淺析內(nèi)河船舶舵機(jī)及現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)

孫傳奇 中國(guó)船級(jí)社廣州分社

舵機(jī)系指在正常航行情況下，為駕駛船舶而使舵產(chǎn)生動(dòng)作所必需的設(shè)備，包括操舵裝置控制系統(tǒng)、舵機(jī)裝置動(dòng)力設(shè)備及其附屬設(shè)備和轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)。它是保證船舶操縱性能，確保船舶安全的重要設(shè)備。近些年隨著國(guó)家對(duì)船舶人命財(cái)產(chǎn)越來(lái)越重視，船舶安全的要求也越來(lái)越高，舵機(jī)作為關(guān)系船舶操縱性能的重要設(shè)備，其質(zhì)量可不可靠直接影響到船舶的安全。但是作為一名中國(guó)船級(jí)社驗(yàn)船師，日常檢驗(yàn)工作中發(fā)現(xiàn)，船舶設(shè)計(jì)人員、產(chǎn)品廠及船廠技術(shù)人員、內(nèi)河船員，甚至某些船檢機(jī)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)船師，普遍存在對(duì)內(nèi)河舵機(jī)不熟悉，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)要求不了解，對(duì)舵機(jī)出現(xiàn)的問(wèn)題無(wú)從下手，從而出現(xiàn)因舵機(jī)問(wèn)題造成船舶檢驗(yàn)不合格或?qū)е麓俺霈F(xiàn)船檢質(zhì)量缺陷，甚至發(fā)生船舶安全事故。下面本文從一名船舶現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)船師的角度，以廣東省內(nèi)河船舶廣泛使用的閥控型液壓舵機(jī)為基礎(chǔ)，總結(jié)內(nèi)河法規(guī)、規(guī)則、規(guī)范、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)內(nèi)河船舶舵機(jī)的基本要求，分析內(nèi)河船舶舵機(jī)的特點(diǎn)及工作原理，并歸納現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)過(guò)程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題及處理方法，希望對(duì)內(nèi)河船舶設(shè)計(jì)人員、產(chǎn)品廠及船廠技術(shù)人員、內(nèi)河船員以及船檢機(jī)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)船師在以后的工作中有所幫助，共同促進(jìn)內(nèi)河船舶的安全發(fā)展。

1.內(nèi)河舵機(jī)的特點(diǎn)

內(nèi)河船舶上使用的舵機(jī)可以分為人力舵機(jī)、氣動(dòng)舵機(jī)、電動(dòng)舵機(jī)和液壓舵機(jī)。其中液壓舵機(jī)以其工作可靠、操作維修方便、輕巧耐用、經(jīng)濟(jì)性高的特點(diǎn)，深得內(nèi)河船東的認(rèn)可，已在內(nèi)河船舶上廣泛使用。液壓舵機(jī)按遙控方式分為：直控型、液控型、電控型和機(jī)械控型；按系統(tǒng)控制類別分為：泵控型和閥控型。目前廣東省內(nèi)內(nèi)河船上普遍使用的是主機(jī)、電動(dòng)機(jī)混合驅(qū)動(dòng)的閥控型液壓舵機(jī)，它配置兩個(gè)相互獨(dú)立的舵機(jī)專用閥組，即一個(gè)電磁閥組和一個(gè)液控閥組。電磁閥組通過(guò)駕駛臺(tái)遙控手柄及與之相連的電氣線路進(jìn)行電磁遙控控制；液控閥組通過(guò)駕駛臺(tái)的操舵手輪及與之連接的液壓管路進(jìn)行液壓遙控控制。這種舵機(jī)兼有電控型舵機(jī)和液控型舵機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，無(wú)論是在主機(jī)不運(yùn)行情況下，還是在發(fā)電機(jī)組不運(yùn)行的情況下，駕駛臺(tái)都可以正常操舵，提高了船舶的安全性能。

