某船舵機液壓系統故障原因及排除

張 明(青島前進船廠，山東 青島 266001)

某船舵機液壓系統故障原因及排除

張 明
(青島前進船廠，山東 青島 266001)

某船舵機修后試驗時，液壓系統出現了很多故障，基于對該系統了解的基礎上結合修理經驗，對故障原因作出了準確的分析和判斷，并采取相應的修理措施，最后各故障均順利解決。

舵機；液壓系統；故障；排除

船舶為了維持或改變航向，保證機動性，都裝有舵機裝置。船舶舵機主要有電動舵機和液壓舵機2種，電動舵機不能很好地緩沖風浪對舵葉的沖擊，而液壓舵機就能很好地避免風浪的沖擊，液壓舵機還具有等功率條件下承載能力大、可實現無級變速、功率范圍廣的特點，轉舵轉矩少則幾十千牛米，大則幾百千牛米，所以液壓舵機應用最多。但是液壓系統元件制造精度高，閥件種類繁多，內部結構復雜，因此液壓系統出現故障時不易檢查和排除。某船舵機修理后，液壓系統頻繁出現故障。因該舵機液壓系統在很多船上都采用，屬于典型的舵機液壓系統，排除故障經過具有實際意義。

1 舵機液壓系統結構及原理

該船舵機液壓系統主要組成參見圖1，其動力元件為一臺軸向變量柱塞泵和一臺齒輪泵，分別提供主壓力和控制壓力；油路分主油路和控制油路，主油路中的閥件有主溢流閥、2個液控單向閥液壓鎖、防浪溢流閥和單向節流閥等，控制油路中的閥件有副溢流閥，主油路的換向是通過電液換向閥來實現的；執行元件為往復式液壓缸。

1-軸向柱塞變量泵(主泵)；2-齒輪泵(副泵)；3-副油路溢流閥；4-主油路溢流閥；5-液控單向閥(2個組合為液壓鎖)；6-防浪溢流閥；7-液壓缸;8-單向節流閥；9-電液換向閥(電磁閥+液動閥)。圖1 某船舵機液壓系統原理圖

電液換向閥是由電磁換向閥和液動換向閥組合而成的，電磁換向閥用來改變控制壓力油的流動方向，起先導閥的作用，液動換向閥是用來實現主油路液壓油的換向，是主換向閥；當電磁閥的一端接收到電信號后，電磁閥開始動作，使控制壓力油按預期的方向流動去推動液動換向閥閥芯動作，液動換向閥閥芯動作后，主油路按相應的方向給舵機液缸供油，從而推動舵桿轉動。當電磁閥另一側接收到電信號后，作用原理相同，改變液壓缸活塞桿方向，從而改變船的航向。

明白了該系統各元件的功用和特性后，當系統出現故障就會迎刃而解。該船修后試驗時，出現了多個故障，現就直接影響舵機性能的4個故障進行描述和分析。

2 故障現象分析及排除方法

2.1舵只能向一個方向轉動

首先試驗的是右泵組液壓系統。剛開始向左右方向轉舵都基本正常，但是還存在噪聲大、漏油等問題，小問題排除后，舵卻出現了只往一個方向轉而不能向另一個方向轉的故障，而且是沒有換向指令的情況下，只要啟動泵組就轉舵。故障出現后首先查看電信號，左右方向操舵時，電磁閥指示燈跟著左右閃爍變化，不操舵時，指示燈不亮，說明電信號沒問題，一定是液壓系統故障。首先想到的是電液換向閥閥芯卡死在一側不動作，而該閥上面提到過是由2個閥疊加而成，有2個閥芯。我們先取下電磁閥頭，檢查電磁閥閥芯，發現無卡滯現象，然后又打開液動閥端蓋，發現一端的復位彈簧斷裂，液動閥閥芯兩端各有一個復位彈簧，當一側彈簧斷裂后，閥芯將偏向另一側，使主油路接通，所以只要啟動泵組，舵就開始轉向。然后找到一個備用彈簧裝復，再次試驗，該故障消失。

