Rolls—Royce Azimuth舵槳控制系統(tǒng)故障排除方法

李旋

摘 要：本文對羅爾斯-羅伊斯Azimuth舵槳控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理做了簡要分析，并根據(jù)日照港拖輪生產(chǎn)過程中實際發(fā)生的故障案例，分析總結(jié)了Azimuth舵槳控制系統(tǒng)故障的排除方法，具有較大的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：Azimuth舵槳；控制系統(tǒng)；故障排除

中圖分類號：U676.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2017）07-0032-02

日照港集團嵐山港務(wù)有限公司運營的船舶目前全部為全回轉(zhuǎn)拖輪，其中超過一半的拖輪配備了芬蘭羅爾斯羅伊斯公司生產(chǎn)的Azimuth全回轉(zhuǎn)舵槳，以實現(xiàn)拖輪靈活地倒車、平移、原地轉(zhuǎn)舵，滿足協(xié)助大船靠、離、移泊的要求。與一般船舶不同，拖輪擁有兩套相對獨立的舵槳控制系統(tǒng)，且控制系統(tǒng)數(shù)字化、集成化、模塊化程度較高，采用了微控制器及CAN總線通信，相較于PLC和DCS控制系統(tǒng)，CAN總線是一種全數(shù)字化、全分散、全透明、標準化、規(guī)格化的總線，不同傳感器和不同設(shè)備都可以與之連接，改變了過去那種封閉的、集中式的、不靈活的控制體系，由于開放性導致網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的增多，擁有更強大的功能，但更難于發(fā)現(xiàn)故障的原因所在，對維修人員專業(yè)能力要求較高，如何及時準確地發(fā)現(xiàn)并解決舵槳控制系統(tǒng)故障就成為我們維修人員的重中之重。

1 Azimuth舵槳控制系統(tǒng)原理

Azimuth舵槳控制系統(tǒng)由CPU、存儲器、輸入設(shè)備、執(zhí)行機構(gòu)、輸入輸出模塊五個部分組成，由于CPU和存儲器集成在一起，這里用控制器表示，如圖1所示?？刂破魇嵌鏄刂葡到y(tǒng)的大腦，內(nèi)部存儲控制程序，對輸入信號進行處理，發(fā)出控制信號。輸入設(shè)備由控制手柄、開關(guān)、傳感器等設(shè)備組成，輸入信號主要有電流信號和開關(guān)量兩種。SLIO模塊起到中轉(zhuǎn)站的作用，可以雙向聯(lián)通，所有輸入信號必須通過SLIO模塊才可以到達控制器，所有輸出信號也必須通過SLIO模塊才可以到達執(zhí)行機構(gòu)。SLIO模塊可以為單塊，也可以為多塊串聯(lián)，以滿足輸入輸出通道數(shù)量為準。執(zhí)行機構(gòu)主要有繼電器和電磁閥，用以轉(zhuǎn)舵及各類保護。另有一路控制信號與主機轉(zhuǎn)速控制器聯(lián)通，通過控制主機轉(zhuǎn)速來改變螺旋槳轉(zhuǎn)速，一般為4-20mA的電流信號。

2 故障案例

在一次舵槳系統(tǒng)故障中，嵐港拖67輪在備車時發(fā)現(xiàn)左舵槳報警板出現(xiàn)ACU（舵槳控制單元）故障報警，左舵槳無法進行任何操作，將左舵槳斷電后重新送電，系統(tǒng)恢復正常，報警消失，但在隨后的兩天時間內(nèi)時常會發(fā)生相同故障報警，且故障報警間隔時間越來越短，左舵槳基本無法正常工作。我們首先懷疑供電開關(guān)模塊故障，但在后來的檢查過程中發(fā)現(xiàn)，在發(fā)生故障報警時，測量供電開關(guān)模塊輸入輸出電壓均正常，基本可以排除是供電開關(guān)模塊故障，懷疑為控制系統(tǒng)故障。此時使用手持終端對系統(tǒng)故障代碼進行查詢，查找到報警故障代碼為“SLIO-F”，查找說明書解釋為SLIO模塊故障或其間的連接總線故障。部分故障代碼表示如表1。

由于拖輪兩臺舵槳控制系統(tǒng)是相同的，可以對集控室ACU控制箱內(nèi)的兩塊SLIO模塊依次對調(diào)來排查故障，但經(jīng)過對調(diào)故障未發(fā)生轉(zhuǎn)移，左舵槳依然會出現(xiàn)ACU故障報警，對SLIO模塊的接線也逐一檢查，未發(fā)現(xiàn)有松動或接觸不良，此時對故障的排查陷入困境，根據(jù)手持終端顯示的故障代碼未能準確排除故障。經(jīng)過對系統(tǒng)的再次梳理，發(fā)現(xiàn)在駕駛室下的夾層內(nèi)有一個BIU（駕駛室接口單元）控制箱，其中也有一塊SLIO模塊，用以實現(xiàn)舵槳操控手柄和ACU控制箱的數(shù)據(jù)交換，由于其位置比較隱蔽，忽略了對其的檢查。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，BIU控制箱中SLIO模塊的XP13通道指示燈一直顯示為紅色，為故障指示，正常情況下為綠色并閃爍，而且該通道正是該模塊與集控室ACU控制箱中SLIO模塊進行通訊的通道，與手持終端所指示的故障代碼也相一致，基本可以確定為該SLIO模塊故障導致的ACU故障報警。將左側(cè)BIU控制箱中的SLIO模塊換新，出海試車，未再發(fā)生ACU故障報警，控制系統(tǒng)恢復正常，故障得以解決。

