安休茨標準12型羅經的故障分析及維護保養

中國衛星海上測控部 陽躍圖

安休茨標準12型羅經的故障分析及維護保養

中國衛星海上測控部 陽躍圖

主要講述安休茨標準12型羅經的基本結構，并結合實際工作分析故障產生的原因，提出維護保養的措施。

安休茨標準12型羅經；羅經陀螺球；結構；誤差

一、概述

陀螺羅經是利用陀螺儀的基本特性即定軸性和進動性，借助控制設備和阻尼設備，能自動找北指北并精確地跟蹤地球子午面的一種指向儀器。我船安裝的安休茨標準12型羅經特點是：靈敏部分是一個雙轉子陀螺球，借助液體的浮力和輔助支撐力使其在支撐液體中呈自由懸浮狀態，采用降低球的重心的方法獲取控制力矩，液體阻尼器產生阻尼力矩。陀螺球包含兩個由三相電流驅動的陀螺儀，陀螺儀與地球轉動的復合影響一起，產生一個定向力，使陀螺球落于子午線上。跟蹤球像鐘擺一樣懸掛起來并環繞它的垂直軸安裝，通過一個電動驅動的跟蹤系統，它總是被保持在相對于陀螺球而言的同一個相對位置。

二、機械結構

1.電羅經系統的總體配置情況

安休茨標準12型羅經由主羅經、靜態變流器、接線盒、分配箱、航向記錄儀、分羅經和報警單元等部分組成。安休茨標準12型羅經的跟蹤系統包括電橋電路、平衡變壓器、磁放大器、伺服電機、齒輪、跟蹤球和跟蹤系統的通/斷開關。跟蹤球包含陀螺球，由上半部和下半部構成，上下半部都有固定槽，上半部有法蘭盤。跟蹤球的上下兩個極點各自提供一個導電帽，將電流導入陀螺球，下部分帶有加熱的水泵裝置，支撐著起航向傳送作用的反向觸點（W1、W2）。隨動信號電壓經信號電橋輸出端（W1、W2）輸出。系統工作原理如圖1所示。

圖1 系統工作原理

兩臺主羅經通過轉換開關互為備份，每臺主羅經都有兩組航向發送器，共帶動20路用戶，其中B2發送器通過BH-1（2）和BH-2（1）兩個保護裝置箱帶動10路用戶，B3發送器通過BH-1（1）和BH-2（2）兩個保護裝置箱帶動10路用戶，總體配置情況如圖2所示。

圖2 羅經同步系統總體配置

2.羅經保護裝置箱

保護裝置箱共有4個：BH-1（1）和BH-2（1）位于海圖室，BH-1（2）和BH-2（2）位于羅經機房。它們對分羅經等同步儀器起保護作用，箱內有10個結構相同的保護裝置，可以串聯在10路分羅經的同步線路中。當某一路同步電流過大時，保護裝置動作，使保護裝置箱面板上的紅燈發光報警，同時自動切斷該路同步線路，保護該路負載免于燒毀，也避免整個同步線路受其影響。

附屬設備主要包括電源系統、隨動系統、傳動系統和信息指示控制系統。其中電源系統主要由過電流保護開關、電磁保護開關（繼電器）等組成，由船電220 V/50 Hz輸進，經過靜態變流器分出55 V/400 Hz供給陀螺和水泵，115 V/400 Hz供給磁放大器，50 V/50 Hz供給同步發送器，25 V/400 Hz供給信號電壓、溫度過高指示，照明是50 V/50 Hz。

隨動系統由隨動球、蜘蛛架、中心導桿、水密接線盒、方位齒輪及方位刻度盤組成。隨動系統的工作原理為：船舵向→隨動球與陀螺球失配→信號電橋產生隨動信號→晶體管將隨動信號放大→驅動方位電機轉動→經齒輪傳動→帶動隨動球和航向刻度盤轉動→直至恢復隨動球原始位置→信號電橋平衡→隨動電壓為零→方位電機停轉。

