SRP2500A型舵槳控制系統(tǒng)典型故障分析

張 潔，王威超

(青島前進(jìn)船廠，山東 青島 266001)

該船配置SRP2500A型舵槳裝置，控制系統(tǒng)主要包括操縱面板、中央控制箱、氣控閥箱、調(diào)速器及主機(jī)等。遙控系統(tǒng)通過駕駛室操縱面板上的左、右控制手柄控制主機(jī)加、減速，駕駛室操縱面板上的控制手柄發(fā)出主控指令，送給機(jī)艙中央控制器處理，輸出轉(zhuǎn)速控制信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)主機(jī)調(diào)速裝置調(diào)節(jié)主機(jī)轉(zhuǎn)速。

1 舵槳裝置控制系統(tǒng)組成和工作原理

該船配置2臺(tái)6DKM-28型柴油機(jī)主機(jī)，柴油機(jī)單機(jī)額定功率1 912 kW，額定轉(zhuǎn)速為750 r/min。主機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主要包括駕駛室主機(jī)控制手柄、機(jī)艙舵槳中央控制箱、主機(jī)機(jī)旁控制箱、主機(jī)氣控閥箱、主機(jī)調(diào)速裝置及柴油機(jī)本體等，主機(jī)調(diào)速系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 主機(jī)調(diào)速系統(tǒng)框圖

機(jī)艙內(nèi)通過機(jī)旁控制箱上的控制權(quán)選擇開關(guān)將主機(jī)控制權(quán)轉(zhuǎn)換為駕駛室后，通過駕駛室的主機(jī)控制手柄可進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制。遙控狀態(tài)下推動(dòng)主機(jī)控制手柄，齒輪聯(lián)動(dòng)控制手柄后的精密電位器，輸出0～10 V的主控指令，主控指令送給舵槳中央控制箱內(nèi)的可編程控制器進(jìn)行綜合處理，對(duì)應(yīng)輸出4～20 mA的電流信號(hào)，控制氣控閥箱內(nèi)的電空轉(zhuǎn)換閥，電空轉(zhuǎn)換閥輸出壓力為0.093～0.373 MPa的控制空氣，不同的氣壓推動(dòng)主機(jī)調(diào)速裝置為柴油機(jī)提供不同的燃油供給量，最終控制主機(jī)轉(zhuǎn)速。

遙控狀態(tài)下主機(jī)接排,首先需將離合器自動(dòng)控制按鈕按下，控制手柄推到接排位置，手柄接排限位開關(guān)動(dòng)作，動(dòng)作信號(hào)發(fā)送給舵槳中央控制箱內(nèi)可編程控制器，中央控制箱輸出加速指令使主機(jī)轉(zhuǎn)速微上升，舵槳中央控制箱監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測柴油機(jī)當(dāng)前的轉(zhuǎn)速信號(hào)，將轉(zhuǎn)速信號(hào)與程序內(nèi)接排設(shè)定值比較來判斷是否可以接排。

不同的船型和主機(jī)對(duì)應(yīng)的主機(jī)接脫排轉(zhuǎn)速不同，而主機(jī)轉(zhuǎn)速的高低反映了主機(jī)輸出功率大小：主機(jī)轉(zhuǎn)速過低時(shí)，在接排瞬間主機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩小于接排啟動(dòng)的最小轉(zhuǎn)矩，會(huì)導(dǎo)致接排失敗甚至主機(jī)被“憋?！?；主機(jī)轉(zhuǎn)速過高時(shí)，在接排時(shí)會(huì)加速摩擦片和軸系的損耗。

2 典型故障分析排除

2.1 故障現(xiàn)象

主機(jī)機(jī)旁啟動(dòng)，穩(wěn)定運(yùn)行在怠速400 r/min后控制權(quán)轉(zhuǎn)至駕駛室，在駕駛室進(jìn)行遙控接排，左機(jī)可正常接排，接排到位指示燈亮起；右機(jī)接排無動(dòng)作，接排指示燈無反應(yīng)，同時(shí)出現(xiàn)遙控手柄推到最大轉(zhuǎn)速時(shí)、轉(zhuǎn)速無法達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)速(750 r/min)的現(xiàn)象。

2.2 故障分析

右主機(jī)控制手柄在推到接排位置時(shí)，觀察轉(zhuǎn)速表，發(fā)現(xiàn)主機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)]有相應(yīng)上升，舵槳艙內(nèi)控制接排的氣動(dòng)裝置無動(dòng)作，氣胎離合器無動(dòng)作，根據(jù)遙控調(diào)速原理及接排流程進(jìn)行信號(hào)檢查，相關(guān)檢查情況如下。

1)控制手柄檢查?？刂剖直饕墒直陨頇C(jī)械結(jié)構(gòu)、接排限位開關(guān)、調(diào)速電位器等組成。推動(dòng)控制手柄檢查接排限位開關(guān)動(dòng)作正常，開關(guān)量信號(hào)可正常輸出到舵槳中央控制箱內(nèi)可編程控制器；根據(jù)自身阻值的變化，調(diào)速電位器可對(duì)應(yīng)輸出電壓信號(hào)到可編程控制器模擬量模塊，輸出電壓信號(hào)檢測正常。手柄位置對(duì)應(yīng)調(diào)速電位器輸出電壓數(shù)據(jù)見表1。