2.2轉舵時左右方向的時間不一樣

該故障還是右泵系統的。上述故障排除后，需要測量轉舵時間，從左滿舵至右滿舵所用時間和右滿舵至左滿舵時間差5 s左右，左右方向轉滿舵時間差一兩秒屬于正常，但是差5 s及以上是不符合要求的，一定是系統存在問題。一般來說轉舵時間直接和變量泵的變量機構有關，該泵是手動變量機構，調好后鎖緊是不會發生變化的，出現左右舵時間不一樣真令人費解。經過考慮，突然想到我們剛剛更換了電液換向閥中的液動換向閥復位彈簧，問題應該出在這里。因為液動閥的閥芯在換向動作時在控制液壓油的推動下要克服一側復位彈簧的阻力，當時液動閥一端使用原來的彈簧，另一端換了一個新的彈簧，二者的自由長度和彈力肯定不同，在相同的控制油壓力作用力下，復位彈簧需要相同的阻力使閥芯保持在一個新的平衡位置。由于新舊彈簧彈力不同，閥芯在控制油壓和彈簧反作用力保持平衡狀態后，彈簧的變形量就不同，即閥芯在往左和往右換向時，移動的距離不一樣，導致了換向閥內部進、出油口的開度不同，最后導致左、右方向轉舵時間不一樣。按此思路分析后把另一個舊彈簧也換新，問題得以解決。

2.3左舵不動作

試驗左泵系統時，剛開始，操舵時電磁閥左右信號指示燈都相應閃爍，舵機執行機構就是沒有動作，手動推動電磁閥頂桿(電磁閥帶手動功能)還是不能轉舵。出現這種故障，一是主油路無壓力或壓力低，主壓力引起的可能性不大，從主泵回油口觀察油量正常；二是主換向閥不動作，主換向閥不動作可由3個原因引起：①電信號；②控制壓力低；③2個閥芯任何一個卡住。電信號沒問題因為操舵時指示燈會左右閃爍，換向閥卡住可能性也不大，因為修前試驗正常的，這次修理也沒拆過。那么控制壓力低或沒壓力應該是主要的原因，控制壓力是副泵提供的，用手摸了一下輔助泵外殼，感覺溫度偏高，應該是副泵不排油，打開副泵出口果然沒油。副泵是齒輪泵結構簡單，油箱到副泵進口只有一根管子。首先檢查泵進口是否密封不良，拆下進口油管換了密封墊，還是不排油，最后把副泵拆回車間分解檢查，拆開后發現泵端蓋密封采用了 “樂泰598”密封膠，該膠密封效果類似橡膠密封墊，密封層很厚，導致泵的端面間隙太大，導致泵自吸能力差，抽不上油柜的液壓油。修理后再次裝船試驗，副泵開始抽油，故障隨之消除。

2.4航行試驗時發現跑舵現象

該船航行試驗時, 出現了在大舵角跑舵現象，就是舵在大的舵角下不能停住，一般是向零位方向變化。出現跑舵主要原因是液壓鎖(2個液控單向閥)鎖不住液缸內的液壓油，在大舵角或高速航行情況下，舵葉迎水面承受很大的海水推力，舵葉就會向零位方向轉動，出現跑舵故障。當時判斷是液壓鎖鎖不住，但在海上航行試驗時時間不夠沒做相應檢查。試航回來后，把液壓鎖單向閥打開，檢查液壓鎖的2個單向閥密閉情況，發現其中一個單向閥的壓緊彈簧盤松動，該單向閥閥芯已不能緊緊地壓在閥座上，同時把閥芯壓痕稍光車了一點，然后把彈簧盤安裝到位并固定。再次試驗，問題得以解決。印證了該跑舵故障是由液壓鎖鎖不住的原因造成的。

3 結束語

要修理調試液壓系統或設備，首先要看明白液壓系統原理圖或已經了解所修系統的原理，然后對照實物，進行分析，知道每個元件的功能和作用。當出現故障時，才能針對性地對相關元件進行排查。有時一個故障現象可由多個元件引起，那么在排故時應仔細分析哪些元件異常時會導致已發的故障，然后按各元件引起故障的可能性大小，由大到小由簡到繁的原則和次序去排查。當遇到所修的液壓系統沒有原理圖時，一定要抓住主線：動力元件→管路、閥件、控制元件→執行元件，其中油路一般還分主油路和控制油路。如果不明確系統各元件的功能，不能按上述主線把所修的液壓系統理出頭緒，那么出現故障后的確難以做出準確判斷。

液壓系統種類繁多，在平時的修理工作中，要注意知識的積累，做到修理過的設備力求明白，下次出現故障時才能輕松地解決。復雜的系統都是由基本的元件組合而成，平時必須注重簡單的、基礎的知識積累，才能應對復雜多變的艦船裝備的保障修理任務。

Many faults appeared on the hydraulic system after the repair for the rudder of a ship.Based on the understanding and experience,the precise analysis and judgement were given to the fault cause.Some corresponding measures were adopted to eliminate the fault smoothly.

rudder;hydraulic system;fault;eliminate

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.02.011

張 明(1973-)，男，山西朔州人，工程師，大學本科，主要從事船舶輪機動力裝置修理技術工作。

2014-11-25