3 Azimuth舵槳控制系統(tǒng)故障排除方法

通過此次舵槳控制系統(tǒng)故障排除的案例，以及多年Azimuth舵槳控制系統(tǒng)的維修，總結(jié)出以下幾種方法，以及時準確對控制系統(tǒng)故障進行排除：

（1）熟悉舵槳控制系統(tǒng)，這種熟悉主要分兩個方面，一方面是熟悉控制原理，掌握控制系統(tǒng)圖，了解控制系統(tǒng)有哪些部分組成、各部分有哪些功能及各部分之間如何連接。另一方面是熟悉控制系統(tǒng)實物元件和接線，知道各個元件的功能及與控制系統(tǒng)圖的對應(yīng)關(guān)系。無論是其中的元件還是線路，最重要一點的就是要搞清楚“從哪里來，到哪里去”的問題，因為Azimuth舵槳控制系統(tǒng)是由控制器集中控制，重要的是理清控制器到傳感器或執(zhí)行機構(gòu)的路徑。

（2）要全面、準確的描述故障現(xiàn)象，故障現(xiàn)象越準確、越全面，越有助于查找故障原因，以制訂相應(yīng)的檢查方案。日照港拖16輪曾發(fā)生航行過程中右主機突然掉速故障，持續(xù)約1秒鐘后恢復至正常轉(zhuǎn)速，同時舵槳ACU故障報警燈會閃一下，指示舵槳轉(zhuǎn)舵和加車正常的兩個指示燈也會熄滅一下，但不會發(fā)出聲音報警。如果單從主機掉速這個故障現(xiàn)象來考慮，忽略了報警和指示燈，就會給判斷故障原因造成一定的困難，因為造成主機掉速的原因可能有很多，主機調(diào)速器故障、E/P控制閥故障、舵槳控制系統(tǒng)故障、柴油機本身的機械故障都有可能造成主機掉速。但如果對報警和指示進行分析，可以發(fā)現(xiàn)在主機掉速的同時也無法轉(zhuǎn)舵和加車，通過這幾個現(xiàn)象基本上就可以判斷是舵槳控制系統(tǒng)的故障，通過排查最終發(fā)現(xiàn)是ACU控制箱中一SLIO模塊故障。一般比較關(guān)鍵的現(xiàn)象有三點——能否合排、轉(zhuǎn)舵、加減速，通過判斷只有其中一個故障現(xiàn)象還是多個故障現(xiàn)象同時存在，從而確定一個大體的排查方向。

（3）要按照由易到難、逐步排除的方法檢修。Azimuth舵槳雖然為全回轉(zhuǎn)舵槳，控制系統(tǒng)相對比較復雜，但主要分為了幾個部分，電源、轉(zhuǎn)舵控制、加減速控制，一般首先會檢查電源，這也是最容易檢查和排除的部分，電源過高、過低或某個部分失電都容易造成系統(tǒng)故障，然后再對系統(tǒng)的其他部分進行排查。

（4）學會使用手持終端排查故障。通常舵槳出現(xiàn)無法操控的狀況時都會伴隨著故障報警，此時可以通過手持終端來查詢故障代碼，然后根據(jù)故障代碼來判定故障位置，在嵐港拖67和嵐港拖16舵槳故障維修的過程中，都是通過手持終端查找到大體的故障部位，極大縮小了檢查范圍，在故障排除過程中起到了至關(guān)重要的作用。

（5）拖輪有兩套幾乎完全相同的控制系統(tǒng)，在懷疑某個原件故障時，可以對調(diào)到另一控制系統(tǒng)中，觀察故障是否轉(zhuǎn)移，來判斷該元件是否正常。

（6）在出現(xiàn)加減速異常的情況時，還需要排除主機系統(tǒng)故障的可能，查找到控制主機轉(zhuǎn)速控制信號的接線端子，然后將電流表串入控制線中，正常情況下會顯示4-20mA電流信號，而且會與操舵手柄前推程度呈一定線性關(guān)系，如果電流信號異常，則可以判定為舵槳控制系統(tǒng)故障，否則為主機系統(tǒng)故障。

4 總結(jié)

無論是Azimuth舵槳控制系統(tǒng)還是當前其他的舵槳控制系統(tǒng)，其電氣元件均有一定的壽命，當系統(tǒng)發(fā)生故障時再進行維修畢竟是亡羊補牢，按照廠家說明書做好檢查保養(yǎng)，定期更換相應(yīng)元件，才能保證系統(tǒng)的正常運行，即使無法保證定期更換，至少也應(yīng)備有一定數(shù)量的備件，當發(fā)生故障時有件可用。以目前使用單位的技術(shù)力量很難完成對電氣元件的維修，主要以發(fā)現(xiàn)故障部位、更換元件為主，總結(jié)經(jīng)驗，針對易發(fā)生故障部位制定相應(yīng)措施，預(yù)防性的檢查維修，才是消除舵槳控制系統(tǒng)故障最有效的方法。

參考文獻：

[1]張培仁，《CAN總線設(shè)計及分布式控制》，清華大學出版社2012