Quando os navios operam no mar, a confiabilidade do fornecimento de energia em toda a embarcação está diretamente relacionada à segurança das operações e à qualidade da conclusão das tarefas. Como principal fonte de energia para todos os equipamentos do navio, a operação estável da central elétrica do navio desempenha um papel decisivo. Uma certa embarcação está equipada com 5 modernos grupos geradores a diesel HFC de 770kW. Adota o sistema automático de gerenciamento de estação de energia (PMS) Kongsberg DC-20, que é responsável por monitorar o status da rede elétrica e controlar automaticamente a estação de energia. Pode conseguir regulação automática de partida, parada, conexão à rede e desconexão dos grupos geradores.
A embarcação possui altos requisitos de confiabilidade no fornecimento de energia em suas operações offshore. Durante as operações regulares, ele adota um modo de operação-conectado à rede com três unidades, e a operação da estação de energia é definida como semi-automática. A carga total da embarcação permanece estável em cerca de 1.400 kW. A estação de energia tem três modos de operação: No modo manual, o-pessoal de serviço conclui manualmente a conexão e desconexão da rede das unidades com base na carga da rede e no status das unidades. No modo semi{9}}automático, o PMS monitora a potência total da rede elétrica em tempo real. Quando a carga é anormal, emite um alarme. Após a-equipe de plantão tomar uma decisão, eles emitem instruções e o PMS conclui automaticamente as operações subsequentes. No modo automático, todas as operações da central são totalmente controladas pelo PMS. A relação de fornecimento de energia do navio é mostrada na Figura 1.
A Figura 1 mostra a relação de fornecimento de energia dos navios
I. Fenômeno de falha
Durante a viagem da embarcação, os grupos geradores Não. 2, Não. 4 e Não. 5 foram conectados à rede para operação, enquanto os grupos geradores Não. 1 e Não. 3 estavam em um estado de espera fria-controlado remotamente. A usina estava em modo semi{7}}automático. A carga total de toda a embarcação foi de aproximadamente 1.400 kW, com uma única-carga unitária de cerca de 57%. Sem nenhuma instrução de operação emitida pelo pessoal de plantão, os fenômenos de falha ocorreram um após o outro: Às 17:11:03, o grupo gerador No. 1 iniciou automaticamente e foi imediatamente conectado à rede para operação. Às 17h11min14s, o PMS emitiu um alarme de baixa pressão de combustível para o grupo gerador No.1 (a pressão no momento do alarme era de 0,1MPa). Às 17h12min10s o alarme foi zerado (a pressão no momento do reset era de 0,16MPa). Posteriormente, o pessoal-de plantão desmontou o grupo gerador No. 1 no modo semi{33}}automático e relatou imediatamente a situação relevante ao-engenheiro de plantão. Esse mau funcionamento não fez com que todo o navio perdesse energia, mas a inicialização-automática e a conexão à rede do grupo gerador No. 1 sem instruções é uma condição anormal. Uma investigação completa da causa é necessária para garantir a segurança da fonte de alimentação.
II. Análise do mecanismo de falha
Com base no princípio de funcionamento do sistema automático de monitoramento da estação de energia desta embarcação, os possíveis motivos para a conexão automática de emergência à rede do grupo gerador de backup No. 1 se enquadram principalmente nas três categorias a seguir, todas relacionadas ao princípio de controle central do PMS: "Garantir que a capacidade de conexão à rede do grupo gerador seja maior que a carga da rede e evitar que toda a embarcação perca energia."
1. Operação anormal do grupo gerador
Se um único grupo gerador na rede apresentar velocidade de rotação anormal (queda, excesso de velocidade), baixa pressão do óleo lubrificante, baixa pressão do óleo combustível, temperatura de saída de água excessivamente alta ou se a tensão e a frequência se desviarem da faixa padrão e acionarem um alarme, isso poderá causar o desligamento do grupo gerador, resultando em uma redução repentina no fornecimento de energia para a rede e representando um risco de perda de energia para toda a embarcação. Neste ponto, o PMS iniciará automaticamente a unidade em espera e conectar-se-á rapidamente à rede para garantir um fornecimento de energia estável à rede.
2. Operação anormal do interruptor principal
Se o interruptor principal de um único grupo gerador na rede sofrer um disparo anormal durante o paralelismo, desconexão ou operação normal, para evitar que todo o navio perca energia, o PMS iniciará automaticamente a unidade de reserva e completará a conexão à rede. Houve casos de tais anomalias: Durante uma determinada operação offshore, quando a unidade No. 1 foi desengatada no modo semi-automático, a unidade de controle do interruptor principal apresentou mau funcionamento. Embora não tenha causado queda de energia para toda a embarcação, a unidade standby No. 5 ainda foi iniciada automaticamente e conectada à rede.
