推進(jìn)器為吊艙式全回轉(zhuǎn)電力推進(jìn)器( 俗稱吊艙) 具有高效、簡單、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，電機(jī)為永磁電機(jī)，位于水下的吊艙內(nèi)，轉(zhuǎn)子直接與螺旋槳軸相連，全回轉(zhuǎn)部件通過滑環(huán)單元供電。

    冷卻水系統(tǒng)有 2 臺(tái)冷卻水泵( 變頻器運(yùn)行時(shí)，以維持內(nèi)部冷卻水對(duì)各模塊單元的循環(huán)冷卻，正常使用時(shí) 1 臺(tái)冷卻水泵運(yùn)行，可以通過控制板設(shè)定自動(dòng)切換運(yùn)行，故障時(shí)采取自動(dòng)切換，2 臺(tái)冷卻水泵可定時(shí)切換) 、1 個(gè)內(nèi)部冷卻水熱交換器( 用以運(yùn)行中變頻器各模塊單元內(nèi)部冷卻水?dāng)y帶的熱量與外部中央低溫冷卻淡水進(jìn)行熱量交換) 、1 個(gè)內(nèi)部冷卻水膨脹罐( 作用為內(nèi)部冷卻水系統(tǒng)提供一定的正壓力，為泵提供穩(wěn)定的進(jìn)口壓力) 及內(nèi)部的進(jìn)出冷卻水管等組成，均組裝在 1 個(gè)冷卻水單元的箱體內(nèi)。

    變頻器的每個(gè)模塊單元由內(nèi)部冷卻水進(jìn)行冷卻，模塊單元均有進(jìn)口及出口冷卻水軟管連接至內(nèi)部冷卻水的進(jìn)出總管，模塊單元之間的冷卻水總管使用高質(zhì)量合金鋼管路連接。

    當(dāng)啟動(dòng)主推進(jìn)器時(shí)，變頻器內(nèi)部冷卻水泵先自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行，內(nèi)部冷卻水通過內(nèi)部冷卻水泵至內(nèi)部冷卻水熱交換器，通過與內(nèi)部冷卻水熱交換器外部的中央低溫冷卻淡水進(jìn)行熱交換，將熱量傳遞給中央低溫冷卻淡水，使內(nèi)部冷卻水溫度保持在合適的使用范圍，經(jīng)過內(nèi)部冷卻水熱交換器的冷卻水至內(nèi)部冷卻水出水管及各內(nèi)部模塊單元內(nèi)部的冷卻水通道，流經(jīng)模塊單元內(nèi)部冷卻水通道時(shí)進(jìn)行熱交換，將各模塊單元內(nèi)部的熱量傳遞給內(nèi)部冷卻水，溫度升高的內(nèi)部冷卻水通過內(nèi)部冷卻水泵進(jìn)口總管至內(nèi)部冷卻水泵，形成閉環(huán)。

    其外部的中央低溫冷卻淡水管路的進(jìn)出口閥處于常開狀態(tài)，中央低溫冷卻淡水由海水通過中央板式冷卻器進(jìn)行冷卻，中央低溫淡水泵一直處于運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)定溫度為 32 ℃，總管上安裝有電動(dòng)溫控閥，使其溫度始終保持在設(shè)定值。

    變頻器每個(gè)模塊單元內(nèi)部都安裝冷卻風(fēng)扇，在模塊單元箱體內(nèi)形成有效的氣體對(duì)流來均衡冷卻模塊單元，防護(hù)等級(jí)為 IP44，能有效防止大顆粒固體灰塵及飛濺水。

    變頻器為重要的電氣設(shè)備，若內(nèi)部冷卻水系統(tǒng)發(fā)生內(nèi)部泄漏，設(shè)備將會(huì)發(fā)生重大損壞，故內(nèi)部冷卻水系統(tǒng)的部件均為高質(zhì)量合金鋼部件及耐壓塑料管，可靠性高。DX 輪為新建造船舶，當(dāng)時(shí)吊艙推進(jìn)器總運(yùn)行時(shí)間約 3 700 h。

