某沿海貨輪舵機(jī)“跑舵”現(xiàn)象探析

范承生

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

關(guān)鍵詞：船舶;液壓舵機(jī);跑舵;故障分析;排除;預(yù)防措施

引言

舵機(jī)是保持或改變船舶航向，保證船舶安全航行的重要設(shè)備。目前，絕大多數(shù)的船舶采用液壓舵機(jī)。液壓舵機(jī)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(jī)。

該沿海貨輪自廣州駛往南京港，在航行途中發(fā)現(xiàn)舵機(jī)有“跑舵”現(xiàn)象但仍能維持航行。當(dāng)該輪行駛至南京龍?zhí)督鏁r(shí)，在駕駛員無操舵行為的情況下，突然原地滿舵調(diào)轉(zhuǎn)船頭，所幸當(dāng)時(shí)附近無其他船舶航行，沒有造成嚴(yán)重的船損事故。

1.舵機(jī)電液伺服系統(tǒng)的組成和工作原理分析

該貨輪舵機(jī)的電液伺服系統(tǒng)原理圖如圖1所示，系統(tǒng)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(jī)電液伺服系統(tǒng)具有左右兩套液壓回路，結(jié)構(gòu)完全相同。在不同工況下，既可以單機(jī)工作，也可以雙機(jī)組并聯(lián)工作。單機(jī)工作時(shí)，液壓油由油箱經(jīng)粗濾器F1過濾后，被油泵P1吸入，加壓后的壓力油經(jīng)精濾器F2進(jìn)一步過濾，清潔的液壓油進(jìn)人串接的電液伺服閥。

當(dāng)電液伺服閥收到來自操舵裝置的控制電信號(hào)時(shí)，電液伺服閥的閥芯產(chǎn)生移動(dòng)，使輸出的液壓油進(jìn)人油缸C，推動(dòng)活塞和活塞桿產(chǎn)生位移，從而推動(dòng)轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)，使舵葉轉(zhuǎn)動(dòng)。

舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向及舵角由操舵裝置給定的信號(hào)確定，當(dāng)舵機(jī)舵角轉(zhuǎn)到位時(shí)，控制信號(hào)與反饋信號(hào)的偏差為零，放大器沒有輸出信號(hào)，電液伺服閥回到零位（即中間位置），舵機(jī)便停止在被控制的位置上。液壓系統(tǒng)的壓力大小由溢流閥YR1確定。此外，當(dāng)油箱液位低于某一規(guī)定值時(shí)，液位繼電器KY1接通報(bào)警，提示液壓系統(tǒng)泄漏或油液自然損耗。當(dāng)精濾器F2進(jìn)出口壓力差大于0.35 MPa時(shí)，差壓繼電器KPl接通報(bào)警，提示精濾器濾芯堵塞，需要清洗或更換濾芯。

圖1 ?舵機(jī)電液伺系統(tǒng)原理圖

C-油缸;D-電動(dòng)機(jī);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(jī)“跑舵”現(xiàn)象的故障分析

這種舵機(jī)電液伺系統(tǒng)，出現(xiàn)在駕駛員無操舵行為的情況下，突然原地滿舵調(diào)轉(zhuǎn)船頭，“跑舵”現(xiàn)象。說明舵機(jī)油缸活塞兩側(cè)壓力不平衡。其原因是液壓系統(tǒng)密封情況不良，如油箱、管路接頭、閥等泄露嚴(yán)重，主油路鎖閉不嚴(yán)等;整個(gè)操作裝置液壓油供應(yīng)不足，液壓系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)入太多的空氣。

該舵機(jī)經(jīng)船員自行檢查液壓系統(tǒng)管路所有聯(lián)結(jié)處及濾器等外部可能存在的泄漏點(diǎn)，均無明顯問題。后經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)該舵機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力油柜的油位明顯偏低，而油位偏低的原因是因?yàn)闄C(jī)艙工作人員日常管理不善造成的。檢查舵機(jī)油缸處，發(fā)現(xiàn)有明顯的漏油現(xiàn)象，但沒有及時(shí)排除處理，致使油柜里的油位下降，而該系統(tǒng)回油管出口位置偏高，造成回油進(jìn)入油柜時(shí)產(chǎn)生大量氣泡。另外檢查油柜內(nèi)中間隔板位置，發(fā)現(xiàn)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(jī)油泵進(jìn)入舵機(jī)液壓系統(tǒng)，最后大量聚積于舵機(jī)油缸內(nèi)，氣體在油缸內(nèi)積聚一定量時(shí)形成壓縮空氣。當(dāng)該壓縮空氣的能量超過推舵動(dòng)力時(shí)，即發(fā)生了無人操舵而原地轉(zhuǎn)向的事故。舵機(jī)液壓系統(tǒng)中混有較多氣體，除出現(xiàn)跑舵外，還會(huì)出現(xiàn)滯舵、舵機(jī)有異常噪聲和振動(dòng)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(yù)防措施

