预防船舶机电设备故障专项行动进行时丨案例分析75——船舶主机调速器伺服马达故障导致主机失去动力
一、前言
为减少船舶航行时因机电故障而导致的失控、搁浅、碰撞等险情和事故发生，维护船舶进出港口安全和水上交通安全秩序，交通运输部海事局于2024年4月7日起，在全国范围内开展了预防船舶机电设备故障专项检查行动，着力降低船舶机电设备故障分析风险，着力防范和遏制水上交通事故发生。
船舶主机调速器是船舶主机控制系统的重要组成部分，其工作原理是通过接收驾驶台或集控室车钟指令及油门刻度而对主机转速调节，其可靠性、稳定性是船舶安全航行和经济效益的重要保障。下面，小编介绍近期发生的一起船舶因调速器驱动马达故障导致主机失去动力的案例，以案为鉴，希望引起航运公司及船舶的警觉和重视，加强安全隐患排查整改。
二、船舶机电故障案例介绍
2024年8月13日18时，靠泊于秦皇岛东港707泊位的“华**”轮开始离泊，在拖轮将该轮脱离泊位，需要进行主机操车时，主机无法加车，报警面板上显示主机调速器故障报警，船上轮机人员经过抢修，并与公司机务和调速器厂家售后沟通，初步判断为调速器电路板故障，无法立即修复，在拖轮的救助下，重新靠回泊位。
“华**”轮船舶资料如下：
三、船舶机电故障排查及原因分析
故障发生后，执法人员第一时间赶往“华**”轮，对该轮开展了船旗国监督检查。检查发现，主机调速器供电后，主机机旁报警面板显示调速器故障（见图1），集控室内调速器控制单元面板显示ERR.45.0警报代码（见图2），主机无法加车。
图1 主机机旁报警面板显示调速器故障
该轮主机的调速器为MG-800型数字式电子调速器，主要由脉冲式转速传感器（PULSE GENERATOR）、MCG-402型控制单元（CONTROL UNIT）、ADU-1000型执行器驱动单元（ACTUATOR DRIVE UNIT，缩写ADU）、EAR-1000A型伺服马达执行器（ACTUATOR）和一系列连接线等组成，系统示意图见图3。
MG-800调速器工作原理：从驾驶台或集控室发出的主机转速指令进入调速器控制单元，经与脉冲发生器检测到的主机的实际转速相比较后得出偏差值，输入到PID调节器，通过限速器环节，将信号与伺服马达的位置反馈信号相比较后再输送到执行器的驱动单元，经处理后分别输出24V的释放刹车电压和220V的伺服马达驱动电压，分别释放刹车和使伺服马达转动，从而拉动油门杆使主机按照指令转速运转。
这里有两个反馈环节，一个是通过装在主机飞轮处的脉冲发生器检测到的主机实际转速与指令转速相比较；另一个是装在伺服马达中的位置传感器检测到的执行器的伺服马达的实际位移与指令转速输出的信号所要求的伺服马达的位移相比较，这二者分别达到平衡后，主机就稳定在指令转速所要求的转速上了。
船方将故障情况报告公司，并与MG-800调速器售后服务机构沟通，初步判断为调速器电路板故障，工程师建议船方不得启动主机。按照售后单位要求，船方紧急预定调速器电路板、伺服驱动器和伺服马达等备件，并派遣售后工程师到船开展维修服务。
8月15日，售后工程师登船更换调速器主板（PCB板）（图4）后，故障并未消除。船方说明书中未列入报警代码“ERR.45.0”，经询问售后工程师，此代码表示“过载”，判断故障原因可能为驱动马达故障。8月16日，伺服驱动器和伺服马达到船（船上使用的型号已停产，预订到船的为原厂家替代型号），立即更换后，故障仍未消除。后分析原因为新换上的伺服驱动器和伺服马达上的数码器程序不匹配，需专业设备调试与检查，船方将伺服驱动器和伺服马达拆下，紧急空运至重庆厂家进行调试和检修。
8月18日，送去调试的备件回船装复测试，主机试车正常，故障排除。船方最终更换调速器主板、伺服驱动器（见图5）和伺服马达（见图6）。经厂家对更换下来的伺服驱动器和伺服马达进行检查，发现伺服马达轴承故障（见图6）。
图4 调速器主板
图5 更换伺服驱动器
图6 更换伺服马达
安检员进一步检查发现，该轮曾于2019年7月份出现过主机调速器故障，更换过调速器系统的伺服器和调速器马达，船方提供完工单据（见图7）。船方提供的英文版《维护与检查手册》中建议每5年更换伺服驱动器，每10年更换调速器主板（PCB板）（见图8）。船方持有的《调速器系统维护与检查手册》为英文版，无中文版本，相关船员不具备阅读英文说明书的能力，公司亦未将调速器系统的维护保养纳入安全管理体系，导致该轮长期未按厂家指导对调速器系统进行检查和维护保养。
图7 2019年7月维修记录
安检员通过官网查到该伺服电机使用说明书，其中保养与检查章节，建议每3-5年进行更换伺服马达轴承（见图9），上次更换日期为2019年7月，本案发生时伺服马达已经到达更换年限。船舶在出现故障时，显示的故障代码为ERR.45.0，根据安检员从设备官网上查找出的设备故障原因及处理措施（见图10），故障代码ERR.45.0的建议措施为更换电机（即伺服马达）。
图9 安检员通过官网查到该设备保养检查要求
图10 安检员通过官网查到该设备故障原因及处理措施
四、安全管理建议
二、船舶机电故障案例介绍
二、船舶机电故障案例介绍
二、船舶机电故障案例介绍
船舶主机调速器是船舶主机控制系统的重要组成部分，一旦发生故障，将直接导致主机失控险情，严重时可能导致事故发生。本案例中，船舶未制定并落实主机调速器维护保养计划，暴露了公司管理和船员履职方面存在的不足，建议从以下几个方面加强管理：
（一）强化体系运行。一是航运公司认真落实安全生产主体责任，完善安全管理体系，增设主机调速器等关键机电设备的维修保养计划，加强对机电设备的日常检查和定期维护保养方面的指导。二是加强岸基支持，建立备件库存管理制度，确保调速器备件充足、质量可靠；为国内航行船舶配备关键设备中文说明书，以便船员参阅、执行。三是加强对岸基管理人员、船员的培训和考核，确保相关人员熟悉公司安全管理体系文件和船舶管理相关法律、法规、规范要求，落实关键机电设备的操作、管理及维护保养工作。
（二）加强维护保养。一是严格执行船舶维护保养计划，全面排查机电设备安全隐患，重视日常保养，包括防腐蚀、老化处理，设备元件状态的检查及换新。按规定周期更换关键部件，确保设备性能可靠。二是强化船员培训，本次案例中，船员缺少主动排查隐患的能力，相较于大的航运公司而言，船员主观能动性发挥不够，缺乏主动性。
（三）落实自查制度。船员应严格落实开航前自查制度，在开航、进出港口前对船舶机电设备进行全面检查，特别是主推进装置、船舶电源、操舵装置及其附属系统进行重点检查，确保船舶进出港口以及遇到极端天气海况时，船舶能够保持良好的机动性能。
（四）强化监督检查。海事部门结合船舶机电设备专项检查，充分运用船舶安全检查、体系审核等执法手段，加大对船舶关键机电设备的维护保养、船员实操、体系运行等的监督检查力度，有效减少船舶航行时因机电故障而导致的失控、搁浅、碰撞事故的发生。
来源：河北海事局
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