2.現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的基本要求

內(nèi)河舵機(jī)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的依據(jù)主要有中華人民共和國(guó)海事局頒布的《內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》、《船用產(chǎn)品檢驗(yàn)規(guī)則》；中國(guó)船級(jí)社頒布的《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范》；中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《內(nèi)河船液壓舵機(jī)》GB/T 7185。這些法規(guī)、規(guī)則、規(guī)范、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分別從不同方面對(duì)內(nèi)河船舶舵機(jī)性能提出了要求，但是他們的基本精神都是要求舵機(jī)必須具有可靠的、足夠的轉(zhuǎn)舵扭矩和轉(zhuǎn)舵速度，并且在某一部分發(fā)生故障時(shí)，能迅速采取替代措施，以確保船舶的操縱能力。綜合學(xué)習(xí)、熟練掌握各個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)舵機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)至關(guān)重要，總結(jié)它們的基本要求如下：

2.1 系統(tǒng)配置及基本性能

對(duì)于急流航段公稱轉(zhuǎn)舵扭矩大于2.5 kN·m和其他航段公稱轉(zhuǎn)舵扭矩大于4 kN·m的自航船舶液壓舵機(jī)，其操舵裝置應(yīng)采用動(dòng)力設(shè)備操縱。

①動(dòng)力設(shè)備的要求。動(dòng)力設(shè)備操縱裝置應(yīng)具有2臺(tái)操舵能力相同的舵機(jī)裝置動(dòng)力設(shè)備。動(dòng)力設(shè)備可采用由2臺(tái)主機(jī)分別驅(qū)動(dòng)液壓泵的形式，也可采用1臺(tái)液壓泵由主機(jī)驅(qū)動(dòng)，另設(shè)1臺(tái)獨(dú)立動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液壓泵的形式。特別注意的是主機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵應(yīng)采用恒流泵，否則應(yīng)另設(shè)蓄壓器或手動(dòng)液壓泵。對(duì)轉(zhuǎn)舵扭矩大于16kN·m的電控型液壓舵機(jī)，其動(dòng)力設(shè)備的管系和附件應(yīng)相互獨(dú)立設(shè)置，僅在油缸入口隔離閥處匯合。當(dāng)其管系或1臺(tái)動(dòng)力設(shè)備發(fā)生單項(xiàng)故障時(shí)，此缺陷能被隔離，且能迅速轉(zhuǎn)換至另1臺(tái)使用，轉(zhuǎn)換時(shí)間應(yīng)不大于10秒，并應(yīng)設(shè)有轉(zhuǎn)換的信號(hào)標(biāo)識(shí)。

②操舵能力的要求。當(dāng)船舶在最大營(yíng)運(yùn)前進(jìn)航速時(shí)，每臺(tái)操舵裝置動(dòng)力設(shè)備的轉(zhuǎn)舵時(shí)間應(yīng)滿足下列要求：對(duì)轉(zhuǎn)舵角度為±35°的舵機(jī)，舵從一舷 35°至另一舷 30°時(shí)，操舵時(shí)間應(yīng)小于等于20s；并且應(yīng)設(shè)計(jì)成船舶在后退航行時(shí)不致?lián)p壞。

2.2 操舵控制系統(tǒng)

電控型和液控型舵機(jī)，除能在駕駛室遙控操舵外，還應(yīng)能在舵機(jī)處所設(shè)置的操縱手柄或按鈕進(jìn)行操縱。對(duì)于電控型舵機(jī)，駕駛室和舵機(jī)處所的操縱應(yīng)互相聯(lián)鎖，以舵機(jī)處所就地操縱優(yōu)先，并且應(yīng)設(shè)置2套均能在駕駛臺(tái)操作的獨(dú)立操舵裝置控制系統(tǒng)（不要求設(shè)2套操舵手輪或操舵手柄）。對(duì)可以在舵機(jī)處所實(shí)施操舵的船舶，在駕駛室與舵機(jī)處所之間應(yīng)設(shè)有通信設(shè)備。

2.3 安全閥

液壓系統(tǒng)中由于動(dòng)力源或外力作用可能產(chǎn)生過(guò)高壓力且能被隔斷的任何部位，均應(yīng)設(shè)置安全閥。安全閥的整定壓力應(yīng)不低于最大工作壓力的1.25倍，但應(yīng)不超過(guò)設(shè)計(jì)壓力；安全閥的最小排量應(yīng)不低于通過(guò)安全閥排放的泵的容量的110%，在此情況下，其壓力的升高應(yīng)不超過(guò)整定壓力的10%。