3. Redução repentina no fornecimento de energia da rede elétrica ou aumento repentino na carga
Quando a carga da rede elétrica de todo o navio aumentar repentinamente ou o fornecimento de energia das-unidades geradoras na rede diminuir repentinamente, o PMS iniciará automaticamente as unidades em espera para garantir que a capacidade total das unidades-conectadas à rede atenda à demanda de carga. O barramento do armador é dividido em duas seções, A e B, que podem atingir alimentação segmentada. As duas seções do barramento são controladas de forma independente e sua lógica de controle é consistente com a alimentação de toda a seção. Se houver uma redução repentina no fornecimento de energia ou um aumento repentino na carga em qualquer seção, isso fará com que a unidade standby daquela seção seja iniciada e conectada à rede.
III. Diagnóstico e tratamento de falhas
1. Solução de problemas abrangente
Os técnicos inspecionaram as possíveis causas das falhas-mencionadas acima, uma por uma, das mais simples às mais complexas, e gradualmente eliminaram fatores irrelevantes. O processo de inspeção específico é o seguinte:
• Investigue os fatores de operação de pessoal: comunique-se totalmente com o-pessoal de plantão para confirmar que não há erros de pessoal na operação; Em relação ao alarme de baixa pressão de combustível da Unidade 1, foi analisado que foi devido à rápida distribuição de carga após a unidade ser rapidamente conectada à rede, resultando em uma falta temporária de abastecimento de combustível na bomba de abastecimento de combustível da unidade. Posteriormente, quando a Unidade 1 foi reiniciada conforme procedimento normal, este alarme não voltou a ocorrer, verificando a racionalidade desta análise.
• Verifique o status das unidades-na rede: realize uma verificação detalhada dos principais parâmetros operacionais (tensão de trabalho, corrente, frequência, pressão do combustível, pressão do óleo lubrificante, alta-temperatura de saída de água, etc.) das unidades 2#, 4# e 5# na-rede. Todos os parâmetros atendem aos padrões, sendo descartada a possibilidade de o PMS iniciar erroneamente as unidades em standby devido a anormalidades nas unidades-da rede.
• Inspeção do circuito de controle da Unidade 1: Foi realizada uma inspeção abrangente dos componentes, módulos e circuito de partida do circuito de controle elétrico da Unidade 1, com foco na verificação dos relés intermediários e módulos de controle no circuito de partida. Nenhum dano ou mau funcionamento foi encontrado e a influência de circuitos de controle anormais da própria unidade foi descartada.
• Inspecione os componentes do sistema de monitoramento: verifique o transformador de corrente do sistema de monitoramento e alarme Kongsberg, recupere os registros históricos do sistema, confirme se não há flutuação significativa na corrente total do barramento principal e descarte a possibilidade de mau funcionamento do sistema causado pelo desvio de detecção do transformador de corrente.
• Investigue o impacto da carga da rede: entre em contato com cada posição para verificar a partida e a parada de equipamentos de alta-potência durante o período de falha, confirme se nenhum equipamento-de alta potência inicia ou para durante esse período e descarte a possibilidade de inicialização emergencial do sistema causada pelo impacto da carga.
2. Localização e tratamento de falhas
Depois de eliminar os fatores comuns acima, os técnicos analisaram ainda mais em combinação com o layout da fonte de alimentação naquele momento: Quando a falta ocorreu, uma unidade do barramento da seção A foi conectada à rede e duas unidades do barramento da seção B foram conectadas à rede. Havia aproximadamente 700A de corrente fluindo da seção B para a seção A através da chave de ligação. Se a chave de ligação funcionar de forma anormal ou for desconectada, o barramento da seção A- experimentará uma situação em que "a carga de energia excede a capacidade da fonte de alimentação da unidade". Neste ponto, o PMS inicia a unidade de espera da seção A 1 para ser conectada à rede, o que está de acordo com seu princípio de controle.
Uma inspeção foi realizada na chave de ligação e descobriu-se que sua unidade de controle lógico (Schneider MIC 5.0) apresentava anormalidades óbvias: a carga da bateria interna era insuficiente e o display-da corrente trifásica estava instável e intermitente. A função principal desta unidade de controle é receber o sinal de corrente de entrada do sensor do disjuntor, fazer um julgamento e, em seguida, enviar instruções ao atuador (bobina de fechamento, bobina de abertura, etc.) para obter o controle da ação da chave. Sua anormalidade faz com que o PMS julgue erroneamente que o quadro de distribuição principal precisa de fonte de alimentação segmentada e, em seguida, inicie a Unidade 1.