三、故障分析

我船羅經由于使用年限較久，一些電氣元件老化變質，機械部件磨損及變形，頻繁出現一些故障，常見的查找故障方法如下。

1.溫控系統故障

檢查支撐液體工作溫度，如果不正常，首先，檢查羅經機房溫度是否過高（一般是不會），應開啟旁邊的通風機。其次，有可能是電風扇不工作或者是被卡住、損害，要檢查電風扇電源電路。另外，也有可能是儲液缸的散熱片灰塵太厚，影響散熱功能，應及時清潔散熱片。我船兩臺主羅經溫控系統出現過不少故障。例如：

2007年9月18日，1#電羅經出現溫控報警現象，經查是溫控線路板出現故障，隨后更新隨動系統的液缸、液體及溫控系統和水泵，開機3 h后，主羅經指北，穩定工作正常。

2007年9月25日，在江南廠修船時，1#電羅經啟動后，風扇很快啟動，經拆開主羅經檢查發現，在通電情況下，溫控報警系統有5 V左右電壓，造成報警燈常亮，斷電檢測阻值，有10 kΩ以上電阻（正常電阻為無窮大，只有溫度上升至57 ℃時才導通），說明是溫控系統出現故障。

2007年10月29日，發現2#主羅經在帶動所有分羅經工作時兩次運轉不動、偶爾跳10°的現象，經檢查是由于分羅經卡住不動引起的。逐步檢查各分羅經后發現是通信部門的分羅經因卡住運轉不暢引起所有分羅經不能正常運轉工作，進一步檢查發現連接裝置斷裂，只能暫時拉掉該路。

2.羅經液出現不正常現象

檢查支撐液面是否正常，液面低于正常值時，應加液體到正常液面。在正常溫度下，測量錐孔的光環清晰可見，這說明液位太低，可以利用注射器注入液體。

檢查支撐液面，如在透明蓋內兩條紅圈刻度之間就表示正常，檢查液體密度、導電率、球的高度（液溫52 ℃）是否正常。放入測量桿，測量桿面與透明蓋之間的距離應為1～2 mm，如果液面過低，可能會引起不穩定誤差。如2002年10月份電羅經存在不穩定誤差，左舷分羅經與掛式分羅經也存在著固定誤差，檢測主羅經液體時，發現液面基本正常，但在做測試時羅經漂移大約5°，在重新調整球高后，羅經基本穩定。在做分羅經跟蹤測試時，分羅經也能同步跟蹤，工作正常。

綜合以上兩點，得出結論為陀螺球高度位置不正常會產生不定誤差。陀螺球是羅經的靈敏部分，工作時必須保持其繞水平軸和垂直軸自由旋轉的良好狀態，當液體溫度、比重和液面正常時，陀螺球在跟蹤球內的位置正確；當陀螺球高度位置與正常位置相差較大時，陀螺球底部（頂部）已與跟蹤球內殼接觸，當船舶轉向時，陀螺球與跟蹤球之間會產生摩擦力，影響陀螺球指北的穩定性。誤差大小與轉向速度、轉向幅度、轉向方向以及陀螺球與跟蹤球接觸的程度有關。

相關的措施：應檢查支撐液體的比重和溫度值是否正常，并采取相應措施，使陀螺球高度恢復正常。注意檢查溫度控制系統的控制元件工作狀態是否正常，如電風扇、水泵。我船羅經使用時間較長，當出現航向不正常時，還應檢查跟蹤球內殼涂的石墨電極是否出現凸起現象，若凸起過大，在船舶轉向時，跟蹤球的凸起部分可能與陀螺球接觸而使羅經產生不定誤差。陀螺球高度位置不對，還有可能是由于其內漏進支撐液體，使陀螺球的重量加大，原有的支撐液體浮力不能使陀螺球位置保持正常。另外，也可能是陀螺球內的電磁上托線圈斷路，失去了通電后產生的磁場托力作用導致陀螺球與跟蹤球接觸，產生不定誤差。

如陀螺馬達轉聲不正常，可用耳朵貼在羅經桌上，判斷聲音是不是清晰的“嗡嗡”聲。陀螺球傾斜嚴重，應檢查其電流電壓值。若羅經有30°的固定誤差，則說明球內有一轉子不工作。

