عندما تعمل السفن في البحر، ترتبط موثوقية مصدر الطاقة في جميع أنحاء السفينة بأكملها ارتباطًا مباشرًا بسلامة العمليات وجودة إنجاز المهام. باعتبارها مصدر الطاقة الأساسي لجميع معدات السفينة، فإن التشغيل المستقر لمحطة طاقة السفينة يلعب دورًا حاسمًا. تم تجهيز سفينة معينة بـ 5 مجموعات مولدات ديزل HFC حديثة بقدرة 770 كيلووات. إنها تعتمد نظام إدارة محطة الطاقة الأوتوماتيكي Kongsberg DC-20 (PMS)، وهو المسؤول عن مراقبة حالة شبكة الطاقة والتحكم الأوتوماتيكي في محطة الطاقة. يمكنه تحقيق التنظيم التلقائي للتشغيل والإيقاف والاتصال بالشبكة وفصل مجموعات المولدات.
تتمتع السفينة بمتطلبات عالية لموثوقية إمدادات الطاقة في عملياتها البحرية. أثناء العمليات المنتظمة، يستخدم وضع التشغيل المتصل بالشبكة - بثلاث وحدات، ويتم ضبط تشغيل محطة الطاقة على الوضع شبه التلقائي -. يظل الحمل الإجمالي للسفينة مستقرًا عند حوالي 1400 كيلووات. تحتوي محطة الطاقة على ثلاثة أوضاع تشغيل: في الوضع اليدوي، يقوم موظفو الخدمة -بإكمال اتصال الشبكة وفصل الوحدات يدويًا استنادًا إلى حمل الشبكة وحالة الوحدات. في الوضع شبه التلقائي-، يقوم نظام PMS بمراقبة الطاقة الإجمالية لشبكة الطاقة في الوقت الفعلي. عندما يكون الحمل غير طبيعي، فإنه يصدر إنذار. بعد أن يصدر الموظفون المناوبون-الحكم، يصدرون التعليمات، ويقوم نظام إدارة الأداء بإكمال العمليات اللاحقة تلقائيًا. في الوضع التلقائي، يتم التحكم بشكل كامل في جميع عمليات محطة الطاقة بواسطة نظام إدارة الأداء (PMS). تظهر علاقة مصدر الطاقة للسفينة في الشكل 1.
ويبين الشكل 1 علاقة إمدادات الطاقة للسفن
I. ظاهرة الخطأ
أثناء رحلة السفينة، تم توصيل مجموعات المولدات رقم . 2 ورقم . 4 ورقم . 5 بالشبكة للتشغيل، بينما كانت مجموعات المولدات رقم . 1 ورقم . 3 في حالة الاستعداد البارد التي يتم التحكم فيها عن بعد -. كانت محطة الطاقة في الوضع شبه التلقائي-. بلغ إجمالي الحمولة للسفينة بأكملها حوالي 1400 كيلووات، مع حمولة وحدة واحدة-حوالي 57%. بدون أي تعليمات تشغيل صادرة عن -الموظفين المناوبين، حدثت ظواهر الأعطال الواحدة تلو الأخرى: في الساعة 17:11:03، بدأت مجموعة المولدات رقم . 1 في العمل تلقائيًا وتم توصيلها على الفور بالشبكة للتشغيل. في الساعة 17:11:14، أصدرت دائرة الخدمات الطبية إنذارًا بانخفاض ضغط الوقود لمجموعة المولدات رقم 1 (كان الضغط وقت الإنذار 0.1 ميجاباسكال). في الساعة 17:12:10، تمت إعادة ضبط المنبه (كان الضغط وقت إعادة الضبط 0.16 ميجاباسكال). بعد ذلك، قام العاملون المناوبون-بتفكيك مجموعة المولدات رقم. 1 في الوضع شبه التلقائي وأبلغوا المهندس المناوب بالموقف ذي الصلة على الفور-. لم يتسبب هذا العطل في فقدان السفينة بأكملها للطاقة، ولكن بدء التشغيل التلقائي-وتوصيل الشبكة لمجموعة المولدات رقم. 1 بدون تعليمات يعد حالة غير طبيعية. من الضروري إجراء تحقيق شامل في السبب لضمان سلامة مصدر الطاقة.
ثانيا. تحليل آلية الخطأ
استنادًا إلى مبدأ العمل لنظام مراقبة محطة الطاقة التلقائية لهذه السفينة، فإن الأسباب المحتملة للاتصال التلقائي بالشبكة في حالات الطوارئ لمجموعة المولدات الاحتياطية رقم . 1 تندرج بشكل أساسي في الفئات الثلاث التالية، وكلها مرتبطة بمبدأ التحكم الأساسي لنظام PMS: "التأكد من أن سعة اتصال الشبكة لمجموعة المولدات أكبر من حمل الشبكة ومنع السفينة بأكملها من فقدان الطاقة."
