导读

近日，某轮在建造完工之后首次航行时发生全船失电、主机飞车事故。

事故经过为全船突然失电，并马上发生主机爆缸。

通过分析初步认定为调速器没有起到相关作用导致。

调速器的控制单元是两路电源，而执行机构只有AC380V一路电源，全船失电后，等于调速器失去作用，只能依靠主机遥控的停车电磁阀给出停车信号，但是由于超载的负荷过大，停车电磁阀是4s后给出的动作，巨大的惯性使活塞连杆冲出缸体，导致此次事故的发生。

调速器是一种专门用于进行柴油机调速的装置，它能够自动调节供油量，使柴油机的转速保持在规定范围内。

目前依据执行装置的类型，调速器可以分为三种：

一是机械式调速器，利用离心力产生的飞轮，通过移动油量调节机构来调节柴油机的转速；

二是液压式调速器，利用离心力控制液压执行机构，再通过移动油量调节机构来调节柴油机的转速；

三是电子调速器，通过电气方式进行调速的调速器。

电子调速器不使用机械或液压机构，动作迅速、响应敏捷，其响应时间仅为机械或液压调速器的 1/10～1/2， 动态精度高， 无需机械调速器驱动机构，装置安装简单，维护方便，且更易于实现遥控和自动控制，相对于机械式或液压式可靠性高。

随着电气技术的发展，大多数柴油机采用电子调速器，其功能也越来越多。

电子调速器供电的规范要求和具体检验工作是船舶柴油机需要考虑的一个重要问题。

目前存在的电-液、液-电或双脉冲调速器都基于电子调速器的物理原理。

因此，本文仅讨论电子调速器的检验要点。

▲图1 电子调速装置的电磁执行器

以船舶主推进柴油机为例，图1展示了电子调速器的电磁执行器，它通常安装在柴油机的油门控制位置。

▲图2 电子调速装置的控制单元

图2展示了电磁执行器的控制单元。

该单元从柴油机控制箱获得控制指令，经过程序计算分析后，向执行器发送动作指令。

柴油机的控制箱为执行器提供电源，可以是来自主电板的220V交流电，或是来自充放电板的24V直流电。

根据《钢质海船入级规范（2021）》（以下简称《钢规》）要求，必须提供两路电源供电，每一路电源之间必须独立。

根据要求，除了主电源外，可供选择的备用电源可以是以下一种：

1、采用应急发电机组的应急电源（该备用电源对应急发电机组自身不适用）；

2、采用蓄电池组的应急电源；

3、临时应急电源；

4、柴油机启动专用蓄电池组；

5、其他自带电源， 如UPS， 其他设备带的启动蓄电池等。

如果不使用主电源，使用其他上述两路电源也可以，但是要考虑供电的有效性和及时性。

一、电子调速器供电的规范要求

《钢规》第 3 篇第 9 章 9.7.8 条要求，主机应装有可靠的调速器，以确保主机的转速不超过额定转速的115%。

如果主机的电子调速器构成遥控系统的一部分，则应满足以下条件：

调速器停电后不得造成原有转速和推力方向的重大突变，需提供备用电源；

主机应能进行就地操纵，即使在自动或遥控控制系统的任何部分失效时也可进行就地控制。

《钢规》对柴油机超速保护的要求：

额定功率等于或大于220kW时，能脱离传动轴系或驱动调距桨的主机，除装有规定的调速器外，还应装有超速保护装置，以防止主机的转速超过额定转速的120%。

经特殊考虑也可接受等效布置。

超速保护装置（包括其驱动机构）应独立于调速器。

为此，应能在就地控制处脱开遥控信号。

脱开后调速器如果失去作用，柴油机的超速保护装置承担保护作用，以满足转速不超过额定转速120%的转速控制要求。

船舶检验过程中，供应商会对柴油机的报警和停车监测点分别试验，但是要注意该超速保护装置应能独立于调速器的控制系统，即调速器如果出现故障，柴油机会在超速120%时启动超速保护。

所以在检验过程中要区别陆用和船用柴油机的不同，并确认这两个保护点的独立性。

在调速器停电后，可能导致主机的转速和推力方向发生突然重大变化的情况下，应配置后备电源作为应急措施。

二、电子调速器供电的检验要点

1、审图中的检验要点

规范要求柴油机电子调速器的电源应有独立的两路电源供电，而在船舶设计图纸中，柴油机电子调速器的电源由机旁控制箱分配供电（如图2所示），控制单元电源来自于柴油机机旁控制箱内置的开关电源，所以在设计图纸上应有两路独立的电源对柴油机机旁控制箱供电。

在设计单位送审图纸中的“电力一次系统图”“主机遥控电气系统图”或“主辅机控制系统图”等相应图纸中会有其电源设置，有的在监视台/驾驶室分电单元系统图里也会给出相应供电电源。

▲图3 电力一次系统图

以某500TEU集装箱船设计图纸为例，在电力一次系统图中（如图3所示），主配电板 MSB 将 220V的控制电源送至机舱集中控制台ECC， 然后由台内ECP分电箱分配供给发电机组机旁控制箱（如图 4所示），解决了柴油机电子调速器220V控制电源的供给。

