Kada brodovi plove na moru, pouzdanost napajanja cijelog plovila izravno je povezana sa sigurnošću operacija i kvalitetom izvršenja zadataka. Kao temeljni izvor energije za svu brodsku opremu, stabilan rad brodske elektrane ima odlučujuću ulogu. Određeno plovilo opremljeno je s 5 modernih HFC dizel agregata snage 770kW. Usvaja Kongsberg DC-20 sustav za automatsko upravljanje elektranom (PMS), koji je odgovoran za praćenje statusa električne mreže i automatsko upravljanje elektranom. Može postići automatsku regulaciju pokretanja, zaustavljanja, spajanja na mrežu i isključivanja generatorskih setova.
Plovilo ima visoke zahtjeve za pouzdanost napajanja u svojim poslovima na moru. Tijekom redovnog rada, usvaja način-povezanog rada s mrežom s tri jedinice, a rad elektrane postavljen je na polu-automatski. Ukupno opterećenje plovila ostaje stabilno na oko 1400 kW. Elektrana ima tri načina rada: U ručnom načinu rada, de-dežurno osoblje ručno dovršava priključenje na mrežu i isključivanje jedinica na temelju opterećenja mreže i statusa jedinica. U polu-automatskom načinu rada, PMS prati ukupnu snagu električne mreže u stvarnom vremenu. Kada je opterećenje nenormalno, izdaje alarm. Nakon što-dežurno osoblje donese procjenu, izdaje upute, a PMS automatski dovršava sljedeće operacije. U automatskom načinu rada, svim operacijama elektrane u potpunosti upravlja PMS. Odnos napajanja broda prikazan je na slici 1.
Slika 1 prikazuje odnos napajanja brodova
I. Fenomen kvara
Tijekom plovidbe broda, generatori No. 2, No. 4 i No. 5 bili su spojeni na mrežu za rad, dok su generatori No. 1 i No. 3 bili u daljinski-kontroliranom hladnom stanju pripravnosti. Elektrana je bila u polu-automatskom načinu rada. Ukupno opterećenje cijele posude bilo je približno 1400 kW, s pojedinačnim-jediničnim opterećenjem od oko 57%. Bez ikakvih uputa za rad koje je izdalo de-dežurno osoblje, kvarovi su se pojavljivali jedan za drugim: U 17:11:03 generator br. 1 se automatski pokrenuo i odmah je priključen na mrežu za rad. U 17:11:14, PMS je izdao alarm niskog tlaka goriva za generator br. 1 (tlak u vrijeme alarma bio je 0,1 MPa). U 17:12:10 alarm je resetiran (tlak u trenutku resetiranja je bio 0,16MPa). Naknadno je de-dežurno osoblje u polu-automatskom načinu rada demontiralo agregat No. 1 i o relevantnoj situaciji odmah izvijestilo de-dežurnog inženjera. Ovaj kvar nije uzrokovao gubitak struje u cijelom brodu, ali automatsko pokretanje-i povezivanje na mrežu generatora No. 1 bez uputa je nenormalno stanje. Potrebno je temeljito ispitivanje uzroka kako bi se osigurala sigurnost napajanja.
II. Analiza mehanizma greške
Na temelju načela rada automatskog sustava nadzora elektrane ovog plovila, potencijalni razlozi za hitno automatsko spajanje na mrežu pomoćnog generatorskog seta br. . 1 uglavnom spadaju u sljedeće tri kategorije, a sve su povezane s osnovnim načelom upravljanja PMS-om: "Osigurati da je kapacitet priključka na mrežu generatorskog seta veći od mrežnog opterećenja i spriječiti gubitak struje na cijelom plovilu."
1. Nenormalan rad generatorskog agregata
Ako jedan generatorski set na mreži doživi abnormalnu brzinu vrtnje (pad, prevelika brzina), nizak tlak ulja za podmazivanje, nizak tlak loživog ulja, pretjerano visoku izlaznu temperaturu vode ili ako napon i frekvencija odstupaju od standardnog raspona i aktiviraju alarm, to može uzrokovati gašenje generatorskog sklopa, što rezultira iznenadnim smanjenjem napajanja mreže i predstavlja opasnost od gubitka struje za cijelo plovilo. U ovom trenutku, PMS će automatski pokrenuti pripravnu jedinicu i brzo se spojiti na mrežu kako bi osigurao stabilno napajanje mreže.
2. Nenormalan rad glavne sklopke
Ako glavni prekidač jednog generatora na mreži doživi neuobičajeno isključivanje tijekom paralelnog spajanja, odspajanja ili normalnog rada, kako bi se spriječio gubitak struje na cijelom brodu, PMS će automatski pokrenuti jedinicu u stanju pripravnosti i dovršiti mrežno povezivanje. Bilo je slučajeva takvih anomalija: tijekom određene operacije na moru, kada je jedinica No. 1 bila isključena u polu-automatskom načinu rada, glavna upravljačka jedinica prekidača je pokvarila rad. Iako nije uzrokovao nestanak struje za cijelo plovilo, pripravna jedinica br. 5 ipak je automatski pokrenuta i spojena na mrežu.