1. التشغيل غير الطبيعي لمجموعة المولدات
إذا تعرض مولد واحد على الشبكة لسرعة دوران غير طبيعية (انخفاض، سرعة زائدة)، أو انخفاض ضغط زيت التشحيم، أو انخفاض ضغط زيت الوقود، أو ارتفاع درجة حرارة مخرج الماء بشكل مفرط، أو إذا انحرف الجهد والتردد عن النطاق القياسي وأطلق إنذارًا، فقد يتسبب ذلك في إيقاف تشغيل مجموعة المولدات، مما يؤدي إلى انخفاض مفاجئ في إمداد الطاقة إلى الشبكة ويشكل خطر فقدان الطاقة للسفينة بأكملها. عند هذه النقطة، سيبدأ نظام PMS تلقائيًا تشغيل الوحدة الاحتياطية ويتصل بسرعة بالشبكة لضمان إمداد طاقة مستقر للشبكة.
2. التشغيل غير الطبيعي للمفتاح الرئيسي
إذا واجه المفتاح الرئيسي لمولد واحد مثبت على الشبكة تعثرًا غير طبيعي أثناء الموازاة أو الانفصال أو التشغيل العادي، لمنع السفينة بأكملها من فقدان الطاقة، فسيقوم نظام PMS تلقائيًا ببدء تشغيل الوحدة الاحتياطية وإكمال اتصال الشبكة. كانت هناك حالات لمثل هذه الحالات الشاذة: أثناء عملية بحرية معينة، عندما تم فصل الوحدة رقم . 1 في الوضع شبه التلقائي -، تعطلت وحدة التحكم في المفتاح الرئيسي. على الرغم من أن ذلك لم يتسبب في انقطاع التيار الكهربائي عن السفينة بأكملها، إلا أن الوحدة الاحتياطية رقم . 5 لا تزال تعمل تلقائيًا ومتصلة بالشبكة.
3. انخفاض مفاجئ في إمدادات الطاقة من شبكة الكهرباء أو زيادة مفاجئة في الحمل
عندما يزداد حمل شبكة الطاقة للسفينة بأكملها فجأة أو ينخفض فجأة مصدر الطاقة من وحدات توليد الشبكة-، سيبدأ نظام إدارة الطاقة تلقائيًا الوحدات الاحتياطية للتأكد من أن السعة الإجمالية للوحدات-المتصلة بالشبكة تلبي طلب الحمل. ينقسم قضيب التوصيل الخاص بمالك السفينة إلى قسمين، A وB، اللذين يمكنهما تحقيق مصدر طاقة مجزأ. يتم التحكم في قسمي قضيب التوصيل بشكل مستقل، ويتوافق منطق التحكم الخاص بهما مع مصدر الطاقة الخاص بالقسم بأكمله. إذا كان هناك انخفاض مفاجئ في إمدادات الطاقة أو زيادة مفاجئة في الحمل في أي قسم، فسوف يؤدي ذلك إلى تشغيل الوحدة الاحتياطية لذلك القسم وتوصيلها بالشبكة.
ثالثا. تشخيص الأخطاء ومعالجتها
1. استكشاف الأخطاء وإصلاحها الشامل
قام الفنيون بفحص الأسباب المحتملة للأخطاء-المذكورة أعلاه واحدًا تلو الآخر، بدءًا من البسيطة وحتى المعقدة، وقاموا تدريجيًا بإزالة العوامل غير ذات الصلة. عملية التفتيش المحددة هي كما يلي:
• التحقق من عوامل تشغيل الموظفين: التواصل بشكل كامل مع-الموظفين المناوبين للتأكد من عدم وجود أي خطأ شخصي في التشغيل؛ وفيما يتعلق بانذار انخفاض ضغط الوقود بالوحدة الأولى، فقد تم التحليل على أنه يرجع إلى التوزيع السريع للحمل بعد توصيل الوحدة بسرعة بالشبكة، مما أدى إلى نقص مؤقت في إمدادات الوقود في مضخة إمداد الوقود بالوحدة. وبعد ذلك، عندما أعيد تشغيل الوحدة 1 وفقًا للإجراء العادي، لم يحدث هذا الإنذار مرة أخرى، مما يؤكد عقلانية هذا التحليل.
• التحقق من حالة -وحدات الشبكة: قم بإجراء تحقق تفصيلي من معلمات التشغيل الأساسية (جهد التشغيل، والتيار، والتردد، وضغط الوقود، وضغط زيت التشحيم، ودرجة الحرارة المرتفعة-ودرجة حرارة مخرج الماء، وما إلى ذلك) لوحدات الشبكة 2#، و4#، و5# في-. تتوافق جميع المعلمات مع المعايير، ويتم استبعاد احتمال قيام PMS ببدء تشغيل الوحدات الاحتياطية عن طريق الخطأ بسبب وجود خلل في الوحدات الموجودة في-الشبكة.
