SR型舵機(jī)卡舵故障分析與對(duì)策

肖海瑞

摘 要：該文通過介紹SR型舵機(jī)工作原理，對(duì)舵機(jī)出現(xiàn)的卡舵故障進(jìn)行分析，找出故障原因，提出應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：SR型舵機(jī) 卡舵 分析 對(duì)策

中圖分類號(hào)：V267 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）01（c）-0096-01

目前，絕大部分船舶都以舵作為保持或改變航向的設(shè)備。操舵裝置包括使舵動(dòng)作的動(dòng)力設(shè)備、轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)和向舵桿施加轉(zhuǎn)矩的部件（如舵柄及舵扇）。嚴(yán)格地講舵機(jī)是指使舵動(dòng)作的動(dòng)力設(shè)備（例如電動(dòng)液壓舵機(jī)是指電動(dòng)機(jī)及其所驅(qū)動(dòng)的液壓泵和輔助設(shè)備），通常習(xí)慣籠統(tǒng)地將整個(gè)操舵裝置簡(jiǎn)稱為舵機(jī)。舵機(jī)作為船舶控制航向的設(shè)備，對(duì)保證船舶的海上航行安全起著至關(guān)重要的作用。輪機(jī)人員要做好設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，加強(qiáng)值班巡視，對(duì)故障做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)解決，保證舵機(jī)設(shè)備的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

1 基本組成及工作原理

1.1 基本組成

某船舵機(jī)由轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)、遙控系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等部分組成。轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)采用的是轉(zhuǎn)葉式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)。采用的自動(dòng)操舵系統(tǒng)。設(shè)定航向后，當(dāng)船因風(fēng)、水流或螺旋槳的不對(duì)稱作用等偏航，能根據(jù)羅經(jīng)測(cè)知船實(shí)際航向與設(shè)定航向的偏差，自動(dòng)向舵機(jī)發(fā)出相應(yīng)的操縱信號(hào)使之轉(zhuǎn)舵，讓船回到設(shè)定航向。該船舵機(jī)液壓系統(tǒng)采用定量油泵作為主油泵，使用電器遙控系統(tǒng)操縱電磁換向閥，進(jìn)而控制油液流向和轉(zhuǎn)舵方向。

1.2 工作原理

目前稍大一些的船舶，幾乎全部采用電動(dòng)液壓舵機(jī)，液壓舵機(jī)是利用液體的不可壓縮性及流量、流向的可控性來達(dá)到操舵目的的。它分為閥控型和泵控型兩大類，該船的舵機(jī)為閥控型液壓舵機(jī)。

閥控型舵機(jī)的液壓泵采用單向定量泵，舵機(jī)工作時(shí)泵按既定方向連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，吸、排方向和排量不變，向轉(zhuǎn)舵油缸供油的方向由三位四通換向閥控制【1】。駕駛臺(tái)給出的指令舵角信號(hào)和舵柄（和舵柱）相連接的舵角反饋發(fā)訊器發(fā)出的實(shí)際舵角信號(hào)相比較，當(dāng)兩者偏離時(shí)，舵角信號(hào)經(jīng)放大后，根據(jù)偏差方向不同，使換向閥相應(yīng)一側(cè)的電磁線圈通電，于是閥芯從中位向一端偏離，向某側(cè)轉(zhuǎn)舵油缸供油，另側(cè)油缸的油路則由換向閥通回泵的吸口（閉式系統(tǒng)），油缸中的柱塞移動(dòng)，推動(dòng)舵柄和舵葉轉(zhuǎn)動(dòng)。

當(dāng)舵轉(zhuǎn)至反饋發(fā)訊器送回電氣控制系統(tǒng)的實(shí)際舵角信號(hào)與指令舵角信號(hào)相符時(shí)，換向閥電磁線圈斷電，閥芯回到中位，泵的排油經(jīng)換向閥卸荷，通轉(zhuǎn)舵油缸的油路被封閉，舵葉停在與指令舵角相符的舵角。當(dāng)指令舵角偏離實(shí)際舵角的方向相反時(shí)，換向閥的另一側(cè)線圈通電，閥芯偏離的方向及轉(zhuǎn)舵方向也就相反。