表1 手柄位置對(duì)應(yīng)調(diào)速電位器輸出電壓數(shù)據(jù) V

舵槳中央控制箱內(nèi)可編程控制器根據(jù)手柄上調(diào)速電位器輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的4～20 mA信號(hào)，控制主機(jī)氣控閥箱內(nèi)的電空轉(zhuǎn)換閥(E/P閥)動(dòng)作。

來回操作控制手柄，將其在最低轉(zhuǎn)速位置、合排位置、最高轉(zhuǎn)速位置重復(fù)動(dòng)作檢測舵槳可編程控制器輸出到主機(jī)氣控閥箱的電流值及相應(yīng)主機(jī)轉(zhuǎn)速，手柄位置與E/P閥接收電流及對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速對(duì)照表見表2。

表2 手柄位置與E/P閥接收電流及對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速對(duì)照表

2)E/P閥動(dòng)作情況檢查。舵槳中央控制箱內(nèi)可編程控制器輸出4～20 mA的電流信號(hào)給主機(jī)氣控閥箱內(nèi)電空轉(zhuǎn)換閥，電流大小控制閥的開度大小，實(shí)現(xiàn)控制主機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的變化，調(diào)速氣壓與主機(jī)轉(zhuǎn)速之間理論值對(duì)應(yīng)關(guān)系圖如圖2所示。

圖2 調(diào)速氣壓與主機(jī)轉(zhuǎn)速之間理論值對(duì)應(yīng)關(guān)系圖

操作控制手柄，觀察E/P閥動(dòng)作狀態(tài)，閥門動(dòng)作正常，手柄位置與E/P閥輸出氣壓間實(shí)際對(duì)應(yīng)關(guān)系見表3。氣壓隨閥門的開度大小變化而變化，右主機(jī)轉(zhuǎn)速并未隨著氣壓的變化而變化，將右主機(jī)控制手柄推到最大轉(zhuǎn)速位置時(shí)，右主機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速只有700 r/min，無法達(dá)到750 r/min。

表3 手柄位置E/P閥輸出氣壓對(duì)照表 MPa

3)轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)檢測。對(duì)舵槳控制系統(tǒng)輸入主機(jī)模擬轉(zhuǎn)速信號(hào)，模擬主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)測舵槳中央控制箱內(nèi)可編程控制器接收到的主機(jī)轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)，信號(hào)傳輸通道正常，接收到的4～20 mA信號(hào)正常。駕駛室操縱控制手柄接排，同時(shí)不斷調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速模擬信號(hào)，反復(fù)試驗(yàn)確認(rèn)右主機(jī)在轉(zhuǎn)速410 r/min至500 r/min時(shí)，是否可以正常接排。實(shí)際啟動(dòng)主機(jī)，監(jiān)測兩主機(jī)在手柄推動(dòng)到接排位置時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，發(fā)現(xiàn)在接排位置時(shí)，左主機(jī)轉(zhuǎn)速為422 r/min，右主機(jī)轉(zhuǎn)速只有403 r/min，導(dǎo)致右主機(jī)無法正常接排。

2.3 故障排除

主控信號(hào)正常、電空轉(zhuǎn)換閥信號(hào)正常，柴油機(jī)未正常供油導(dǎo)致接排位置轉(zhuǎn)速無上升，判斷右主機(jī)因?yàn)檎{(diào)速器供油連桿部分匹配問題導(dǎo)致調(diào)速過程無法正常執(zhí)行，接排失敗。重新標(biāo)定右主機(jī)調(diào)速器，操作控制手柄接排，主機(jī)轉(zhuǎn)速上升至420 r/min，接排成功。

使其接排轉(zhuǎn)速符合正常情況，同時(shí)使控制手柄達(dá)到最大轉(zhuǎn)速位置，此時(shí)電空轉(zhuǎn)換閥開到最大限制氣壓位置，調(diào)整調(diào)速器油門連桿伸縮長度和匹配角度，使控制手柄最大位置時(shí)主機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值750 r/min，故障排除。

3 結(jié)束語

SRP2500A型舵槳控制系統(tǒng)中，控制手柄發(fā)出的主控信號(hào)的重要性毋庸置疑。在氣控閥箱中，電信號(hào)與氣壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換是劃分故障范圍的關(guān)鍵點(diǎn)，如果對(duì)應(yīng)主控轉(zhuǎn)速信號(hào)的氣壓正常，則故障為柴油機(jī)調(diào)速器方向；如果此時(shí)輸出的氣壓異常，則可由電空轉(zhuǎn)換閥逆推，通過測量進(jìn)一步判斷故障點(diǎn)。

關(guān)于SRP2500A型舵槳控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的故障，通常可首先確定控制手柄在最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速的位置時(shí)，其輸出的信號(hào)在程序設(shè)定的范圍內(nèi)，否則會(huì)出現(xiàn)“隨動(dòng)速度故障”，導(dǎo)致無法正常加減速；其次控制手柄輸出的主控轉(zhuǎn)速信號(hào)到受控端電空轉(zhuǎn)換閥時(shí)，要滿足能達(dá)到對(duì)應(yīng)的氣壓設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速在最大和最小限值內(nèi)可控，否則相應(yīng)的主機(jī)轉(zhuǎn)速將無法達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)速?？刂剖直骺刂噶钶p易不可改動(dòng)，一經(jīng)改動(dòng)需將后續(xù)信號(hào)重新進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定。