某沿海貨輪舵機“跑舵”現象探析

范承生

摘要：本文以某沿海貨輪航行途中，舵機有“跑舵”現象為例，闡述了舵機電液伺服系統的組成和工作原理，分析了“跑舵”現象的故障原因，闡述了“跑舵”故障的排除方法和預防措施。

關鍵詞：船舶;液壓舵機;跑舵;故障分析;排除;預防措施

引言

舵機是保持或改變船舶航向，保證船舶安全航行的重要設備。目前，絕大多數的船舶采用液壓舵機。液壓舵機按換向控制方式可分為泵控式和閥控式兩大類。某沿海貨輪采用的是閥控式液壓舵機。

該沿海貨輪自廣州駛往南京港，在航行途中發現舵機有“跑舵”現象但仍能維持航行。當該輪行駛至南京龍潭江面時，在駕駛員無操舵行為的情況下，突然原地滿舵調轉船頭，所幸當時附近無其他船舶航行，沒有造成嚴重的船損事故。

1.舵機電液伺服系統的組成和工作原理分析

該貨輪舵機的電液伺服系統原理圖如圖1所示，系統主要由油箱、濾油器（粗濾器、精濾器）、溢流閥、電液伺服閥和油缸等組成。

該舵機電液伺服系統具有左右兩套液壓回路，結構完全相同。在不同工況下，既可以單機工作，也可以雙機組并聯工作。單機工作時，液壓油由油箱經粗濾器F1過濾后，被油泵P1吸入，加壓后的壓力油經精濾器F2進一步過濾，清潔的液壓油進人串接的電液伺服閥。

當電液伺服閥收到來自操舵裝置的控制電信號時，電液伺服閥的閥芯產生移動，使輸出的液壓油進人油缸C，推動活塞和活塞桿產生位移，從而推動轉舵機構，使舵葉轉動。

舵機轉動方向及舵角由操舵裝置給定的信號確定，當舵機舵角轉到位時，控制信號與反饋信號的偏差為零，放大器沒有輸出信號，電液伺服閥回到零位（即中間位置），舵機便停止在被控制的位置上。液壓系統的壓力大小由溢流閥YR1確定。此外，當油箱液位低于某一規定值時，液位繼電器KY1接通報警，提示液壓系統泄漏或油液自然損耗。當精濾器F2進出口壓力差大于0.35 MPa時，差壓繼電器KPl接通報警，提示精濾器濾芯堵塞，需要清洗或更換濾芯。

圖1 ?舵機電液伺系統原理圖

C-油缸;D-電動機;F1-粗濾器;F2-精濾器;KP1-差壓繼電器;KY1-液位繼電器;YR1-溢流閥

2.舵機“跑舵”現象的故障分析

這種舵機電液伺系統，出現在駕駛員無操舵行為的情況下，突然原地滿舵調轉船頭，“跑舵”現象。說明舵機油缸活塞兩側壓力不平衡。其原因是液壓系統密封情況不良，如油箱、管路接頭、閥等泄露嚴重，主油路鎖閉不嚴等;整個操作裝置液壓油供應不足，液壓系統內進入太多的空氣。

該舵機經船員自行檢查液壓系統管路所有聯結處及濾器等外部可能存在的泄漏點，均無明顯問題。后經過現場檢查發現該舵機系統動力油柜的油位明顯偏低，而油位偏低的原因是因為機艙工作人員日常管理不善造成的。檢查舵機油缸處，發現有明顯的漏油現象，但沒有及時排除處理，致使油柜里的油位下降，而該系統回油管出口位置偏高，造成回油進入油柜時產生大量氣泡。另外檢查油柜內中間隔板位置，發現也同樣位置偏高，因此分離隔板沒有能將氣泡完全隔離，使部分氣泡隨著液壓油吸入舵機油泵進入舵機液壓系統，最后大量聚積于舵機油缸內，氣體在油缸內積聚一定量時形成壓縮空氣。當該壓縮空氣的能量超過推舵動力時，即發生了無人操舵而原地轉向的事故。舵機液壓系統中混有較多氣體，除出現跑舵外，還會出現滯舵、舵機有異常噪聲和振動等故障。此類事故具有重大的安全隱患，故不能掉以輕心，必須徹底根除，以絕后患。

3.“跑舵”故障的排除方法和預防措施

為了排除“跑舵”故障當時采取以下措施：更換舵機液壓油，并提高了動力油柜的液位;更換舵機油缸的密封膠圈，杜絕漏油現象。通過以上措施，經過測試舵機，排除了故障，舵機恢復了正常工作。為避免今后再次出現這種故障，建議該論進廠修理時，降低回油管出口高度，以及降低動力油柜分離隔板的高度，起到減少氣泡的產生和將氣泡能徹底分離作用，另外還需重新調整設定液位繼電器KY1使其能及時報警，避免油位過低的隱患。

為保障船舶安全航行，防止舵機發生“跑舵”故障，還需要加強舵機的日常維護保養，采用必要的預防措施。

3.1經常檢查舵機液壓系統的密封性能

舵機舵葉的轉動是依靠油缸內液壓油傳遞的液壓力來實現的。所以，要維持液壓舵機正常工作，液壓系統要保證不漏油，不漏氣和不積氣，這樣才能有效傳遞液壓力。液壓系統的密封性能的好壞對舵機的正常工作至關重要。輪機員在檢查舵機時，應當注意觀察舵機表面和內表面是否干凈整潔、是否存在油污。油缸，油箱，閥件，油管等處是否漏油。如果舵機液壓系統出現泄漏，應查明原因，及時排除。

3.2經常檢查液壓油的情況

液壓油是液壓舵機傳遞動力的工作介質，是保持液壓舵機良好性能的保證。經常檢查液壓油的狀況，如油壓、油溫、油位和油的品質等。

舵機液壓系統的油壓，在主油路中，主泵排出側油壓不高于說明書指定的最大工作油壓，主泵吸入側的油壓，不低于由補油條件或吸油條件所確定的正常數值。輔油路中油壓應符合設計要求。油壓表閥平時應保持關閉，只在檢查時打開。另外，值班時要經常注意觀察濾油器前后壓差，若壓差過大，說明濾油器里有雜質或金屬屑，應及時清洗或更換濾芯。

液壓系統的工作油溫應該在規定范圍內，一般為10～65℃。當油溫超過70℃時，油液的氧化變質速度顯著加快，應停止工作，查明原因，加以解決。

另外，輪機員值班時，要經常檢查工作油箱中的油位，保持在油位計顯示在規定范圍內。如果油位過高或過低，應該仔細檢查是否有漏油處或進入過多的水，然后進行處理。

液壓油定期取樣抽檢，油箱中的油應根據工作情況定期更換，防止油液用久變質，影響性能。更換新油時，要取樣分析，油品合格后才能更換。更換液壓油要進行轉舵功能試驗。正常后方可進行修后航行試驗。

隨著船舶科學技術的發展，自動控制監控系統廣泛應用于船舶舵機上，如舵機上采用低油位報警系統、高油溫報警系統、油壓監測系統，監測濾器前后壓差等措施，大大減輕輪機人員的工作量，同時也能方便快捷地了解到故障所在，更有利于故障的排除。輪機人員要充分利用舵機自動控制監控系統，管理使用好液壓舵機，為船舶的安全航行提供充分的保障。

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