广东中远海运重工有限公司 523146
摘要：为了保证船舶可以正常的运行，船舶发电机也在不断改进，功能的不断完善，系统不断地精密化，运行时间不断增加，导致电机的负荷不断加重，结构复杂化，系统之间也变得复杂化，致使发电机的故障率也加大。因此传统的人工诊断方法已经跟不上信息化的时代，船舶智能诊断技术已经应用到实际中，其精确、快速的诊断提高了故障维修的速度，减缓事故的发生，确保船舶正常的运行。
关键词：船舶发电机；故障；智能诊断
引言
船舶发电机组在信息环境下逐渐具备了智能化特征，不仅功能更加丰富，结构也相对复杂。因为发电机持续处在高频率的运转状态下，难免会发生故障。为了能够更加高效率的完成故障诊断与解决，需要针对船舶发电机常见故障设计智能故障诊断系统，提升故障维修水平，促进水运行业发展。
一、船舶发电机内部结构与运行原理
1.船舶发电机内部结构
为了能够准确诊断船舶发电机故障，工作人员应该全方面掌握船舶发电机内部构造与功能，为判断发电机运行过程中发生的故障提供依据，加强故障解决效率。实际工作中比较常用的发电机为船舶交流同步发电机，其中包括定子、转子、集电环、盖端与轴承，以上零件、结构分别为船舶发电机的正常运行发挥着相应的作用，在内部结构中，所有部件对于发电机运行都有重要作用，所以船舶发电机的各个流程都要按照既定要求执行，不能出现细小的失误。发电机运行期间，内部结构中不会出现移动、偏转的装备为定子，定子的内部结构包括机座、电枢绕阻、定子铁芯；当发电机处于运行状态下，出现旋转行为的装备为转子，在船舶发电机中比较常见的转子包括磁极、转轴、集电环；轴承在船舶发电机中负责转距传递、承担部分转动重量，正因为如此轴承材料非常重要，直接关系轴承最终作用的发挥，所以一些容量不大的同步发电机，在选择转轴材料时会以碳钢为主。
2.船舶发电机运行原理
在诸多类型的船舶发电机中，柴油发电机比较常见，通过柴油来获得动力来源，根据既定顺序排列气缸，为活塞施加推动力，并且结合连杆，便可以获得有推动曲轴转动功能的结构，在转动力量的带动下，可以实现曲轴旋转。利用同步发电机运行原理，可以运用电磁感应定律，同时在闭合导体回路磁通量变化的作用下，可以构成感应电动势，将导体回路面积改变，控制感应电动势，如此一来，可以使同步发电机在运行过程中调整不同功率，满足发电机多样化的运行要求。
二、船舶发电机的常见故障
在船舶发电机中产生故障的原因主要是由于发电机内部的各种系统和设备，在运行过程时出现问题从而导致发电机的运转异常。常见的船舶发电机故障问题主要分为电气系统故障和机械系统故障，其中轴承过热、震动或噪声过大的问题都属于机械系统故障，而电气系统故障主要包括电压的异常波动、发电机空载导致电压突然降低等问题。此外，转子偏心故障是船舶发电机中比较普遍存在的一种故障问题，其产生的原因大多是由于定子和转子之间的配合位置存在着偏移，从而在发电机运行的过程中造成了轴承的损坏或定子与转子的变形，这种弯曲变形将直接导致转子偏心状况的发生。严重的转子偏心问题会引起发电机内部的磁拉力不平衡，而发电机内部的轴承、铁芯和绕组等就会随之产生不同程度的磨损或绝缘层破坏等问题。而由于发电机内部结构的不同，在一些特殊设备中还会引发气隙磁场畸变和转子过度震动等不良的现象，对于船舶发电机功能的稳定性具有很大的影响。由此可见，如果发电机的故障问题得不到有效解决，那么船舶中各类设备的正常使用以及船上乘客的人身安全将无法得到较好的保障。
三、故障诊断系统配备检测方法
根据船舶发电机的运行原理可以在相应设备发生故障时，通过对各种现象的分析及时找到故障产生的原因，因此研究人员制定出一系列故障检测方法并将其应用在智能故障诊断系统中。
1.在线放电检测法
由于船舶发电机的工作原理主要是应用电磁感应定律，而发电机的转动也是在闭合导体内部产生的感应电动势的带动下才正常运行的，所以通常当船舶发电机出现故障时大多都会表现出放电现象加剧的趋势。因此利用这一特点，相关的技术人员就可以通过电流互感器和高频检测仪等设备辨别发动机出现的多种故障。
