SICPS-5型外加电流保护装置电位漂移故障分析与排除

李明松，王 正(.青岛前进船厂，山东 青岛 6600；.海军航空工程学院，山东 青岛 6600)

SICPS-5型外加电流保护装置电位漂移故障分析与排除

李明松1，王 正2
(1.青岛前进船厂，山东 青岛 266001；2.海军航空工程学院，山东 青岛 266001)

SICPS-5型外加电流保护装置是通过外加电流对船舶不同部位进行防腐防污实施保护的装置，文章利用该型装置首次自主修理，对装置的工作原理进行阐述，对电位漂移故障现象进行综合分析，并对分析结果逐一排查，最终得出导致故障现象的本质原因。

外加电流保护装置；恒电位/恒电流仪；辅助阳极；电解海水电极；电位漂移

SICPS-5型外加电流保护装置是船舶的重要组成部分，它可以根据船舶不同部位对保护作用的不同要求，完成对船体外壳、螺旋桨及121#～129#肋骨非水密部位内的防腐保护，对电磁计程仪平面探头及螺旋桨的防污保护等功能。

1 SICPS-5型外加电流保护装置组成及工作原理

1.1组成

SICPS-5型外加电流保护装置由1台恒电位/恒电流仪、铂/铌阳极(A1、A/1、A2)、电解海水电极(A3⊥2、A4、A/4、⊥3、⊥/3)、参比电极(C1、C2、C3)、轴接地装置通过电缆的连接而成。

船舶SICPS-5型外加电流保护装置所有电极均安装在水线以下，其中A1、A/1、C1在水线以下1 m的位置，A3、⊥2位于电磁计程仪以下1 m的位置，A2、C2位于艉尖舱内，C3位于水线以下1 m的位置，A4、A/4、⊥3、⊥/3位于螺旋桨的附近。

1.2工作原理

SICPS-5型外加电流保护装置主要依靠DJH-5型恒电位/恒电流仪自动控制对外电流的输出大小，以此来满足船体不同部位的保护需求。DJH-5型恒电位/恒电流仪由4个独立回路组成：2个恒电位回路(HEⅠ和HEⅡ)，2个恒电流回路(HIⅠ和HIⅡ)。恒电位回路HEⅠ用于船体尾部外壳体、螺旋桨、轴、舵、水平稳定翼和垂直稳定翼外加电流阴极防腐保护；恒电位回路HEⅡ用于121#～129#肋骨非水密部位内的壳体和金属结构件外加电流阴极防腐保护；恒电流回路HIⅠ用于对31#肋骨右舷下部电磁计程仪平面探头防污保护；恒电流回路HIⅡ用于螺旋桨防污保护。

1)恒电位回路自动调节原理。恒电位回路工作原理框图如图1所示。

图1 恒电位回路原理框图

恒电位回路为一闭环控制系统，装置初始输出电流的大小，是由给定电位和船体的自然电位之差决定的，保护电流经过海水流向船体，使船体(船体或其他结构件)逐渐极化到给定电位，此时参比电机将船体极化过程的各瞬时电位值连续反馈到PI调节器的反相端，经过前置放大，控制功率放大器，使输出电流满足船体电位的要求，使船体电位恒定在给定值。

如果外界条件的变化使艇体极化电位下降，经PI调节，输出信号增大，经前置放大后，功率放大器输出电流增加，从而使艇体极化电位逐渐趋近给定电位。反之，使输出电流减小，也使艇体电位趋于给定电位。上述过程周而复始，形成自动调节。

当输出电流、输出电压超出额定值时，应保护电路、封锁控制信号、切断输出。故障排除后，按下控制线路板上的复位按钮，即可正常运行。

当交流输入电源缺相或输入保险丝熔断时，通过缺相保护电路，封锁控制信号，切断输出，当故障排除后，按下控制线路板上的复位按钮，即可正常运行。

自动状态，当输出电流增加时通过限流回路，降低比较放大电路的放大倍数，使输出电流降低。

2)恒电流回路自动调节原理。恒电流回路工作原理框图如图2所示。

图2 恒电流回路原理框图

恒电流回路为一闭环控制系统，装置初始输出电流的大小由给定电压信号和输出反馈电压信号差决定，调节给定电压信号的大小，控制信号随之调节，输出电流亦随之调节。

如果外界条件的变化使得输出电流增加时，经PI调节，输出信号降低，经前置放大后，功率放大器输出电流降低，使输出电流恒定。反之，输出电流增加，也使输出电流趋于恒定。上述过程周而复始，形成自动调节。