為了排除“跑舵”故障當(dāng)時(shí)采取以下措施：更換舵機(jī)液壓油，并提高了動(dòng)力油柜的液位;更換舵機(jī)油缸的密封膠圈，杜絕漏油現(xiàn)象。通過以上措施，經(jīng)過測(cè)試舵機(jī)，排除了故障，舵機(jī)恢復(fù)了正常工作。為避免今后再次出現(xiàn)這種故障，建議該論進(jìn)廠修理時(shí)，降低回油管出口高度，以及降低動(dòng)力油柜分離隔板的高度，起到減少氣泡的產(chǎn)生和將氣泡能徹底分離作用，另外還需重新調(diào)整設(shè)定液位繼電器KY1使其能及時(shí)報(bào)警，避免油位過低的隱患。

為保障船舶安全航行，防止舵機(jī)發(fā)生“跑舵”故障，還需要加強(qiáng)舵機(jī)的日常維護(hù)保養(yǎng)，采用必要的預(yù)防措施。

3.1經(jīng)常檢查舵機(jī)液壓系統(tǒng)的密封性能

舵機(jī)舵葉的轉(zhuǎn)動(dòng)是依靠油缸內(nèi)液壓油傳遞的液壓力來實(shí)現(xiàn)的。所以，要維持液壓舵機(jī)正常工作，液壓系統(tǒng)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(tǒng)的密封性能的好壞對(duì)舵機(jī)的正常工作至關(guān)重要。輪機(jī)員在檢查舵機(jī)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意觀察舵機(jī)表面和內(nèi)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(jī)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏，應(yīng)查明原因，及時(shí)排除。

3.2經(jīng)常檢查液壓油的情況

液壓油是液壓舵機(jī)傳遞動(dòng)力的工作介質(zhì)，是保持液壓舵機(jī)良好性能的保證。經(jīng)常檢查液壓油的狀況，如油壓、油溫、油位和油的品質(zhì)等。

舵機(jī)液壓系統(tǒng)的油壓，在主油路中，主泵排出側(cè)油壓不高于說明書指定的最大工作油壓，主泵吸入側(cè)的油壓，不低于由補(bǔ)油條件或吸油條件所確定的正常數(shù)值。輔油路中油壓應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。油壓表閥平時(shí)應(yīng)保持關(guān)閉，只在檢查時(shí)打開。另外，值班時(shí)要經(jīng)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(zhì)或金屬屑，應(yīng)及時(shí)清洗或更換濾芯。

液壓系統(tǒng)的工作油溫應(yīng)該在規(guī)定范圍內(nèi)，一般為10～65℃。當(dāng)油溫超過70℃時(shí)，油液的氧化變質(zhì)速度顯著加快，應(yīng)停止工作，查明原因，加以解決。

另外，輪機(jī)員值班時(shí)，要經(jīng)常檢查工作油箱中的油位，保持在油位計(jì)顯示在規(guī)定范圍內(nèi)。如果油位過高或過低，應(yīng)該仔細(xì)檢查是否有漏油處或進(jìn)入過多的水，然后進(jìn)行處理。

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

隨著船舶科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制監(jiān)控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于船舶舵機(jī)上，如舵機(jī)上采用低油位報(bào)警系統(tǒng)、高油溫報(bào)警系統(tǒng)、油壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)濾器前后壓差等措施，大大減輕輪機(jī)人員的工作量，同時(shí)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(jī)人員要充分利用舵機(jī)自動(dòng)控制監(jiān)控系統(tǒng)，管理使用好液壓舵機(jī)，為船舶的安全航行提供充分的保障。

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