中国卫星海上测控部 江苏 江阴 214431
摘要：舵机是控制船舶航向的重要设备，是船舶安全航行的基础，舵机机运行状态的好坏，直接影响着船舶安全的稳定保障。本文结合右舵转舵速度慢一次突发故障，分析了处理此类故障的排查方法，并提出了对液压设备在日常运行中的几点注意事项
关键词：舵机；转舵速度慢；排除
1 引言
某航次中，岗位人员在备便舵机的过程中，用右伺服系统从左舵30度到右舵35度进行满舵操作的时间为35秒，使用左伺服系统从左舵30度到右舵35度进行满舵操作的时间为25秒，右伺服系统明显慢于规定的28秒。操作人员立即将机组归零，防止故障异常扩大化，并迅速报告。随后轮机长到场后组织岗位人员用右伺服系统向左、右各进行了一次满舵操舵试验，左右满舵时间均为均35秒。为了保证船舶安全航行，同时也方便以后发生类似故障的修理，为后期的设备的针对性保养提供依据。总结了此次故障的排查方法及修理过程，为船舶排查此类故障提供一定的借鉴意义。
2 舵机主要结构及工作原理
2.1舵机主要结构组成。该船舵机系统主要由：推舵机构、油泵机组、机械反馈机构、手操变量机构、阀组、隔离旁通阀组、日用油箱、备用油箱、限位阀、液压伺服机构、推舵连杆、舵柄及水下机械部分等。
2.2舵机的主要工作原理。该船舵机系统为泵控闭式液压系统，型号为：800KNM，最大工作压力为17MPa，推舵机构为双柱塞四缸拨叉式，采用机械反馈装置，机械限位为柱塞与油缸底相碰，机械限位角度为36.5度，电气限位角为35度。舵机有两台独立的油泵机组，互为备用，并设有自动隔离旁通阀组。液压机构通过推力连杆与舵柄连接，拖动舵柄带动水下舵叶转动，进而实现对船舶航行方向的控制。
舵机采用浮动杆式追随机构，原理结构如图所示，图中A、B、C为浮动杠杆上的三点，A点与舵柄连接，B点与两台主油泵的变量头的连接杆连接，连接杆上装有缓冲弹簧，C点与伺服活塞的连杆相连接。当给出舵角指令，操舵仪发出讯号，液压伺服机构的电磁换向阀就动作，伺服活塞就移动至C’，由于A点在舵叶转动前并不移动，所以在此过程中B点移至B’，主泵就有油排出，推舵机构的柱塞就使中舵柄转动，舵叶开始偏转，A点向A’移动。当舵叶转到A’位置时，舵角与所给出的指令舵角相符，B’重又回到中位B点，油泵斜盘归零，油泵停止排油，舵就停止在某一指定舵角上。这时浮动杆的位置如图中A’BC’。实际上，浮动杆的动作并不是分步进行的，而是在C点带动B点偏离中位后，由于油泵排油，推动舵叶，A点就要移动，只是C、B动作领先，舵叶和A点追随其后。从左舵30舵到右舵35度的运行时间为28秒。
3 故障原因分析及排查
3.1主油路分系统故障。当给主泵的伺服活塞提供控制油的油压因溢流阀损坏或者弹簧松动导致压力变动低，使主泵动作偏慢，同样也会造成上述故障。同时当防浪阀的开启压力过低时，主油路会有一部分油回流到吸油侧，同样也使推舵时间变长。岗位人员在次启动了左机组，通过观察发现，补油泵工作在1Mpa，控制泵压力2Mpa，泵运转声音清脆，管路连接处没有渗漏点，故可以将补油泵、控制泵和溢流阀故障排除。而后对限位阀进行目视检查，各连接处并没有漏油，阀芯伸出距离符合技术规范要求，用脚踩压阀芯，能自由复位，故可初步将限位阀故障排除。岗位人员同时使用两块秒表，同时测左机组的满舵时间，三次时间均在25秒，液压缸运作无声响，无漏油。故可以将主油路分系统故障排除。故我们将工作的重点放在在右伺服系统上。