▲图4 机舱集控台220V配电系统图

该发电机组机旁控制箱供有直流24V电源，是由低压充放电板配电给机舱集中控制台ECC，再由该台内低压分电单元ECL供给发电机组机旁控制箱24V电路（如图5所示）。

▲图5 发电机组控制箱24V电源

2、产品检验中的检验要点

根据中国船级社《产品检验指南》， 调速器的检验指南编号为Guideline No.M-12 (201510)。

在这个指南中，对调速器有具体要求，请注意以下几点 ：

（1）电子调速器及其上的所有电气设施应能在不低于额定电压90%的情况下正常工作。

（2）用于提供一般精度稳定频率和电压的发电机组的调速器，其转速波动率应不超过0.5%，瞬态调速率不应超过10%，稳态调速率不应超过5%，稳定时间不应超过5秒，不灵敏度不应超过0.5%。

（3）调速器应满足柴油机并机运行的要求。

对用于电力推进或多机单桨柴油机的调速器，其转速波动率不应超过0.7%，瞬态调速率不应超过10%，稳态调速率不应超过5%，稳定时间不应超过5秒，不灵敏度不应超过0.5%。

对于并联运行的柴油主机和柴油发电机组，其调速系统特性曲线的弯向应一致，非直线度 γ 不应超过 0.2δst（其中 δst 表示实际的稳态调速率），负载分配差度θ不应超过15%。

调速器的调节机构应在正常频率下能进行小于发电机额定功率5%的负载调节。

船舶送审图纸有时未明确说明电子调速器的供电来源细节，可以通过产品检验核实该电路是否满足两路独立电源供电的要求。

以某500TEU集装箱船为例，可以查阅该船的机旁控制箱接线图纸，确认是否存在两路电源接入。

例如，在图6中可以检查48、49接线端的AC220V电源以及52、53接线端的DC24V电源供电情况。

▲图6 机旁控制箱接线图

针对船用应急发电机组，我们需要考虑在使用电子调速器时两路电源的有效性。

以某船应急发电机组为例，它采用压缩空气和蓄电池组作为启动能源。

应急发电机组的机旁控制箱即电子调速器需要两路独立电源供电，其中包括应急配电板（220V）和机旁启动蓄电池（24V）。

在实际应急使用情况下，当全船处于失电状态时，应急配电板无法为应急发电机组的控制箱提供电源。

因此，机旁控制箱即电子调速器只能依靠启动蓄电池供电，此时不符合法规要求。

如再遇到启动蓄电池失效或亏电，应急发电机组无法启动，同时控制箱无控制电源，无法控制电子调速器，此时即使有压缩空气也无法启动应急发电机组。

所以，采用该两种启动能源的应急发电机组，机旁控制箱需采用两种不同的24V电源供电，如设置两组互为备用的启动蓄电池组，或从船上低压充放电板取第二路电源。

为解决上述无控制电源时应急发电组启动问题，在产品设计中可以选择合适的方案。

▲图7 电磁阀手动按钮

如图7所示，可以通过在气动马达供气管路的电磁阀上添加手动打开功能（红色按钮），或者如图8中所示，选用带有手动拨动功能的电子调速器执行器，以解决无控制电源的问题。

▲图8 执行器手动操作

另外产品检验过程中，在检验调速器产品之前，该产品要具有检验机构的型式认可。

在获取认可时要进行性能试验、环境试验等一系列试验。

这些试验综合对调速器进行验证和考核。

3、柴油机性能手册的检验要点

柴油机机组上安装有诸多传感器，用以对自身信号的采集和设备保护。

根据MAN公司的某机型技术手册《MAN 32/40Project Guide-Marine Four-stroke dieselengine compliant with IMO TierIII》文件，了解到柴油机的监测和控制系统配备了多个传感器。

其中，用于监测转速的传感器有两个，分别 是1SE1005 和2SE1005（ 如表1所示）。

其中，1SE1005传感器连接到控制模块/报警系统，而2SE1005传感器连接到控制模块/安全系统。

这个布置实际上将监测报警和安全保障分开作为两个独立的系统。

即使调速器的速度传感器发生故障，柴油机出现转速异常时，另一个传感器仍能正常工作，以确保在超速120%的情况下自动紧急停机。

在检验过程中，应查阅柴油机性能手册，以验证所需数量和位置的速度传感器是否符合要求。

三、结论

综上所述，本文对柴油机电子调速器的两路电源进行了检验要点的描述。

在检验中满足以下要求即可保证柴油机电子调速器的正确设计和布置：

1、在设计中要满足规范对两路电源的布置要求。

并且控制系统的某一调速器失电仍能保护推进装置转速和方向不发生突变，并能就地控制；

2、审图图纸中明确两路电源的设计要求是否到位，是否在柴油机控制箱中有独立的两路供电；

3、在产品检验中核实机旁控制箱的电路是否

分独立两路设置到位，调速器是否经过型式认可，是否合理安装，执行器是否也是两路电源；

4、核查柴油机说明手册中是否有多路传感器对柴油机转速进行监控，当某一个传感器发生故障，可由其他传感器保护柴油机。

原创作者系：

中国船级社   苏涛 李纯

中国船级社实业有限公司    殷健

安徽省皖江船舶检验局     叶城

中国船级社     罗钢华

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