2.4 管路和附件

操舵裝置的液壓系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)有放氣裝置。要求具有撓性，且在正常運(yùn)轉(zhuǎn)工況下不承受扭曲的兩點(diǎn)之間，方可安裝經(jīng)認(rèn)可的撓性軟管組件。操舵裝置的液壓系統(tǒng)，應(yīng)具有保持液壓油清潔的濾油器；應(yīng)設(shè)置帶有液位計(jì)的固定儲(chǔ)存油柜，其容量應(yīng)至少可通過(guò)固定管路為一個(gè)動(dòng)力執(zhí)行系統(tǒng)（包括工作油箱）進(jìn)行再充液。

2.5 舵角指示及限制

在轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)上應(yīng)設(shè)有機(jī)械舵角指示器。對(duì)動(dòng)力操縱的操舵裝置，駕駛室內(nèi)應(yīng)設(shè)有舵角指示器，舵角指示（包括其電源）應(yīng)獨(dú)立于操舵裝置控制系統(tǒng)。需在舵機(jī)處所進(jìn)行操舵時(shí)，還應(yīng)在舵機(jī)處所設(shè)有舵角指示器；操舵裝置應(yīng)設(shè)置堅(jiān)固的機(jī)械舵角限位器，限位器應(yīng)設(shè)置在大于最大舵角1.5°處；對(duì)電控型舵機(jī)，還應(yīng)設(shè)有可靠的舵角限位開(kāi)關(guān)，限位開(kāi)關(guān)應(yīng)設(shè)置在最大轉(zhuǎn)舵角處。轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)到所需角度時(shí)，應(yīng)能保持舵的角度不變。

2.6 報(bào)警功能要求

舵機(jī)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置舵機(jī)失電、過(guò)載、油箱油位低、液壓油濾器壓力差過(guò)高的報(bào)警信號(hào)。注意操舵裝置的電動(dòng)機(jī)僅應(yīng)設(shè)置過(guò)載報(bào)警，不應(yīng)設(shè)置過(guò)載保護(hù)裝置。

3.系統(tǒng)分析

現(xiàn)以廣東省內(nèi)內(nèi)河船舶廣泛使用的閥控型液壓舵機(jī)為例進(jìn)行分析，其系統(tǒng)圖見(jiàn)圖1。

圖1 閥控型液壓舵機(jī)系統(tǒng)圖

3.1 系統(tǒng)設(shè)置

內(nèi)河船舶由于艉尖艙空間狹小，舵機(jī)動(dòng)力裝置一般都設(shè)置在機(jī)艙，只有轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)設(shè)置在艉尖艙。駕駛臺(tái)設(shè)有一個(gè)機(jī)械操舵手輪20和電動(dòng)操舵手柄，機(jī)艙舵機(jī)處所設(shè)有機(jī)旁操舵控制箱，能夠在舵機(jī)處所對(duì)舵機(jī)進(jìn)行操縱。電控操舵系統(tǒng)和液控操舵系統(tǒng)相互獨(dú)立，管路和附件沒(méi)有共用，兩套管路僅在液壓油缸13入口處匯合，且液壓油缸13入口處設(shè)置有隔離閥18。系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)工作油箱1，液位控制器4用于檢測(cè)工作油箱1油位，當(dāng)液位低時(shí)發(fā)出報(bào)警；另外設(shè)置一個(gè)備用油箱23，通過(guò)固定管路與工作油箱1相連，以便當(dāng)工作油箱1液壓油不足或泄漏時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行再充液。駕駛臺(tái)和機(jī)艙各有一個(gè)控制報(bào)警板，設(shè)有啟動(dòng)/停止按鈕，能夠啟動(dòng)、停止舵機(jī)，并對(duì)舵機(jī)的失電、過(guò)載、油箱低液位、濾器堵塞故障進(jìn)行聲光報(bào)警。滿足前述法規(guī)、規(guī)則、規(guī)程、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)基本要求。