• فحص دائرة التحكم بالوحدة الأولى: تم إجراء فحص شامل للمكونات والوحدات ودائرة البداية لدائرة التحكم الكهربائية بالوحدة الأولى، مع التركيز على فحص المرحلات المتوسطة ووحدات التحكم في دائرة البداية. لم يتم العثور على أي ضرر أو خلل، وتم استبعاد تأثير دوائر التحكم غير الطبيعية للوحدة نفسها.
• فحص مكونات نظام المراقبة: فحص محول التيار لنظام المراقبة والإنذار Kongsberg، واسترجاع السجلات التاريخية للنظام، والتأكد من عدم وجود تقلبات كبيرة في التيار الإجمالي لقضيب التوصيل الرئيسي، واستبعاد احتمالية سوء تشغيل النظام الناتج عن انحراف اكتشاف محول التيار.
• التحقق من تأثير حمل الشبكة: اتصل بكل موقع للتحقق من بدء وإيقاف المعدات ذات الطاقة العالية-خلال فترة العطل، والتأكد من عدم تشغيل أو توقف أي معدات ذات طاقة عالية-خلال هذه الفترة، واستبعاد احتمال بدء تشغيل نظام الطوارئ بسبب تأثير الحمل.
2. موقع الخطأ والتعامل معه
بعد التخلص من العوامل المشتركة المذكورة أعلاه، قام الفنيون بتحليل إضافي جنبًا إلى جنب مع تخطيط مصدر الطاقة في ذلك الوقت: عندما حدث الخطأ، تم توصيل وحدة واحدة من قضيب التوصيل القسم A بالشبكة، وتم توصيل وحدتين من قضيب التوصيل القسم B بالشبكة. كان هناك ما يقرب من 700 أمبير يتدفق من القسم B إلى القسم A من خلال مفتاح الربط. إذا كان مفتاح الربط يعمل بشكل غير طبيعي أو تم فصله، فسيواجه شريط التوصيل للقسم A- موقفًا "يتجاوز فيه حمل الطاقة سعة مصدر الطاقة للوحدة". عند هذه النقطة، يبدأ نظام PMS تشغيل الوحدة الاحتياطية للقسم A 1 ليتم توصيلها بالشبكة، وهو ما يتماشى مع مبدأ التحكم الخاص به.
تم إجراء فحص على مفتاح الربط، وتبين أن وحدة التحكم المنطقية (Schneider MIC 5.0) بها عيوب واضحة: طاقة البطارية الداخلية غير كافية، وكان عرض التيار ثلاثي الطور- غير مستقر ومتقطع. تتمثل الوظيفة الأساسية لوحدة التحكم هذه في استقبال إشارة الإدخال الحالية بواسطة مستشعر قاطع الدائرة، وإصدار حكم ثم إخراج التعليمات إلى المشغل (إغلاق الملف، فتح الملف، وما إلى ذلك) لتحقيق التحكم في إجراء التبديل. يؤدي هذا الشذوذ إلى أن يخطئ نظام إدارة الأداء (PMS) في تقدير أن لوحة التوزيع الرئيسية تحتاج إلى مصدر طاقة مجزأ، ومن ثم يبدأ تشغيل الوحدة 1.
قرر الموظفون الفنيون أن خطة التخلص هي استبدال وحدة التحكم الخاصة بمفتاح الربط. الخطوات المحددة هي كما يلي: خلال العملية، سيتم إعطاء الأولوية لضمان إمدادات طاقة مستقرة للسفينة بأكملها وحماية سلامة المعدات.
(1) تنظيم الحمل والوحدة: افصل الأحمال غير - الحرجة، وافصل مجموعة المولدات رقم . 4، وقم بتنسيق وتنظيم توزيع الحمل للسفينة بأكملها وقدرة إمداد الطاقة للوحدات، وقلل التيار المتدفق عبر مفتاح الربط إلى أقل من 10% من القيمة المقدرة (3200 أمبير)، وافصل مفتاح الربط عندما ينخفض التيار إلى أقل من 150 أمبير.
(2) استبدال وحدة التحكم: اسحب مفتاح الربط من لوحة التوزيع، وأزل الغطاء الأمامي لقاطع الدائرة، وافصل شريط الاتصال بين وحدة التحكم وقاطع الدائرة، واستبدل وحدة التحكم المعيبة، واضبط قيمة إعداد حماية التتابع ووقت ضبط وحدة التحكم الجديدة من خلال القرص.
