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船载电子设备故障诊断与排故分析

2019/10/30 阅读:

近年来,全球远洋运输行业得到了快速发展,为提高船运效率和安全性,各类型电子装备被广泛应用于船舶控制与安全系统之中。尽管,电子装备的集中使用在某种程度上减少了船舶运营过程中的人工成本,提高了管理效率,但是,由于电子装备本身可靠性等问题的存在,且相关故障原因排查较为复杂,极易造成故障的扩大化,甚至影响船舶航行安全。因此,掌握船载电子设备基本故障诊断与排故方法对船舶运营管理与安全就显得尤为重要,也是船员技能考核的一项重要内容。

1船载电子设备分类

通常情况下,电子设备所属类别多根据其特性进行划分,如频率、电压、电流等,针对船舶运营管理的实际情况,我们按照通信、导航、驾控、机电四大系统对其进行分类。通信系统中主要电子设备包括各频段通信电台、卫星通信设备、救生通信设备、内部视频与网络设备等。导航系统则由罗经、电子海图、GPS(北斗)、AIS、导航雷达等相关电子装备组成。驾控系统组成较为复杂,除传统舵机控制系统、灯光控制系统外,还涉及到与其它系统之间的数据通信等。船舶轮机系统是船舶动力的唯一来源,其电子设备数量众多,主要承担系统控制与状态监控功能,除此之外,船舶机电系统还包括电力控制相关设备。

2船载电子设备常见故障诊断与排故方法

基于电子设备固有特征,以及相关电子设备安装环境的差异性,船载电子设备故障类型也就多种多样,其中大多数船载电子设备故障相类似。为此,通过研究船载电子设备常见故障,并提出针对性的故障诊断与排故方法,从而为船舶各系统的正常运行提供技术保障。2.1卫星通信设备信号异常处理。作为船载通信系统中的重要电子设备,卫星通信系统在承担主要通信功能的同时,还能够接收卫星电视信号,丰富船员的日常娱乐生活。然而,在通信系统种的诸多电子设备中,卫星通信设备信号异常故障最为常见,对于此类故障需要按以下步骤进行排查,此处以VS80卫星通信设备为例进行讲解。首先,检查卫通设备天线连接情况,排除硬件连接故障的前提下,进行板件供电状态检查,对电源板、信号输入输出板、图形图像转换板等线缆接口进行检查;其次,利用示波器检查输出信号质量,主要信号检测指标包括频率、峰值、参差、重频等;第三,对伺服控制电路进行检测,确定伺服电机随船舶航向转动弦变信号输入与转换输出信号正常;最后,对卫通终端设备进行检查,其中主要涉及信号放大器、A/D转换板等信号处理模块。如图1所示。根据以往经验,卫通设备信号异常情况在排除硬件与线缆连接等情况下,大多为伺服控制系统姿态跟随性能下降所导致,此时,需要对随动姿态控制电路板的信号转换板与信号放大单元进行更换,该问题多能够得到解决。若信号异常表现为失真等,则需要对终端设备的图形图像处理卡或图形处理单元进行更换。2.2导航系统电子设备故障案例介绍。船舶航行过程中的定位与导航主要有两种方式,一种是基于卫星、浮标等外界信息输入的有源导航方式,另一种则是由磁罗经、电罗经等组成的惯性导航系统。相比较有源导航设备来说,惯性导航设备的故障率较高,一般表现多为电压稳定性故障、温控能力下降等,直接导致惯性导航设备失效或准确度降低。此处以电罗经设备温控系统工作异常为例,对该故障的诊断与排除方法进行介绍。电罗经在正常工作的过程中,其陀螺球内部转子高速旋转,由此造成陀螺球内部悬液温度不断升高,若温控系统无法保证陀螺球内部温度在规定范围内,则容易造成陀螺球工作异常,导航数据偏差较大。为此,可根据以下步骤进行故障排查。如图2所示。这里需要注意的是,由于陀螺球属精密仪器设备,在对其电路与电子元器件检查的过程中,应尽量减轻对陀螺球的物理伤害,尤其是避免陀螺球大角度倾斜等。2.3驾控系统电子设备故障分析。作为船舶动力与航向控制的核心系统,驾控系统中的电子设备组成较为复杂,且有着明确的强电、弱电设备之分,在处理相关故障之前,需要明确对应电子设备所属类型,以保证人身及设备安全。以船舶舵机控制为例,其故障发生频率较高,且相关故障极易造成航行安全事故。舵机故障主要包括两种:舵角转向不到位与转向舵信号失。舵角转向不到位主要是因为舵角控制电路板输出电压稳定性下降,无法达到门限电压,舵角转向角度存在转向不足与转向过度两种现象,此时,需要根据舵角信号复示器观察控制单元输出信号是否正常,若输出信号不正常,则需要更换驾控台舵角控制单元,否则,相关故障则可以定位为舵机部位舵角信号处理单元故障,更换相关信号处理板即可。转向舵信号失灵是指转向舵对驾驶人员的转向操作无反应,在排除相关控制线缆连接问题的基础上,故障排查方式与舵角转向不到位相一致,即需要排查驾控台舵角控制单元输出信号是否存在,以及舵机部位控制电路板的信号输入与输出情况,并视情更换相关单元与电路板。2.4船载机电系统电子设备故障排查。机电系统是船舶运行过程中的主要电力供应系统,在实际使用中,其电子设备故障主要包括失电、低压报警、跳闸三种类型。(1)失电是船载机电系统的常见故障,一般排故方法为确定该现象属于全系统失电还是分系统失电。无论对于任何一种失电方式,大多由短路引起,需要对分系统或分系统中的部分用电设备进行独立供电检查,并最终确定导致超限短路的具体电子装备。(2)低压报警故障多发生在变频器组成电路系统中,主要分为电源输入端的低压报警和负载端低压报警。电源输入端低压报警是由主电网电压波动与电力线切换时出现,影响相对较小,若该现象出现在雷击之后则需要对交变电源正弦波信号进行检测,若正弦波信号幅值无法满足要求,则需要更换三相桥式全波整流电路单元。负载端低压报警现象是由于线路负荷超限所导致,此时需要更换载荷更高的变频器。(3)根据船载机电系统安全防护系统的实际设计情况,对跳闸现象发生的具体位置进行明确。若为总闸跳闸,则需要采取隔离法判定引起总闸跳闸的分系统;若为分系统跳闸,则同样采取隔离法判定引起分系统跳闸的设备。目前,基于数字信号处理技术的机电系统故障监测设备已经得到了广泛应用,图2:罗经温控系统故障检查框图通过大数据技术实时监测机电系统中的电流、电压等数据,从而判定存在故障风险的电子设备,为船舶机电系统安全可靠运行提供了保障。

3总结

船载电子装备多工作于高温、高湿、振动、盐碱等环境中,且设备工作周期长,出现故障的可能性较大,一旦出现故障,则需要及时定位并解决,否则,将影响到船舶航行安全和正常营运。因此,对于船载电子装备故障诊断排故方法的研究,能够为相关电子设备的修理与维护提供参考,这也是广大船员需要掌握的重要技能之一。

参考文献

[1]石志军,陈信在,高金宝.舰船电子装备电路板的故障诊断策略研究[J].科技与企业,2016(01):190-191+193.

[2]钱立胜.船舶动力装置故障诊断技术现状及发展[J].航海技术,2006(04):44-47.

作者:严程 单位:南通中远船务自动化有限公司

船载电子设备故障诊断与排故分析

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