一起舵機(jī)故障的原因分析

文/ 寧波海事局 徐紅兒

一起舵機(jī)故障的原因分析

文/ 寧波海事局 徐紅兒

從一起舵機(jī)故障引發(fā)舵機(jī)失控的事故出發(fā)，研究該系列舵機(jī)的工作原理，分析事故發(fā)生的根本原因，提出對(duì)機(jī)務(wù)管理的看法，以防止類(lèi)似事故再次發(fā)生。

船舶；舵機(jī)；事故；機(jī)務(wù)

一、故障情況

2009年12月19日11：50左右，希臘籍散貨船“ALTAIR”號(hào)從舟山開(kāi)航駛往南京。在離開(kāi)舟山出港備車(chē)航行期間，機(jī)艙兩臺(tái)舵機(jī)均處于運(yùn)行狀態(tài)，并由駕駛臺(tái)進(jìn)行手動(dòng)操舵。突然，駕駛臺(tái)值班水手發(fā)現(xiàn)舵機(jī)失控，無(wú)論是在隨動(dòng)操縱位還是在非隨動(dòng)操縱位均不能產(chǎn)生任何舵效，并且駕駛臺(tái)和機(jī)艙均無(wú)任何舵機(jī)故障報(bào)警顯示。后經(jīng)機(jī)艙人員檢查發(fā)現(xiàn)，1號(hào)舵機(jī)主油泵與電馬達(dá)之間的聯(lián)軸節(jié)脫離。在切斷1號(hào)舵機(jī)主油泵電源后，利用2號(hào)舵機(jī)主油泵運(yùn)轉(zhuǎn)后恢復(fù)正常操舵。但由于當(dāng)時(shí)船速較快，還是未能阻止擦碰，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

二、事故原因分析

1. 舵機(jī)控制系統(tǒng)的原理

為什么舵機(jī)的聯(lián)軸節(jié)脫離就會(huì)導(dǎo)致舵機(jī)操縱失控呢？要分析判斷設(shè)備故障的原因，首先要了解該設(shè)備的工作原理，才能做到有的放矢。該船舵機(jī)控制系統(tǒng)的原理參見(jiàn)電器控制圖1、圖2、圖3。該船舵機(jī)型號(hào)為KAWASAKI electric hydraulic steering gear。首先，在駕駛臺(tái)或舵機(jī)房按下啟動(dòng)按鈕3C（見(jiàn)圖1），繼電器④有電，保持繼電器（keep relay）4 c c （見(jiàn)圖2）有電，導(dǎo)致03回路（見(jiàn)圖1）中的4C觸頭閉合，接觸器88S有電，伺服馬達(dá)M1運(yùn)轉(zhuǎn)，后經(jīng)延時(shí)繼電器T1延時(shí)，使05回路中的主接觸器8 8 有電，主馬達(dá)M2有電，主泵運(yùn)轉(zhuǎn)。由于主泵為變量變向油泵，伺服油泵為定量定向油泵，駕駛臺(tái)的隨動(dòng)和非隨動(dòng)操作直接控制差動(dòng)變量機(jī)構(gòu)（LVDT），由伺服油泵產(chǎn)生的油壓一路經(jīng)差動(dòng)變量機(jī)構(gòu)去控制主油泵的排量和方向，另一路經(jīng)卸載電磁閥（unloading device）去控制主油路中的閥體總成（OB），使AC與AV相通、BC與BV相通，舵機(jī)投入正常運(yùn)行狀態(tài)，如圖3所示。

在此，還需對(duì)卸載裝置的功能加以說(shuō)明：在正常情況下，舵機(jī)主油泵運(yùn)行時(shí)卸載裝置（unloading device）同時(shí)得電，卸載電磁閥處于“左”工作位，其控制主油泵出口的主油路處于連通狀態(tài)。只有當(dāng)舵柄運(yùn)行到限位舵角時(shí)，限位開(kāi)關(guān)才會(huì)輸出斷電信號(hào)使卸載裝置失電，卸載電磁閥在自身彈簧作用下處于“右”位，使主油路處于鎖閉狀態(tài)，限制舵柄的繼續(xù)移動(dòng)。當(dāng)然，在主油泵處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，卸載裝置也失電，主油路同樣處于鎖閉狀態(tài)。