3. Naglo smanjenje napajanja iz električne mreže ili naglo povećanje opterećenja
Kada se opterećenje električne mreže cijelog broda iznenada poveća ili napajanje iz-mrežnih generatorskih jedinica iznenada opadne, PMS će automatski pokrenuti pripravne jedinice kako bi osigurao da ukupni kapacitet-mrežno povezanih jedinica zadovoljava zahtjeve za opterećenjem. Brodovlasnička sabirnica podijeljena je na dvije sekcije, A i B, čime se može ostvariti segmentirano napajanje. Dvije sekcije sabirnice su neovisno kontrolirane, a njihova upravljačka logika je u skladu s napajanjem cijele sekcije. Ako dođe do iznenadnog smanjenja napajanja ili iznenadnog povećanja opterećenja u bilo kojem dijelu, pokrenut će se pripravna jedinica tog odjeljka i spojiti se na mrežu.
III. Dijagnostika grešaka i rukovanje
1. Sveobuhvatno rješavanje problema
Tehničari su pregledali potencijalne uzroke gore-spomenutih kvarova jedan po jedan, od jednostavnih do složenih, i postupno eliminirali nebitne faktore. Specifični postupak inspekcije je sljedeći:
• Istražite čimbenike rada osoblja: u potpunosti komunicirajte s-dežurnim osobljem kako biste potvrdili da nema pogreške osoblja u radu; Što se tiče alarma niskog tlaka goriva bloka 1, analizirano je da je on nastao zbog brze raspodjele opterećenja nakon brzog spajanja bloka na mrežu, što je rezultiralo privremenim nedostatkom opskrbe gorivom u pumpi za dovod goriva bloka. Naknadno, kada je jedinica 1 ponovno pokrenuta u skladu s normalnom procedurom, ovaj se alarm više nije pojavio, što potvrđuje racionalnost ove analize.
• Provjerite status in{0}}mrežnih jedinica: Provedite detaljnu provjeru osnovnih radnih parametara (radni napon, struja, frekvencija, tlak goriva, tlak ulja za podmazivanje, visoka-temperatura vode na izlazu, itd.) 2#, 4# i 5# in-mrežnih jedinica. Svi parametri zadovoljavaju standarde i isključena je mogućnost da PMS pogrešno pokrene pripravne jedinice zbog abnormalnosti u-mrežnim jedinicama.
• Inspekcija upravljačkog kruga bloka 1: Provedena je sveobuhvatna inspekcija komponenti, modula i kruga pokretanja električnog upravljačkog kruga bloka 1, s fokusom na provjeru međureleja i upravljačkih modula u krugu pokretanja. Nisu pronađena nikakva oštećenja ili kvarovi, a isključen je i utjecaj nenormalnih upravljačkih krugova same jedinice.
• Pregledajte komponente nadzornog sustava: Provjerite strujni transformator Kongsbergovog nadzornog i alarmnog sustava, dohvatite povijesne zapise sustava, potvrdite da nema značajnih fluktuacija u ukupnoj struji glavne sabirnice i isključite mogućnost pogrešnog rada sustava uzrokovanog odstupanjem detekcije strujnog transformatora.
• Istražite utjecaj opterećenja mreže: Kontaktirajte svaku poziciju kako biste potvrdili pokretanje i zaustavljanje opreme velike-napone tijekom razdoblja kvara, potvrdite da se nijedna-oprema velike snage ne pokreće ili zaustavlja tijekom tog razdoblja i isključite mogućnost hitnog pokretanja sustava uzrokovanog utjecajem opterećenja.
2. Lokacija kvara i rukovanje
Nakon uklanjanja gore navedenih uobičajenih čimbenika, tehničari su dodatno analizirali u kombinaciji s rasporedom napajanja u to vrijeme: Kada je došlo do kvara, jedna jedinica sabirnice A sekcije bila je spojena na mrežu, a dvije jedinice sabirnice B sekcije bile su spojene na mrežu. Struja od približno 700 A tekla je iz B sekcije u A sekciju kroz spojni prekidač. Ako spojna sklopka radi nenormalno ili je isključena, sabirnica A-sekcije doživjet će situaciju u kojoj "snaga opterećenja premašuje kapacitet napajanja jedinice". U ovoj točki, PMS pokreće pripravnu jedinicu 1 sekcije A koja se spaja na mrežu, što je u skladu s njegovim principom upravljanja.
Provedena je inspekcija spojnog prekidača i utvrđeno je da njegova logička upravljačka jedinica (Schneider MIC 5.0) ima očite abnormalnosti: snaga interne baterije nije bila dovoljna, a prikaz tro-fazne struje bio je nestabilan i isprekidan. Osnovna funkcija ove upravljačke jedinice je primanje trenutnog ulaznog signala od strane senzora prekidača, procjena i zatim slanje uputa aktuatoru (zavojnica za zatvaranje, zavojnica za otvaranje, itd.) kako bi se postigla kontrola djelovanja prekidača. Njegova abnormalnost uzrokuje da PMS pogrešno procijeni da glavnoj razvodnoj ploči treba segmentirano napajanje, a zatim pokrene jedinicu 1.
