一例系泊绞车电气故障原因分析
陈翱 赵天翔 左红稳 曹新玉（中国卫星海上测控部 江苏江阴 214431）
作者简介：赵天翔（1987-），男，辽宁大连，中国卫星海上测控部工程师，从事船舶动力装置系统性能分析与故障诊断研究。
摘要：文章介绍了某船系泊绞车在吊装作业过程中遇到的电气故障情况，并就绞车在接触器、电机选型及保护电路上存在的一些问题进行了分析，提出了一些可行性意见。
关键词：绞车 电气 故障分析
某运输船，码头吊装作业时采用左舷靠岸，为保证吊装作业时货物稳性，需运行抗横倾系统予以配合。该船于船艏两舷装有起锚系泊组合机，船艉两舷装有电动系泊绞车。某日，该船首次码头吊装作业，左舷系泊绞车电机冒烟，检查发现电机烧毁，多个接触器无法复位，且部分触电烧蚀连接。随后同舷侧起锚系泊组合机无法收揽，检查为接触器接触不良所致。在更换新接触器不久后故障复现。
1系泊绞车电气原理
该系泊绞车卷筒额定拉力为100kN，带有恒张力功能，分别为25%负载、50%负载、75%负载和100%负载四档，可自动收放缆，采用JZ2-H71-4/8/16型三速电机，基本参数为：
功率：45/45/30 kW
转速：1420/680/320 r/min
启动方式：直接启动
电制：380V/50Hz/3
Ф绝缘等级：F级该系泊绞车电气原理图如图1，电气接线图如图2，由图可见KM1、KM2为实现正反转控制的接触器，KM3为实现电机低速直接启动控制的接触器，KM4、KM5和KM6为切换电机中速和高速运行的接触器。KM1~KM3接触器选用施耐德LC1-D170 型交流接触器，KM4~KM6 接触器选用施耐德LC1-D115型交流接触器。
图1电气原理图
图2电气接线图
在电机控制回路中设有可利用电流的热效应产生形变，使控制电路断开的热继电器FR1、FR2。FR1、FR2的电流信号感应自主电路，两个触点输出一路与图1中控制急停的线路串联，一路用作电机1#、2#过热检测输出信号送PLC（可编程逻辑控制器）。PLC作为整个控制电路的核心，还接收恒张力设定值、收放缆、三档速度请求等信号，发出相应动作指令，控制对应触点的通断达到控制绞车动作和相应状态指示的目的。
码头吊装作业期间，为方便吊装，系泊绞车及起锚系泊组合机的恒张力模式均开启并选定在25%负载（25kN）档，吊装过程中，由于受到吊装货物的移动及风、水流影响，船舶波动较大，以至于电机启停频繁，最终导致系泊绞车电机的烧毁及控制箱内多个接触器故障。
2 原因分析
2.1接触器故障
接触器为频繁操作电器，机械寿命和电气寿命是其产品质量的重要指标之一，机械寿命是指接触器在不需要修理的条件下所能承受的空载操作次数，对该型接触器其机械寿命可达600万次，而电寿命是指接触器的主触点在额定负载条件下所允许的极限操作次数，对该接触器其电寿命为60万次。此外，额定操作频率也是一项重要质量指标，而该船接触器故障缘由正来源于此，额定操作频率是指接触器每小时运行的最高操作次数，该接触器的额定操作频率为300次/小时，而在该船实际吊装作业过程中，其操作频率大大超过300次/小时，正是由此，导致动作频率最高的控制收放缆绳的接触器KM1、KM2出现了故障，并且控制低速启动的接触器KM3也出现了故障。
2.2电机保护
系泊绞车电机控制回路中引入了可实现电机过载保护的热继电器，但是热继电器触点输出串联在图1中控制急停线路中的一路，显然不能起到应有的作用，因为急停按钮SM1通常是常开的，即使FR1、FR2触点因为过热而动作也不能切断后续电路。反而若当这两个触点因为过热而动作时按下急停按钮不能实现急停，这是在设计时的一个缺陷。这里应将FR1、FR2的触点接入机旁选择开关SA后。
当热继电器用于保护反复短时工作制的电机时，热继电器适应性是有限的。如果短时间内操作次数过多，就要选用带速饱和电流互感器的热继电器。对于正反转和通断频繁的特殊工作制电动机，不宜采用热继电器作为过载保护装置，而应使用埋入电动机绕组的温度继电器或热敏电阻来保护。
在随船所附的纸质完工图纸中，原本设计了埋入电机绕组的温度继电器用于电机过热检测。遗憾的是，施工中并未按此图纸执行，电机绕组并未埋入温度继电器，检测电机过热送PLC的信号也改由热继电器FR1、FR2提供。实际上，由于热继电器是利用电流的热效应产生变形而动作的继电器，当电机电流正常而持续温升的话（如本文中短时工作制电机），热继电器是不会动作的，这样也就无法实现对电机的过热检测，只有在出现过载，电流过大的热继电器才会动作且有一定的滞后性。
3 结束语
由于设计时未考虑到绞车实际工作中可能出现的频繁动作工况，在选用接触器及电机时存在诸多设计缺陷，无法对不断升温的电机提供有效保护，最终导致了绞车接触器的损坏和电机的烧毁。在不对绞车电机及控制系统进行大的改动的条件下，若要确保系统正常工作，可增大负载设定值以降低系统灵敏度降低电机启停频率。同时，需加强值班，在天气恶劣及吊装作业期间，建议关闭恒张力功能。关闭恒张力功能后，可通过加强缆绳并适时调整缆绳以克服船舶波动带来的不利影响。若要继续使用恒张力，实现自动收放缆，必须更换适应于吊装作业工况工作制的电机，且对控制系统进行重新设计，选用操作频率满足要求的接触器及相关电气元件。
参考文献
[1]胥军,叶术广,王鹏飞.一种船用绞车故障诊断方法[J].起重运输机械，2012（8）：85-88.
[2]王宁威,罗志军,高博.船用电缆绞车自动收揽系统分析[J].电气技术，2009（1）：88-90.
[3]林华峰.船舶电气设备[M].哈尔滨.哈尔滨工程大学出版社,2005