在應(yīng)急操舵情況下，只要將卸載裝置上的按鈕（button）推入并鎖住，然后通過(guò)扭矩馬達(dá)（torque motor）上的控制旋鈕（knob）進(jìn)行左右擺動(dòng)，即可達(dá)到應(yīng)急操舵的目的。

2. 事故發(fā)生的深層次原因

在了解舵機(jī)控制原理后，再來(lái)分析事故發(fā)生的深層次原因：該船配有兩套相同的動(dòng)力執(zhí)行系統(tǒng)，在出港備車(chē)航行期間，兩套操舵動(dòng)力系統(tǒng)均處于運(yùn)行狀態(tài)。由于1號(hào)舵機(jī)主油泵的馬達(dá)聯(lián)軸節(jié)脫離，雖然在駕駛臺(tái)和機(jī)艙均指示舵機(jī)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，但實(shí)際上不能產(chǎn)生油壓；而2號(hào)舵機(jī)主油泵仍處于正常運(yùn)行狀態(tài)，其產(chǎn)生的液壓經(jīng)開(kāi)啟的1號(hào)主油路出口閥回流到1號(hào)舵機(jī)主油泵，油泵成為油馬達(dá)，循環(huán)回流，使舵機(jī)操縱失效。后來(lái)在機(jī)艙切斷1號(hào)舵機(jī)主油泵的電源后，主泵馬達(dá)、伺服油泵馬達(dá)和卸載電磁閥均失電，1號(hào)舵機(jī)主油泵的主油路出口閥體總成（OB）內(nèi)的二位四通電磁閥a受彈簧作用處于左側(cè)位，由于單向止回閥的作用，使得2號(hào)舵機(jī)主油泵產(chǎn)生的油壓不能回流到1號(hào)舵機(jī)主油泵內(nèi)，而只能進(jìn)入相應(yīng)油缸內(nèi)，推動(dòng)舵柄轉(zhuǎn)動(dòng)，船舶在2號(hào)舵機(jī)動(dòng)力執(zhí)行系統(tǒng)工作下正常操舵。

三、對(duì)機(jī)務(wù)管理的看法

該起事故造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，教訓(xùn)是深刻的。我們不妨深入地分析一下，聯(lián)軸節(jié)定位螺絲的松動(dòng)又是因何引起？聯(lián)軸節(jié)定位螺絲松動(dòng)的原因不外乎船體或機(jī)體的震動(dòng)。對(duì)于舵機(jī)裝置的外觀(guān)檢查在公司體系文件的“開(kāi)航前檢查”章節(jié)和舵機(jī)維護(hù)保養(yǎng)說(shuō)明書(shū)中都有明確要求：對(duì)固定部件和活動(dòng)部件應(yīng)作詳細(xì)檢查。通常船員都習(xí)慣于舵機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)而忽略對(duì)這些部件的檢查，導(dǎo)致事故隱患存在，發(fā)展到一定程度就會(huì)爆發(fā)出難以想象的事故。該種案例真的非常少見(jiàn)。在實(shí)踐中，船員應(yīng)嚴(yán)格按照公司體系文件和產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的要求，認(rèn)真檢查設(shè)備和各部件，做到細(xì)致到位，不能流于形式，外觀(guān)檢查也不應(yīng)走馬觀(guān)花。在本起事故的調(diào)查中，我們了解到該船1號(hào)舵機(jī)主電馬達(dá)于2009年6月20日進(jìn)行過(guò)解體，更換了兩個(gè)內(nèi)置軸承。在很大程度上，聯(lián)軸節(jié)定位螺絲的松動(dòng)是由于當(dāng)時(shí)沒(méi)有安裝到位而導(dǎo)致的。從這一點(diǎn)來(lái)看，加強(qiáng)船員的責(zé)任心是船上工作的重中之重。

Analysis on one case of steering gear trouble

XU Hong-er