Tehničko osoblje je utvrdilo da je plan zbrinjavanja zamjena upravljačke jedinice spojnog prekidača. Specifični koraci su sljedeći: Tijekom cijelog procesa, prioritet će biti dat osiguranju stabilnog napajanja za cijeli brod i zaštiti sigurnosti opreme
(1) Regulacija opterećenja i jedinice: Odspojite ne-kritična opterećenja, odspojite No. 4 generatorski set, koordinirajte i regulirajte raspodjelu opterećenja cijelog broda i kapacitet napajanja jedinica, smanjite struju koja teče kroz veznu sklopku na manje od 10% nazivne vrijednosti (3200A) i odspojite veznu sklopku kada struja padne ispod 150A.
(2) Zamjena upravljačke jedinice: Izvucite spojnu sklopku iz razvodne ploče, uklonite prednji poklopac prekidača, odspojite spojnu vrpcu između upravljačke jedinice i prekidača, zamijenite neispravnu upravljačku jedinicu i podesite vrijednost postavke relejne zaštite i vrijeme podešavanja nove upravljačke jedinice pomoću kotačića.
(3) Ponovno uspostavljanje sustava: Ponovno instalirajte spojni prekidač i protresite ga u razvodnu ploču. Zatvorite spojni prekidač i cijelo će plovilo nastaviti s normalnim napajanjem.
Nakon tjedan dana praćenja-rade, više nije došlo do abnormalnog zatvaranja ili otvaranja agregata, što potvrđuje da je greška potpuno uklonjena. Nakon što je brod pristao na pristaništu, proizvođač je kontaktiran da upotrijebi Schneiderov namjenski instrument za testiranje i kalibraciju jedinice za kontrolu greške. Utvrđeno je da je interna baterija pokvarila (s procijenjenim životnim vijekom od 5 godina, ali se zapravo koristila 8 godina), a došlo je do odstupanja od 20 A u vrijednosti postavke. Ovo je dodatno potvrdilo temeljni uzrok greške.
Iv. Zaključci i prijedlozi
Na temelju otklanjanja kvarova, postupka rukovanja ovom greškom i naknadnih rezultata provjere, izvlače se sljedeći zaključci i praktični prijedlozi koji daju referencu za siguran rad brodskih elektrana:
1. Rješavanje kvarova mora biti znanstveno i rigorozno: nakon što se ovaj kvar dogodio, tehničari su mirno upravljali cjelokupnim opterećenjem broda i statusom jedinica. Pristupom rješavanja problema "od jednostavnog prema složenom", postupno su identificirali glavni uzrok kvara, učinkovito sprječavajući neuobičajeno širenje napajanja i osiguravajući sigurnost plovidbe broda.
2. Potrebno je poduzeti mjere opreza pri rukovanju spojnom sklopkom: Prije zamjene upravljačke jedinice spojne sklopke, potrebno je najprije odspojiti spojnu sklopku. Kako bi se zaštitio razvodni uređaj, potrebno je koordinirati raspodjelu opterećenja i snagu jedinice kako bi se spojna sklopka isključila u uvjetima niske struje, dok se osigurava kontinuirano i pouzdano napajanje električnom energijom na cijelom brodu.
3. Održavanje upravljačke jedinice zahtijeva obraćanje pažnje na detalje: upravljačka jedinica sklopke za vezu je integrirani modularni uređaj visoke pouzdanosti, ali slabe mogućnosti održavanja. Nakon kvara obično ga treba zamijeniti u cjelini, a postupak zamjene je relativno jednostavan. Treba imati na umu da "H1" čip ispod ove kontrolne jedinice Schneider mora zasebno isporučiti. Rezervne dijelove treba pripremiti unaprijed.
4. Postoje alternativni planovi za odgovor na pomorske opasnosti: Tijekom pomorskih operacija, ako se kontrolna jedinica ne može zamijeniti ili popraviti na vrijeme, mogu se usvojiti dvije hitne mjere: Jedna je korištenje segmentiranog načina napajanja. Osoblje na-dežurnosti mora pomno pratiti promjene opterećenja sabirnica A i B i biti dobro-pripremljeno za hitne operacije. Drugi je ručno zaključati spojni prekidač nakon što ga zatvorite (prekidač ima ugrađenu -funkciju zaključavanja) kako biste spriječili neočekivano aktiviranje spojnog prekidača.
5. Optimizirajte način napajanja kako biste smanjili skrivene opasnosti: ima više električnih uređaja u odjeljku A, a manje u odjeljku B. Preporuča se usvojiti mrežno-način napajanja "2 jedinice u odjeljku A i 1 jedinica u odjeljku B" tijekom kritičnih razdoblja kao što su operacije na moru, plovidba uskim vodenim putovima i pristajanje i iskrcavanje na pristaništu. U ovom načinu rada, iako je spojni prekidač u zatvorenom stanju, struja koja teče kroz njega je relativno mala. Čak i ako spojni prekidač ne radi, on i dalje može osigurati kontinuirano napajanje za cijeli brod, minimalizirajući rizike napajanja i vjerojatnost nestanka struje za cijeli brod u najvećoj mjeri.