿圈内,此时我们可以将飞轮转动一个位置,检查一下启动马达的安装情况。齿轮与齿圈的轴向距离应该保持2-4毫米(实际情况为准),这个是很重要的。一旦超出这个范围就可能造成起动机不能起动或其它故障,所以我们一定要注意。
6、检查电磁阀(电磁开关):我们可以在电磁开关的正极起动接点上引出一条线来与蓄电池正极线相接触,此时如果起动机单向器能够正常推出工作则说明电磁开关正常无损。此时如果起动机单向器不能够正常推出工作则说明电磁开关触点及线圈已损坏,这就需要我们去进行维修了。
7、看看启动马达的齿轮是不是有磨损现象,如果磨损严重的话,要及时更换。
8、看看保险丝是不是烧损,如果有的话,要进行更换。
9、检查启动马达的继电器,继电器有故障也是启动马达不能运转的一个重要原因。
8 结语
对现代船舶而言,应急发电机作为应急电源的主要组成部分,在船舶主电源失电的情况下提供能源,它的起动装置的安全是首先必须保证的前提,应受到高度重视。正确合理持续的维护保养和检验测试,是应急电源得以正常发挥作用的关键。
参考文献:
[1] 国际海事组织.国际海上人命安全公约[M].2014综合文本,人民交通出 版社股份有限公司).
[2] 汽车发动机控制系统及检修(第二版).(北京中汽恒泰教育科技有限公司组编 戈国鹏 魏建平 郑世界,机械工业出版社)
作者:中远海运船员广州分公司电机员 郁胜浩
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