(3) استعادة النظام: أعد تثبيت مفتاح الربط وقم بهزه في لوحة التوزيع. أغلق مفتاح الربط وستستأنف السفينة بأكملها مصدر الطاقة الطبيعي.
وبعد أسبوع واحد من عملية المتابعة-، لم يحدث أي إغلاق أو فتح غير طبيعي لمجموعة المولدات مرة أخرى، مما يؤكد إزالة الخلل تمامًا. وبعد رسو السفينة في الرصيف، تم الاتصال بالشركة المصنعة لاستخدام أداة شنايدر المخصصة لاختبار ومعايرة وحدة التحكم في الأعطال. لقد تبين أن البطارية الداخلية قد تعطلت (مع عمر خدمة مقدر بـ 5 سنوات ولكن في الواقع قيد الاستخدام لمدة 8 سنوات)، وكان هناك انحراف بمقدار 20 أمبير في قيمة الإعداد. هذا التحقق كذلك من السبب الجذري للخطأ.
رابعا. الاستنتاجات والمقترحات
استنادًا إلى استكشاف الأخطاء وإصلاحها وعملية التعامل مع هذا الخطأ ونتائج التحقق اللاحقة، تم استخلاص الاستنتاجات والاقتراحات العملية التالية لتوفير مرجع للتشغيل الآمن لمحطات طاقة السفن:
1. التعامل مع الأخطاء يجب أن يكون علميًا وصارمًا: بعد حدوث هذا الخطأ، قام الفنيون بإدارة حمولة السفينة بأكملها وحالة الوحدات بهدوء. من خلال نهج استكشاف الأخطاء وإصلاحها "من البسيط إلى المعقد"، حددوا تدريجيًا السبب الجذري للخطأ، مما منع بشكل فعال التوسع غير الطبيعي في مصدر الطاقة وضمان سلامة ملاحة السفينة.
2. يجب اتخاذ الاحتياطات اللازمة عند تشغيل مفتاح الربط: قبل استبدال وحدة التحكم الخاصة بمفتاح الربط، من الضروري فصل مفتاح الربط أولاً. لحماية مجموعة المفاتيح الكهربائية، من الضروري تنسيق توزيع الحمل وقوة الوحدة لفصل مفتاح الربط في ظل ظروف التيار المنخفض، مع ضمان إمدادات الطاقة المستمرة والموثوقة في جميع أنحاء السفينة.
3. تتطلب صيانة وحدة التحكم الاهتمام بالتفاصيل: وحدة التحكم الخاصة بمفتاح الاتصال عبارة عن جهاز معياري متكامل يتمتع بموثوقية عالية ولكن قابلية الصيانة ضعيفة. بعد الفشل، عادةً ما يلزم استبداله بالكامل، وتكون عملية الاستبدال بسيطة نسبيًا. تجدر الإشارة إلى أن شريحة "H1" الموجودة أسفل وحدة التحكم هذه تحتاج إلى توفيرها بشكل منفصل بواسطة شنايدر. يجب تحضير قطع الغيار مسبقًا.
4. هناك خطط بديلة للاستجابة لحالات الطوارئ البحرية: أثناء العمليات البحرية، إذا لم يكن من الممكن استبدال وحدة التحكم أو إصلاحها في الوقت المناسب، فيمكن اعتماد إجراءين للطوارئ: الأول هو استخدام وضع إمداد الطاقة المجزأ. يحتاج الموظفون -المناوبون إلى مراقبة تغييرات التحميل لقضبان التوصيل A وB عن كثب وأن يكونوا مستعدين جيدًا-لعمليات الطوارئ. والثاني هو قفل مفتاح الربط يدويًا بعد إغلاقه (يحتوي قاطع الدائرة على وظيفة قفل مضمنة -) لمنع مفتاح الربط من التعثر بشكل غير متوقع.
5. تحسين وضع إمداد الطاقة لتقليل المخاطر الخفية: يوجد عدد أكبر من الأجهزة الكهربائية في القسم أ وعدد أقل في القسم ب. ومن المستحسن اعتماد وضع إمداد الطاقة المتصل بالشبكة - "وحدتين في القسم أ ووحدة واحدة في القسم ب" خلال الفترات الحرجة مثل العمليات البحرية، والملاحة في الممرات المائية الضيقة، والرسو والإنزال في الرصيف. في هذا الوضع، على الرغم من أن مفتاح الربط في حالة مغلقة، إلا أن التيار المتدفق من خلاله يكون صغيرًا نسبيًا. حتى في حالة حدوث خلل في مفتاح الربط، فإنه لا يزال بإمكانه ضمان إمدادات الطاقة المستمرة للسفينة بأكملها، مما يقلل من مخاطر إمدادات الطاقة واحتمال انقطاع الطاقة للسفينة بأكملها إلى أقصى حد.