3.檢查陀螺球及同步發送器的電壓

造成電壓不正常的原因可能是陀螺球損壞或支撐液體比重和陀螺球高度不正常。

4.檢查陀螺球的電流（0.6～1.1 A）

陀螺球電流過大或航向誤差很大，說明可能是陀螺球損壞；電流太低可能是支撐液體的比重不正常，應校正液體的比重。

5.檢查隨動系統的靈敏度

若靈敏度不夠，隨動系統出現緩慢或偶然性的停轉現象，大部分是機械故障，也可能是隨動電橋電路斷路出現故障，放大器損壞，應檢查電子管的電壓是否正常。

啟動電壓決定于方位齒輪是否易于轉動和所接分羅經的數目及其轉動情況。

6.匹配系統故障

（1）故障1

在一次正常主分羅經校正時，發現左舷分羅經 與掛式分羅經存在固定誤差，用萬用表量其阻值，阻值不正常，經更改信號繞組接線，重新跟蹤，使其與操舵分羅經及主羅經重新一致。

（2）故障2

有一次，船舶轉向時，發現分羅經刻度盤左右抖動。同步轉向系統電路結構如圖3所示。

故障：在2008年小修出廠時，當船舶大角度轉向時，出現分羅經與主羅經失步，分羅經刻度盤左右抖動。后檢查發現B3發送器這一路同步系統的接收器同步繞組不平衡（檢查裝置箱的S1、S2、S3阻值不等），B2發送器這一路同步系統正常，檢查分羅經正常，檢查各分羅經的熱繼電器發現3個有開路，影響整個同步系統。

分析：根據自整角機的工作原理，當整步繞組有一相斷路時，發送機的軸轉角θ1從0°～360°轉一周，而接收機的軸轉角θ2只在某一區間擺動，失調角（δ＝θ1－θ2）不會為零，從而無法同步。因此，熱繼電器有一相開路導致缺少一路同步信號，發送器在執行電機的驅動下連續轉動，但接收器只能以大約1/3角度來回抖動。

主羅經跟蹤部分的某些部件如方位電機、傳動齒輪、羅經刻度盤等處，會出現接觸不正常或摩擦力過大現象。在船舶不動時，主羅經與分羅經刻度盤指向基本能保持一致；但當船快速轉向或頻繁轉向時，由于跟蹤部分不能始終與陀螺球相對位置保持一致，使得主羅經及分羅經刻度盤指向與陀螺球指向不一致。

（3）故障3

2008年9月，2#羅經出現卡盤、羅盤不轉現象，陀螺球轉動聲音過大，響個不停，主羅經與全船所有分羅經失去匹配。原因分析：①分羅經負載加重，主羅經轉動困難。②陀螺球液位過高或過低引起電流變化，導致陀螺球不能正常工作。

針對故障采取的措施：將2#主羅經切換成1#主羅經，方位提供正常，之后2#羅經又恢復正常工作狀態。然后，再將1#羅經切換為2#羅經，2#羅經并沒有出現卡盤現象，輸出信號和分羅經正常。

四、維護保養

（1）每年清潔一次陀螺球和隨動球的有關電極，更換水泵電機墊片，更換電羅經支撐液體。

（2）要保持羅經機房的清潔通風，平時要用柔軟的抹布擦拭設備。

（3）應定期做好液體的測試工作，發現液面偏低時應該及時加注，比重偏低時加注少許甘油，導電率偏低時，應更換液體。

（4）按照操作規程開關機，避免誤操作，按照時間段跟蹤。

（5）做好齒輪的清潔潤滑，必要時加注潤滑油。

（6）定期對隨動球密封圈及塑料墊圈進行更換。防止老化、液體滲漏和墊圈磨損出現誤差。

（7）在更換液體時要對儲液缸部分進行清潔，慎防將水弄進水泵電機，更換液體后要測試球的高度。

（8）每月打開箱蓋，斷開隨動開關，用20 Ω/V萬用表測量電源電壓（測B18～B17、B7.8～B7.2）。參考值：（73±4） V、400 Hz，陀螺馬達啟動電流：測隨動球上的R3電阻應為（370±50）mΩ，工作電流應為（200±40）mA。

[1]江德潘.電航儀器[M].2版.北京:人民交通出版社,1993.

Failure analysis and maintenance for ANSCHUTZ STANDARD 12 compass

YANG Yuetu