但是这种故障检测方法也有一定的使用范围，在一些内部结构比较复杂或者绕组接头处局部谐振比较剧烈的情况下将很难对故障发生情况进行准确的诊断，因此在这些方面该方法会受到限制。
2.定子电流检测法
这种故障诊断方法主要利用发动机内的定子部分或者转子部分在正常运行的状况下产生的电流信号的谐波分量会比较稳定，因此相关检测人员通过频谱分析对电流信号的稳定性进行检测，就可以诊断出船舶发电机的运行状态是否正常。
3.振动检测法
这种方法也是发电机检测人员在工作过程中比较常用的一种，其检测原理主要是根据定子绕组在发电机内部运行时会引起定子铁芯的变化，因此大多数情况下当发电机出现故障时都会引起机体的异常震动，所以故障诊断人员便可以很容易地观测到船舶发电机的运行状况是否正常。但是由于这种方法会受到周围环境因素干扰较大，因此其检测精度和准确性还有待提高。
4.其他检测方法
除了以上提到的一些检测方法，根据船舶发电机结构不同还可以通过多种检测方法来实现对发电机运行状况的诊断。例如红外检测法、绝缘检测法、磁通检测法、换向诊断法等多种检测方法，其检测的原理基本都是通过发电机的运行原理或对表现出的运行状态进行分析而对症下药的，所以在很多特殊情况下合理应用这些故障诊断方法就可以达到事半功倍的效果。
四、某轮船舶发电机故障案例诊断分析
以某型号船舶发电机为例，分析故障诊断技术在其中的应用。
1.船舶概况该船舶用于运送货物，相关数据信息如下：副机型号N6160ZLCD2，235_3kW，两台，1000fmin；主发电机型号为1FC5356—6TA42一Z。该货运船舶在等待装货的过程中副机突然出现跳电，事前没有什么征兆，跳电发生时副机弹性联轴器出现少量磨损情况，同时还伴随着少许焦味，盘车功能正常。第一时间诊断后发现发电机轴承及柴油机温度高于正常情况，通过直观观察发现弹性联轴器外部有少量磨损出现，轴承也有下沉，通过检测发现发电机钉子绕组绝缘为零。2.发电机故障诊断
对发电机进行解体后发现，输入端轴承滚珠架已经碎裂，造成轴承滚珠的分布零散不均匀，滚珠向两侧挤压，造成转子与定子之间间隙消失，发电机运行中转子与定子之间出现摩擦，造成定子绕组损坏，这也是其绝缘为零的原因所在。整个故障在短时间内发生，所以产生的焦糊味值班技术人员还没察觉到，船舶发电机就已经进入跳闸保护状态了。
3.预防类似故障的措施
产生此次故障与发动机本身结构存在关联，因此实际中如果条件许可应及时改造发电机轴承，用滑动轴承替代原有的滚珠轴承。该船舶发电机由中船重工按照西门子许可证生产，原装发电机皆是滑动轴承，因此改造难度不大，具有可操纵性。按照相关规定做好发电机日常维修保养工作，发电机运行过程中需要做好轴承温度测量与记录，可使用听诊棒法倾听轴承运转声音是否正常。除此之外，还需要及时加油及更换轴承，通常情况下每隔两万小时就需要进行此种操作，防止轴承长时间运转出现疲劳，造成可靠性下降。相关技术人员应该不断提高自身技术水平，确保维护过程中可以发现问题并进行完善。
结论
发电机的正常运行决定了船舶的运营安全，随着核心技术的更新和新材料的引进，使得发电机的科技含量和故障排除难度不断增加，对技术人员的专业能力要求也在提升。在这一情况下，船舶发电机的智能化故障处理成为必要发展趋势，但为了设备的运行安全，在故障出现之前便要做好预防措施，加大监管力度和维修力度，及时发现异常，最大程度地降低故障发生几率并提高运行效率，将故障损失降到最低，有助于船舶行业的健康发展。
参考文献：
[1]吕传文.船舶发电机智能故障诊断系统的研究[D].江苏科技大学，2016.
[2]张晓玉.基于小波神经网络的船舶发电机转子匝间短路故障诊断[D].大连海事大学，2015.
[3]祝福.大型船舶发电机短路故障分析与诊断方法探讨[J].电机技术，2015（02）.