2 故障現(xiàn)象與原因分析

2.1 故障現(xiàn)象描述

某次航行中，左舵機(jī)右泵連續(xù)出現(xiàn)卡舵現(xiàn)象，使右泵無法正常使用，給海上航行安全帶來嚴(yán)重影響，故障現(xiàn)象如下：

（1）左舵機(jī)右泵單泵運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)卡舵現(xiàn)象，而當(dāng)左泵單泵運(yùn)行時(shí)卡舵現(xiàn)象消失，并且當(dāng)雙泵運(yùn)行時(shí)設(shè)備同樣運(yùn)行正常。（2）遙控左舵機(jī)右泵單泵運(yùn)行時(shí)存在卡舵現(xiàn)象，機(jī)旁操舵同樣存在卡舵現(xiàn)象。（3）遙控左舵機(jī)右泵單泵運(yùn)行，當(dāng)向右打舵時(shí)，設(shè)備運(yùn)行正常，而當(dāng)向左打舵時(shí)，卡舵現(xiàn)象出現(xiàn)；在機(jī)旁操舵時(shí)，工況相同。

2.2 原因分析

2.2.1 主泵不供油 如果主泵出現(xiàn)故障，例如損壞或者轉(zhuǎn)動(dòng)受阻，不能正常供油，會(huì)發(fā)生卡舵現(xiàn)象。人員首先將故障原因定位在左舵機(jī)右機(jī)組，對(duì)左舵機(jī)右泵進(jìn)行詳細(xì)地檢查，檢查發(fā)現(xiàn)右泵可以正常啟動(dòng)，并且啟動(dòng)后油壓正常。

2.2.2 主油路中混有氣體 主油路中混有較多氣體，即使在機(jī)旁操舵也會(huì)存在卡舵現(xiàn)象。系統(tǒng)內(nèi)空氣來源可能有：充液或檢修后放氣不徹底，或工作油箱液位過低或補(bǔ)油壓力太低，以及泵吸入氣體，或從系統(tǒng)漏泄處或油缸密封處吸入空氣。經(jīng)對(duì)系統(tǒng)放氣處理之后，并檢查工作油箱油位正常，但設(shè)備在運(yùn)行一段時(shí)間之后，左舵機(jī)右泵卡舵現(xiàn)象再次出現(xiàn)。

2.2.3 主油路堵塞 主油路堵塞，例如主油路回油濾網(wǎng)臟堵，導(dǎo)致操舵時(shí)油壓變化不正常，也會(huì)發(fā)生舵機(jī)卡舵現(xiàn)象。人員對(duì)右泵主油路回油濾網(wǎng)進(jìn)行了檢查更換，發(fā)現(xiàn)在操舵時(shí)，油壓變化正常，故障仍存在。

2.2.4 遙控系統(tǒng)失靈 舵機(jī)的遙控系統(tǒng)失靈，也會(huì)發(fā)生卡舵現(xiàn)象。對(duì)遙控系統(tǒng)的絕緣、相關(guān)觸頭及換向器進(jìn)行了詳細(xì)地檢測(cè)，使用專業(yè)工具檢測(cè)了相關(guān)設(shè)備的電流、電壓，結(jié)果顯示舵機(jī)遙控系統(tǒng)正常可靠。

2.2.5 組合閥損壞 組合閥包括先導(dǎo)閥與三位四通閥，如果在液壓油中混有雜質(zhì)，油液長(zhǎng)期進(jìn)出，會(huì)對(duì)組合閥的閥芯及密封墊圈造成磨損，進(jìn)而閥芯動(dòng)作不到位，或者先導(dǎo)閥控制油路油壓建立不起來，這些都會(huì)導(dǎo)致卡舵現(xiàn)象的發(fā)生。我們對(duì)三位四通閥進(jìn)行了拆檢，發(fā)現(xiàn)三位四通閥閥芯控制油路處有細(xì)微的鐵絲存在，對(duì)其進(jìn)行清除，并對(duì)換向閥進(jìn)行了清潔擦拭，故障短暫消失。