O pessoal técnico determinou que o plano de descarte é a substituição da unidade de controle da chave de ligação. As etapas específicas são as seguintes: Ao longo do processo, será dada prioridade à garantia de fornecimento de energia estável para todo o navio e à proteção da segurança do equipamento.
(1) Regulação de carga e unidade: Desconecte cargas não{1}}críticas, desconecte o grupo gerador No. 4, coordene e regule a distribuição de carga de todo o navio e a capacidade de fornecimento de energia das unidades, reduza a corrente que flui através da chave de ligação para menos de 10% do valor nominal (3200A) e desconecte a chave de ligação quando a corrente cair abaixo de 150A.
(2) Substituição da unidade de controle: Puxe a chave de amarração para fora do quadro de distribuição, remova a tampa frontal do disjuntor, desconecte a fita de conexão entre a unidade de controle e o disjuntor, substitua a unidade de controle com defeito e ajuste o valor de configuração da proteção do relé e o tempo de configuração da nova unidade de controle através do mostrador.
(3) Restauração do sistema: Reinstale a chave de ligação e agite-a no quadro de distribuição. Feche a chave de amarração e toda a embarcação retomará o fornecimento normal de energia.
Após uma semana de operação-de acompanhamento, nenhum fechamento ou abertura anormal do grupo gerador ocorreu novamente, confirmando que a falha foi completamente eliminada. Após a embarcação atracar no cais, o fabricante foi contatado para utilizar o instrumento dedicado da Schneider para testar e calibrar a unidade de controle de falhas. Verificou-se que a bateria interna havia falhado (com vida útil nominal de 5 anos, mas na verdade em uso por 8 anos) e havia um desvio de 20A no valor de configuração. Isso verificou ainda mais a causa raiz da falha.
4. Conclusões e sugestões
Com base na solução de problemas, no processo de tratamento desta falha e nos resultados de verificação subsequentes, as seguintes conclusões e sugestões práticas são tiradas para fornecer uma referência para a operação segura de centrais elétricas de navios:
1. O tratamento de falhas deve ser científico e rigoroso: após a ocorrência dessa falha, os técnicos gerenciaram com calma toda a carga do navio e o estado das unidades. Através da abordagem de solução de problemas “do simples ao complexo”, eles identificaram gradativamente a causa raiz da falha, evitando efetivamente a expansão anormal do fornecimento de energia e garantindo a segurança da navegação do navio.
2. Devem ser tomadas precauções ao operar a chave de ligação: Antes de substituir a unidade de controle da chave de ligação, é necessário primeiro desconectar a chave de ligação. Para proteger o quadro, é necessário coordenar a distribuição de carga e a potência da unidade para fazer com que a chave de ligação se desconecte sob condições de baixa corrente, garantindo ao mesmo tempo um fornecimento de energia contínuo e confiável em todo o navio.
3. A manutenção da unidade de controle requer atenção aos detalhes: A unidade de controle da chave de ligação é um dispositivo modular integrado com alta confiabilidade, mas pouca manutenção. Após uma falha, geralmente é necessário substituí-lo como um todo e o processo de substituição é relativamente simples. Deve-se observar que o chip “H1” abaixo desta unidade de controle precisa ser fornecido separadamente pela Schneider. As peças sobressalentes devem ser preparadas com antecedência.
4. Existem planos alternativos para resposta a emergências marítimas: Durante as operações marítimas, se a unidade de controle não puder ser substituída ou reparada em tempo hábil, duas medidas de emergência podem ser adotadas: Uma é usar um modo de fornecimento de energia segmentado. O pessoal-de plantão precisa monitorar de perto as alterações de carga dos barramentos A e B e estar bem-preparado para operações de emergência. A segunda é travar manualmente a chave de interligação após fechá-la (o disjuntor possui uma função de travamento-incorporada) para evitar que a chave de interligação dispare inesperadamente.
5. Otimize o modo de fornecimento de energia para reduzir perigos ocultos: há mais dispositivos elétricos na seção A e menos na seção B. Recomenda-se adotar o modo de fornecimento de energia-conectado à rede de "2 unidades na Seção A e 1 unidade na seção B" durante períodos críticos, como operações marítimas, navegação em vias navegáveis estreitas e atracação e desatracação no cais. Neste modo, embora a chave de ligação esteja no estado fechado, a corrente que flui através dela é relativamente pequena. Mesmo que o interruptor de ligação funcione mal, ele ainda pode garantir o fornecimento contínuo de energia para todo o navio, minimizando ao máximo os riscos de fornecimento de energia e a probabilidade de falha de energia para todo o navio.