船載電子設(shè)備故障診斷與方法

時間:2022-10-31 10:13:49

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船載電子設(shè)備故障診斷與方法

近年來,全球遠(yuǎn)洋運輸行業(yè)得到了快速發(fā)展,為提高船運效率和安全性,各類型電子裝備被廣泛應(yīng)用于船舶控制與安全系統(tǒng)之中。盡管,電子裝備的集中使用在某種程度上減少了船舶運營過程中的人工成本,提高了管理效率,但是,由于電子裝備本身可靠性等問題的存在,且相關(guān)故障原因排查較為復(fù)雜,極易造成故障的擴(kuò)大化,甚至影響船舶航行安全。因此,掌握船載電子設(shè)備基本故障診斷與排故方法對船舶運營管理與安全就顯得尤為重要,也是船員技能考核的一項重要內(nèi)容。

1船載電子設(shè)備分類

通常情況下,電子設(shè)備所屬類別多根據(jù)其特性進(jìn)行劃分,如頻率、電壓、電流等,針對船舶運營管理的實際情況,我們按照通信、導(dǎo)航、駕控、機(jī)電四大系統(tǒng)對其進(jìn)行分類。通信系統(tǒng)中主要電子設(shè)備包括各頻段通信電臺、衛(wèi)星通信設(shè)備、救生通信設(shè)備、內(nèi)部視頻與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。導(dǎo)航系統(tǒng)則由羅經(jīng)、電子海圖、GPS(北斗)、AIS、導(dǎo)航雷達(dá)等相關(guān)電子裝備組成。駕控系統(tǒng)組成較為復(fù)雜,除傳統(tǒng)舵機(jī)控制系統(tǒng)、燈光控制系統(tǒng)外,還涉及到與其它系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信等。船舶輪機(jī)系統(tǒng)是船舶動力的唯一來源,其電子設(shè)備數(shù)量眾多,主要承擔(dān)系統(tǒng)控制與狀態(tài)監(jiān)控功能,除此之外,船舶機(jī)電系統(tǒng)還包括電力控制相關(guān)設(shè)備。