當(dāng)舵機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，卡舵現(xiàn)象再次出現(xiàn)。針對(duì)遙控操舵工況與機(jī)旁操舵工況相同的情形，對(duì)控制向右打舵的先導(dǎo)閥進(jìn)行了拆檢，由于先導(dǎo)閥無法通過肉眼觀察判斷其是否損壞，為了使故障盡快得到解決，我們對(duì)這個(gè)先導(dǎo)閥進(jìn)行了換新，換好后再次對(duì)舵機(jī)進(jìn)行了調(diào)試，設(shè)備運(yùn)行正常。截止當(dāng)前，舵機(jī)一直工況良好，左舵機(jī)右泵卡舵故障得到排除。

2.3 故障定位

經(jīng)對(duì)換下來的先導(dǎo)閥拆檢，對(duì)可能引起故障的原因分析如下：（1）先導(dǎo)閥墊圈損壞 導(dǎo)致密封不嚴(yán)，電磁閥接收到信號(hào)動(dòng)作時(shí)，控制油路油壓建立不起來，三位四通換向閥不動(dòng)作或者動(dòng)作不到位，出現(xiàn)卡舵現(xiàn)象。（2）液壓油中存在雜質(zhì) 長(zhǎng)期使用這種液壓油導(dǎo)致先導(dǎo)閥的閥芯與閥體磨損嚴(yán)重，電磁閥接收到指令動(dòng)作時(shí)，容易出現(xiàn)先導(dǎo)閥閥芯動(dòng)作不到位的現(xiàn)象，導(dǎo)致控制油路泄漏，油壓建立不起來，進(jìn)而導(dǎo)致三位四通換向閥動(dòng)作不到位，出現(xiàn)卡舵現(xiàn)象。

3 舵機(jī)管理的注意事項(xiàng)

針對(duì)以上的原因分析，為有效避免舵機(jī)出現(xiàn)類似故障，確保海上期間舵機(jī)設(shè)備穩(wěn)定可靠運(yùn)行，在以后的舵機(jī)管理中應(yīng)注意以下事項(xiàng)。

3.1 加強(qiáng)值班巡視

值班巡視中，重點(diǎn)關(guān)注以下事項(xiàng)，出現(xiàn)異常及時(shí)處理。工作油箱中的油位應(yīng)保持在油位計(jì)顯示范圍的2/3左右，最合適的油溫是30～50 ℃。在主油路中，主泵排出側(cè)油壓應(yīng)不高于說明書標(biāo)定的最大工作油壓，而主泵吸入側(cè)的油壓，則應(yīng)不低于由補(bǔ)油條件（閉式系統(tǒng)）或吸油條件（開式系統(tǒng)）所確定的正常數(shù)值。泵和電動(dòng)機(jī)等不應(yīng)有過熱現(xiàn)象，軸承部位的溫度一般比油溫高10～20 ℃為正常。使用中應(yīng)檢查各放氣閥、旁通閥和截止閥以及各固定、連接螺帽，防止因振動(dòng)而離開正確位置或松動(dòng)。

3.2 定期維護(hù)保養(yǎng)

SR型舵機(jī)使用說明書上明確標(biāo)明了設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)的項(xiàng)目及時(shí)間間隔，應(yīng)嚴(yán)格按照要求進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。運(yùn)行中注意濾器前后壓差，及時(shí)更換濾芯。油缸柱塞等滑動(dòng)表面應(yīng)保持清潔，定期澆涂適量工作油。另外，必要時(shí)測(cè)量轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)各摩損部位的間隙、校準(zhǔn)、調(diào)試安全閥或其他液壓控制閥。電氣方面應(yīng)定期測(cè)量絕緣，檢查和清潔觸頭、換向器，檢查防止各接頭松動(dòng)。

4 結(jié)語(yǔ)

舵機(jī)作為船舶控制航向的設(shè)備，對(duì)保證船舶的海上航行安全起著至關(guān)重要的作用，本文通過排除解決困擾該船的舵機(jī)卡舵問題，找到問題的癥結(jié)所在，其面對(duì)故障的處理流程、排除方法對(duì)今后類似故障的應(yīng)對(duì)有很好的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 費(fèi)千.船舶輔機(jī)[M].大連海事大學(xué)出版社，1998.endprint