    某次 DX 輪在航行中，發(fā)現(xiàn)吊艙變頻器內(nèi)部冷卻水壓力有緩慢上升且壓力有波動(dòng)現(xiàn)象，壓力最大時(shí)達(dá) 4.7bar( 1bar = 0.1 MPa) ，正常運(yùn)行壓力在3.5 bar 左右，即對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行放氣檢查工作，放氣過程中有少量的空氣摻雜冷卻水被一起排出，壓力波動(dòng)稍有好轉(zhuǎn)，但幾小時(shí)后壓力又開始增大及波動(dòng)，波動(dòng)太大時(shí)出現(xiàn)變頻器跳閘報(bào)警，繼而主推進(jìn)器停車。

    變頻器設(shè)定在內(nèi)部冷卻水泵運(yùn)行時(shí)進(jìn)口壓力低于 1.0 bar、進(jìn)出口壓力差低于 2.0bar、出口壓力高于 6.0 bar 時(shí)報(bào)警; 內(nèi)部冷卻水泵進(jìn)口壓力低于 0.5 bar 或進(jìn)出口壓力差低于 1.5 bar 時(shí)跳閘保護(hù)。

    變頻器內(nèi)部冷卻水泵因壓力波動(dòng)過大，進(jìn)口壓力小于 0.5 bar 或進(jìn)出口壓力差小于 1.5 bar后引起跳閘，隨后對(duì)變頻器內(nèi)部冷卻水進(jìn)行泄放檢查，發(fā)現(xiàn)冷卻水已嚴(yán)重變質(zhì)，伴有刺激性的氣味，立即對(duì)內(nèi)部冷卻水進(jìn)行徹底放空，并注入新的純水后用內(nèi)部冷卻水泵進(jìn)行循環(huán)沖洗后再次放空，然后將新的純水注入系統(tǒng)后并進(jìn)行放氣工作，啟動(dòng)內(nèi)部冷卻水泵后內(nèi)部冷卻水壓力正常。

    啟動(dòng)吊艙推進(jìn)器進(jìn)行試車，運(yùn)行時(shí)內(nèi)部冷卻水進(jìn)口及出口壓力都在正常范圍內(nèi)，運(yùn)行 5 h 左右，檢查各參數(shù)正常。停車后繼續(xù)運(yùn)行內(nèi)部冷卻水泵，再次觀察內(nèi)部冷卻水壓力又略微上升，對(duì) 2 臺(tái)內(nèi)部冷卻水泵出口旋塞及系統(tǒng)放氣閥打開檢查，未發(fā)現(xiàn)氣體溢出。

    隨后使用中進(jìn)行密切觀察，內(nèi)部冷卻水溫度一直為正常狀態(tài)，而內(nèi)部冷卻水進(jìn)、出口壓力隨著運(yùn)行時(shí)間的增加還在繼續(xù)緩慢升高，檢查變頻器各模塊單元內(nèi)冷卻水軟管中看到有攜帶少量的氣體流動(dòng)。

    為維持壓力穩(wěn)定，須頻繁對(duì)內(nèi)部冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行放氣，但在運(yùn)行中仍然出現(xiàn)壓力波動(dòng)大現(xiàn)象，導(dǎo)致吊艙推進(jìn)器跳閘停車。

    針對(duì)故障現(xiàn)象，從內(nèi)部冷卻水系統(tǒng)的泄放水中檢查發(fā)現(xiàn)水表面漂浮有絮狀的懸濁物( 見圖3) ，并伴有刺激性味道。內(nèi)部冷卻水因細(xì)菌等微生物繁殖過多而變質(zhì)，產(chǎn)生較多的氣體及氣味，細(xì)菌等微生物繁殖到一定程度，內(nèi)部的氣體數(shù)量積聚到一定程度使內(nèi)部冷卻水泵無法正常工作。

    內(nèi)部冷卻水系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)，產(chǎn)生的氣體無法脫離系統(tǒng)，產(chǎn)生故障后只能通過放氣旋塞進(jìn)行放氣等工作臨時(shí)恢復(fù)正常。

    設(shè)備出廠調(diào)試時(shí)添加的是純水與防腐抑制劑( 體積分?jǐn)?shù) 0.5% ，下同) 混合物，對(duì)內(nèi)部冷卻水系統(tǒng)部件的保護(hù)，防腐抑制劑中含有乙二醇，對(duì)微量的微生物有一定抑制作用。

    內(nèi)部冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)成閉式系統(tǒng)的初衷是防止外界對(duì)系統(tǒng)的影響，但系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)污染后對(duì)系統(tǒng)的影響較大。