当输出电流、输出电压超出额定值时，应保护电路，封锁控制信号、切断输出，故障排除后，按下控制线路板上的复位按钮，即可正常运行。

当交流输入电源缺相或输入保险丝熔断时通过缺相保护电路，封锁控制信号，切断输出，当故障排除后，按下控制线路板上的复位按钮，即可正常运行。

自动状态，当输出电压增加时通过限压回路，降低比较放大电路的放大倍数，使输出电压降低。

2 故障现象

恒电位/恒电流仪面板如图3所示，在“回路选择K2”选在HEⅡ的前提下，然后转动“电位选择HEⅡ”选择“给定”或“C2”时，测量电位仪表出现电位的从0到最大值的漂移现象，从而无法从面板仪表上得知在给定电位一定的条件下，C2处船体电位是否满足-0.8～-1.0 V范围的保护要求。

图3 恒电位/恒电流仪面板图

3 故障分析

该故障现象属于非固定性的故障，要确定其故障点首先应从系统上分析，“电位选择HEⅡ”转换开关属于4个回路中的恒电位回路HEⅡ范畴，主要着眼点从该回路进行分析，而该回路从系统上又可分为恒电位/恒电流仪部分和通过电缆连接的舷内铂/铌阳极2部分。

1)恒电位/恒电流仪。恒电位/恒电流仪应从以下4个方面进行排查：①恒电位回路HEⅡ控制板回路工作是否正常；②恒电位回路HEⅡ对外输出电流、电压是否正常；③检查回路中大功率管工作是否正常；④“电位选择HEⅡ”转换开关所在回路进行排查。

2)舷内铂/铌阳极。该部分应主要排查以下2方面内容：①检查铂/铌阳极体是否有断裂现象；②检查从恒电位/恒电流仪到铂/铌阳极连接电缆的导通性和是否有接地现象。

4 故障排查

结合以上造成故障原因的分析，对外加电流保护装置进行逐项排查。

首先，在确保舷内铂/铌阳极无损坏断裂现象的前提下，用万用表检查恒电位/恒电流仪与铂/铌阳极连接电缆的导通性，检查结果连接电缆导体良好且无接地现象。

其次，测量参比电极C2处的电位即恒电位/恒电流仪内接线排上C2点与M点的电压值，测量结果为-0.9 V，满足船体保护电位的要求，然后调节恒电位回路HEⅡ控制板上电位器RW5(将SW2设置在自动挡)，然后测量参比电极C2处的电位值，测量结果为电位值能够稳定变化，而且前期已经对恒电位/恒电流仪内部大功率管进行了检测，检测结果为大功率管工作正常，由此可以推断发生电位漂移现象并不是因为回路控制原因，而是一种显示错误，因此故障排查重点集中在“电位选择HEⅡ”与“测量电位”电压表的显示回路中。

参比电极C2是恒电位/恒电流仪中恒电位回路HEⅡ的组成部分，恒电位回路HEⅡ部分控制原理图如图4所示，恒电位/恒电流及部分原理图如图5所示。

由图5中可以看出，参比电极C2共有2路信号，一路是控制信号，通过122进入控制板CU2中2X1管脚，前文分析已经排除电路板控制故障，在此不做具体分析；另一路为显示信号，当转换开关K3的136和122接通时，通过转换开关K3经136进入CU2中2X10管脚，再由图4中可知，显示信号进入控制板CU2中2X10后，经IC5A、IC5B运算放大，由晶体管T3控制导通大小，最后通过滑动变阻器取出参比电极C2的显示信号，由CU2中2X11输出到图5中的测量电位电压表进行显示；同样当旋转开关K3的136和138接通时，CU2中2X8的给定电压值信号进入2X10，同样经处理后由测量电位的电压表进行显示，实现了给定电位和参比电极C2电位的转换显示。

根据故障现象分析，转换开关K3打在如图5所示状态，136和122应接通，假设136和122处于断开状态，136和138同样处于断开状态，此时，将“电位选择HEⅡ”从给定转到C2时，测量电位电压表一端接在01，另一端接在CU2中2X11，2X10处于悬空状态，电压表测量的电位应该是GND与-15 V之间的电压，从电压表上看到的现象是指针会从0一直漂移到最大值，因此造成该故障现象的原因是“电位选择HEⅡ”转换开关的触点接触不良，造成了测量电位的漂移。

图4 恒电位回路HEⅡ部分控制原理图

图5 恒电位/恒电流仪部分原理图

5 结束语

SICPS-5型外加电流保护装置是船舶船体防腐防污、延长船舶使用寿命的一个重要装置，本文通过对装置的工作原理进行阐述，对电位漂移故障现象进行综合分析，并对分析结果逐一排查，最终得出导致故障现象的本质原因。通过本文的分析不仅仅能够解决装置的这一单一故障，更为装置可能出现其它故障的排除工作奠定基础。

2014-01-24

Applied current SICPS-5 protective apparatus works as anticorrosion and antipollution to ship's different parts，this paper tells the analysis and removal of the potential drift of the apparatus based on its first auto-repair.

applied current protective apparatus;contstant potential/constant current motor;auxiliary anode;electrolytic sea-water electrode;potential drift

U673

10.13352/j.issn.1001-8328.2014.05.007

李明松(1983-)，男，山东威海人，工程师，硕士，主要从事舰船电气设备维修与研究。