2船載電子設(shè)備常見故障診斷與排故方法

基于電子設(shè)備固有特征,以及相關(guān)電子設(shè)備安裝環(huán)境的差異性,船載電子設(shè)備故障類型也就多種多樣,其中大多數(shù)船載電子設(shè)備故障相類似。為此,通過研究船載電子設(shè)備常見故障,并提出針對性的故障診斷與排故方法,從而為船舶各系統(tǒng)的正常運行提供技術(shù)保障。2.1衛(wèi)星通信設(shè)備信號異常處理。作為船載通信系統(tǒng)中的重要電子設(shè)備,衛(wèi)星通信系統(tǒng)在承擔(dān)主要通信功能的同時,還能夠接收衛(wèi)星電視信號,豐富船員的日常娛樂生活。然而,在通信系統(tǒng)種的諸多電子設(shè)備中,衛(wèi)星通信設(shè)備信號異常故障最為常見,對于此類故障需要按以下步驟進(jìn)行排查,此處以VS80衛(wèi)星通信設(shè)備為例進(jìn)行講解。首先,檢查衛(wèi)通設(shè)備天線連接情況,排除硬件連接故障的前提下,進(jìn)行板件供電狀態(tài)檢查,對電源板、信號輸入輸出板、圖形圖像轉(zhuǎn)換板等線纜接口進(jìn)行檢查;其次,利用示波器檢查輸出信號質(zhì)量,主要信號檢測指標(biāo)包括頻率、峰值、參差、重頻等;第三,對伺服控制電路進(jìn)行檢測,確定伺服電機(jī)隨船舶航向轉(zhuǎn)動弦變信號輸入與轉(zhuǎn)換輸出信號正常;最后,對衛(wèi)通終端設(shè)備進(jìn)行檢查,其中主要涉及信號放大器、A/D轉(zhuǎn)換板等信號處理模塊。如圖1所示。根據(jù)以往經(jīng)驗,衛(wèi)通設(shè)備信號異常情況在排除硬件與線纜連接等情況下,大多為伺服控制系統(tǒng)姿態(tài)跟隨性能下降所導(dǎo)致,此時,需要對隨動姿態(tài)控制電路板的信號轉(zhuǎn)換板與信號放大單元進(jìn)行更換,該問題多能夠得到解決。若信號異常表現(xiàn)為失真等,則需要對終端設(shè)備的圖形圖像處理卡或圖形處理單元進(jìn)行更換。2.2導(dǎo)航系統(tǒng)電子設(shè)備故障案例介紹。船舶航行過程中的定位與導(dǎo)航主要有兩種方式,一種是基于衛(wèi)星、浮標(biāo)等外界信息輸入的有源導(dǎo)航方式,另一種則是由磁羅經(jīng)、電羅經(jīng)等組成的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。相比較有源導(dǎo)航設(shè)備來說,慣性導(dǎo)航設(shè)備的故障率較高,一般表現(xiàn)多為電壓穩(wěn)定性故障、溫控能力下降等,直接導(dǎo)致慣性導(dǎo)航設(shè)備失效或準(zhǔn)確度降低。此處以電羅經(jīng)設(shè)備溫控系統(tǒng)工作異常為例,對該故障的診斷與排除方法進(jìn)行介紹。電羅經(jīng)在正常工作的過程中,其陀螺球內(nèi)部轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn),由此造成陀螺球內(nèi)部懸液溫度不斷升高,若溫控系統(tǒng)無法保證陀螺球內(nèi)部溫度在規(guī)定范圍內(nèi),則容易造成陀螺球工作異常,導(dǎo)航數(shù)據(jù)偏差較大。為此,可根據(jù)以下步驟進(jìn)行故障排查。如圖2所示。這里需要注意的是,由于陀螺球?qū)倬軆x器設(shè)備,在對其電路與電子元器件檢查的過程中,應(yīng)盡量減輕對陀螺球的物理傷害,尤其是避免陀螺球大角度傾斜等。2.3駕控系統(tǒng)電子設(shè)備故障分析。作為船舶動力與航向控制的核心系統(tǒng),駕控系統(tǒng)中的電子設(shè)備組成較為復(fù)雜,且有著明確的強(qiáng)電、弱電設(shè)備之分,在處理相關(guān)故障之前,需要明確對應(yīng)電子設(shè)備所屬類型,以保證人身及設(shè)備安全。以船舶舵機(jī)控制為例,其故障發(fā)生頻率較高,且相關(guān)故障極易造成航行安全事故。舵機(jī)故障主要包括兩種:舵角轉(zhuǎn)向不到位與轉(zhuǎn)向舵信號失。舵角轉(zhuǎn)向不到位主要是因為舵角控制電路板輸出電壓穩(wěn)定性下降,無法達(dá)到門限電壓,舵角轉(zhuǎn)向角度存在轉(zhuǎn)向不足與轉(zhuǎn)向過度兩種現(xiàn)象,此時,需要根據(jù)舵角信號復(fù)示器觀察控制單元輸出信號是否正常,若輸出信號不正常,則需要更換駕控臺舵角控制單元,否則,相關(guān)故障則可以定位為舵機(jī)部位舵角信號處理單元故障,更換相關(guān)信號處理板即可。轉(zhuǎn)向舵信號失靈是指轉(zhuǎn)向舵對駕駛?cè)藛T的轉(zhuǎn)向操作無反應(yīng),在排除相關(guān)控制線纜連接問題的基礎(chǔ)上,故障排查方式與舵角轉(zhuǎn)向不到位相一致,即需要排查駕控臺舵角控制單元輸出信號是否存在,以及舵機(jī)部位控制電路板的信號輸入與輸出情況,并視情更換相關(guān)單元與電路板。2.4船載機(jī)電系統(tǒng)電子設(shè)備故障排查。機(jī)電系統(tǒng)是船舶運行過程中的主要電力供應(yīng)系統(tǒng),在實際使用中,其電子設(shè)備故障主要包括失電、低壓報警、跳閘三種類型。(1)失電是船載機(jī)電系統(tǒng)的常見故障,一般排故方法為確定該現(xiàn)象屬于全系統(tǒng)失電還是分系統(tǒng)失電。無論對于任何一種失電方式,大多由短路引起,需要對分系統(tǒng)或分系統(tǒng)中的部分用電設(shè)備進(jìn)行獨立供電檢查,并最終確定導(dǎo)致超限短路的具體電子裝備。(2)低壓報警故障多發(fā)生在變頻器組成電路系統(tǒng)中,主要分為電源輸入端的低壓報警和負(fù)載端低壓報警。電源輸入端低壓報警是由主電網(wǎng)電壓波動與電力線切換時出現(xiàn),影響相對較小,若該現(xiàn)象出現(xiàn)在雷擊之后則需要對交變電源正弦波信號進(jìn)行檢測,若正弦波信號幅值無法滿足要求,則需要更換三相橋式全波整流電路單元。負(fù)載端低壓報警現(xiàn)象是由于線路負(fù)荷超限所導(dǎo)致,此時需要更換載荷更高的變頻器。(3)根據(jù)船載機(jī)電系統(tǒng)安全防護(hù)系統(tǒng)的實際設(shè)計情況,對跳閘現(xiàn)象發(fā)生的具體位置進(jìn)行明確。若為總閘跳閘,則需要采取隔離法判定引起總閘跳閘的分系統(tǒng);若為分系統(tǒng)跳閘,則同樣采取隔離法判定引起分系統(tǒng)跳閘的設(shè)備。目前,基于數(shù)字信號處理技術(shù)的機(jī)電系統(tǒng)故障監(jiān)測設(shè)備已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用,圖2:羅經(jīng)溫控系統(tǒng)故障檢查框圖通過大數(shù)據(jù)技術(shù)實時監(jiān)測機(jī)電系統(tǒng)中的電流、電壓等數(shù)據(jù),從而判定存在故障風(fēng)險的電子設(shè)備,為船舶機(jī)電系統(tǒng)安全可靠運行提供了保障。

3總結(jié)

船載電子裝備多工作于高溫、高濕、振動、鹽堿等環(huán)境中,且設(shè)備工作周期長,出現(xiàn)故障的可能性較大,一旦出現(xiàn)故障,則需要及時定位并解決,否則,將影響到船舶航行安全和正常營運。因此,對于船載電子裝備故障診斷排故方法的研究,能夠為相關(guān)電子設(shè)備的修理與維護(hù)提供參考,這也是廣大船員需要掌握的重要技能之一。

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作者:嚴(yán)程 單位:南通中遠(yuǎn)船務(wù)自動化有限公司