    DX 輪變頻器內(nèi)部冷卻水系統(tǒng)出現(xiàn)的故障原因可以歸結(jié)為如下幾點(diǎn):

    根據(jù)以上原因，與設(shè)備商 ABB 商議后采取如下措施: 

    通過用檸檬酸溶液對(duì)內(nèi)部冷卻水系統(tǒng)及添加設(shè)備清洗后，將內(nèi)部冷卻水系統(tǒng)中清洗用的檸檬酸溶液徹底放空，利用添加設(shè)備重新添加純凈水到內(nèi)部冷卻水系統(tǒng)中，手動(dòng)啟動(dòng)內(nèi)部冷卻水泵循環(huán) 1 ～ 2 h，然后停止水泵運(yùn)行，再次對(duì)內(nèi)部冷卻水進(jìn)行放空后用新的純水重新加注，重復(fù)上述操作再清洗 1 ～ 2 次，以把內(nèi)部冷卻水系統(tǒng)中的檸檬酸徹底清洗干凈。

    清洗完成后對(duì)內(nèi)部冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行放空，重新添加符合廠家規(guī)定的冷卻水，保證冷卻水的 pH 值等在正常范圍。

    根據(jù)ABB 要求，添加的內(nèi)部冷卻水還要滿足以下條件:

    內(nèi)部冷卻水系統(tǒng)添加 0.5% 防腐抑制劑。

    若系統(tǒng)出現(xiàn)污染，即使使用檸檬酸溶液清洗，也會(huì)因模塊單元內(nèi)部的冷卻通道非常復(fù)雜，很難徹底清洗干凈，例如按原出廠時(shí)純水與 0.5% 防腐抑制劑混合液，混合液中的乙二醇含量無法抑制微生物的繁殖。

    從設(shè)備商 ABB 處了解到，另一船舶配備相同型號(hào)的變頻器發(fā)生過類似的故障，根據(jù)設(shè)備商 ABB 的推薦，此類故障發(fā)生后建議在純水中添加 20% ～ 60% ( 體積分?jǐn)?shù)) 防凍液( 由純水、乙二醇及防腐抑制劑混合組成) ，防凍液必須含純丙烯乙二醇，內(nèi)部冷卻水系統(tǒng)中若乙二醇的體積分?jǐn)?shù)達(dá) 25% 以上能有效殺死細(xì)菌等微生物。

通過以上幾個(gè)方面的改進(jìn)，系統(tǒng)開啟后壓力穩(wěn)定，運(yùn)行至今此類故障再未出現(xiàn)過，故障徹底解決，排除隱患。

    設(shè)備商將變頻器內(nèi)部冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)為閉式系統(tǒng)的初衷是隔斷冷卻水系統(tǒng)與外界的接觸，避免外界不確定因素影響到冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行，但必須考慮到細(xì)菌等微生物的繁殖擴(kuò)散問題。開式冷卻水系統(tǒng)對(duì)細(xì)菌等微生物的影響相對(duì)較小，如產(chǎn)生類似細(xì)菌等微生物繁殖曝氣后，可以通過高置水柜自動(dòng)排出。

    船隊(duì)另一艘電力推進(jìn)船舶使用 SIEMENS6SL3型變頻器，采用開式冷卻水系統(tǒng)，系統(tǒng)頂部設(shè)有高置水柜用來補(bǔ)水及系統(tǒng)透氣，冷卻水使用純凈水即可，使用 5 年來冷卻水系統(tǒng)從未發(fā)生過類似故障。

    故障的主要原因是內(nèi)部冷卻水中存在細(xì)菌等微生物及其大量繁殖曝氣所致，對(duì)變頻器冷卻水的管理應(yīng)該注意以下幾點(diǎn):

    西門子變頻器開式冷卻水系統(tǒng)說明書指導(dǎo)的冷卻水更換周期為 3 個(gè)月左右，ABB 閉式系統(tǒng)在沒有污染的情況下每 2 年添加 1 次防腐抑制劑及清潔冷卻水熱交換器，設(shè)備商在說明書中推薦內(nèi)部冷卻水更換周期每 10 年更換 1 次，對(duì)于新投入使用船舶，根據(jù)實(shí)際使用情況而定。