3.2右伺服系统故障。通过系统图我们可以看出伺服回路是由伺服油箱、伺服泵、节流阀、电磁换向阀、液控阀以及伺服油缸组成。当启动右侧伺服系统时，伺服泵建立油压，一路通过管路到达液动阀下方，使该阀关闭。管路中留存的油液通过管路流回油箱。当电磁阀得电动作时，伺服泵提供的压力油通过电磁阀通道到达液压缸，推动液压缸动作。另一侧的油通过管路回到油箱。左侧的液压缸通过液控阀的联通作用，可实现左右联通。此系统中油路泄露或者伺服泵不足均影响伺服系统的运行时间。我们本着对设备最小的拆装和调整的目的出发，结合替换法，将右机组的液动阀更换到左机组上，通过操作左机组进行试验，左机组满舵运行时间依然在25秒，故可以将液动阀故障排除。那么，在右伺服系统的中能影响转舵时间的就只有伺服泵了。通过伺服泵工作原理，我们可以看出，伺服泵是通过改变定子与转子的偏心距来实现吸、排油的，不同的偏心距泵的排量是不同的。岗位人员初步分析可能是调压螺钉松动或者叶片磨损导致拍油量降低的。为进一步排查泵的内部状况，岗位人员观察该泵运行30分钟，泵温度上升正常，无异常噪音，仪表参数无波动，而后岗位人员迅速对调压螺钉进行了调整。启动右机组进行满舵试验，时间在24秒，满足技术规范要求。我们可初步判断是伺服泵的调压螺钉松动导致了此次故障。
3.3主泵分系统故障
然而，主泵是转舵回路的主要驱动部件，其流量不足或损坏将很大程度的影响转舵时间。如果主泵故障将直接威胁到船舶航行安全，同时由于主泵内部结构复杂，各摩擦副配合要求高，一旦出现故障，利用我们自身的技术条件很难开展修理，并直接影响到船舶安全。我们本着“万无一失的”态度，启动左伺服系统和右主泵进行满舵操作实验，多次操舵试验均在24秒，同样满足28秒的最低运行时间要求，故将主泵分系统故障排除。
我们将系统复位后，将舵机打到驾控，有驾驶室进行操舵时间，多次实验的结果显示，两个机组均满足28秒的最低运行时间要求。故我们将此故障最终定位于，右伺服泵调压螺钉松动，并进行了成功排除。
4 对设备日常检查的几点注意事项
1、观察电气设备接地是否完好，保证用电安全。检查电气系统是否有过热、发出异味现象。
2、平时多留意设备正常运转时的声音。设备的很多故障，特别是液压机组（如油泵）和执行机构的故障，都会通过声音表现出来。发现声音异常时，应立即停机，检查分析故障原因。
3、观察油液状况，如泡沫太多或油液混浊，应视为故障处理，停机检查。如发现油液有分层现象，说明液压系统中混入了其他液体，请马上停机检查。
4、 观察设备是否有漏油、渗油现象。设备正常使用时，设备周围及下方应干燥清洁，如发现有积油，应查明原因。
5、检查设备是否过热。液压系统开始运行后，液压油以及很多液压元件温度会显著上升，正常运行时，油箱油温不得超过45℃，如发现其温度过高，应立即停机检查。
参考文献
[1]船舶操纵性指数K、T的统计分析.洪碧光，于洋.大连海事大学学报,2001.5.
[2]船舶操纵性和控制及其在船舶设计中的应用.中国船舶科学研究中心,1982.3.
[3]《船舶操纵原理与技术.洪碧光,大连海事大学出版社2006.3.
论文作者:杨士清
论文发表刊物:《防护工程》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/25
标签：舵机论文; 故障论文; 机组论文; 油泵论文; 船舶论文; 时间论文; 设备论文; 《防护工程》2018年第2期论文;