3.2 工作原理

①機(jī)械操舵手輪操舵。當(dāng)船舶正常航行時(shí)，主機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)帶液壓泵22向系統(tǒng)提供恒定壓力的液壓油，P1口始終保持一定的壓力，當(dāng)駕駛臺(tái)操舵手輪20不操舵時(shí)，液壓油經(jīng)P1口—P口—T口—T1口流回到工作油箱1。液控閥組8由于兩端液壓油無(wú)壓力差，所以始終工作在中位，系統(tǒng)通過(guò)電磁閥組7和液控閥組8內(nèi)部的液壓油止回功能，保持舵的角度不變。

當(dāng)操舵手輪操右舵時(shí)，P口始終跟B口相通，T口始終跟A口相通，液壓油經(jīng)P口—B口流向液控閥組8，液控閥組8左側(cè)工作，液壓油由B口流向B1口，這時(shí)兩個(gè)液壓油缸13都是左側(cè)進(jìn)油，右側(cè)液壓油通過(guò)A1口—A口—T口—T1口回流到工作油箱1；兩個(gè)液壓油缸13都是左側(cè)進(jìn)油、右側(cè)回油，油壓差帶動(dòng)油缸活塞12連同活塞桿10一起向右運(yùn)動(dòng)，活塞桿10向右運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)舵柄17向右運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)舵桿16逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)船舶的右舵功能。當(dāng)舵柄17運(yùn)動(dòng)時(shí)，同時(shí)帶動(dòng)與之相連的舵角指示器11轉(zhuǎn)動(dòng)，舵角指示器11通過(guò)其自帶的舵角刻度盤進(jìn)行機(jī)械舵角指示的同時(shí)，并把舵角信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳遞給駕駛臺(tái)和舵機(jī)機(jī)旁操舵的舵角表，實(shí)現(xiàn)舵角的遠(yuǎn)程指示功能。

②電動(dòng)手柄操舵。當(dāng)不使用駕駛臺(tái)的操舵手輪20操舵，改為使用駕駛臺(tái)的電動(dòng)手柄操舵時(shí)，首先應(yīng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)6，帶動(dòng)電動(dòng)液壓泵5運(yùn)行。當(dāng)駕駛臺(tái)的電動(dòng)操舵手柄不動(dòng)時(shí)，電磁閥組7工作在中位，液壓油經(jīng)P2口—T2口回流至工作油箱1，系統(tǒng)通過(guò)電磁閥組7和液控閥組8內(nèi)部的液壓油止回功能，保持舵的角度不變。

當(dāng)電動(dòng)操舵手柄操右舵時(shí)，電磁閥組7左側(cè)得電，工作在左側(cè)位置，液壓油經(jīng)P2口流向B2口，這時(shí)兩個(gè)液壓油缸13都是左側(cè)進(jìn)油，右側(cè)液壓油通過(guò)A2口—T2口回流到工作油箱1；兩個(gè)液壓油缸13都是左側(cè)進(jìn)油、右側(cè)回油，油壓差帶動(dòng)油缸活塞12連同活塞桿10一起向右運(yùn)動(dòng)，活塞桿10向右運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)舵柄17向右運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)舵桿16逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)船舶的右舵功能。

4.現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)經(jīng)常遇到的問(wèn)題及處理方法

（1）裝船的舵機(jī)無(wú)船舶檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)頒發(fā)的船用產(chǎn)品證書(shū)。根據(jù)《船用產(chǎn)品檢驗(yàn)規(guī)則》要求，舵機(jī)系統(tǒng)需要經(jīng)船舶檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)審圖、型式認(rèn)可并持有產(chǎn)品證書(shū)?，F(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)船舶舵機(jī)時(shí)，首先應(yīng)關(guān)注該船舵機(jī)是否持有船檢部門簽發(fā)的產(chǎn)品證書(shū)，并需核對(duì)舵機(jī)的型號(hào)、編號(hào)、廠家，是否與舵機(jī)產(chǎn)品證書(shū)的信息一致，產(chǎn)品本體上或產(chǎn)品銘牌上是否有船舶檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的檢驗(yàn)標(biāo)志鋼印，如：ZC、CCS等。沒(méi)有產(chǎn)品證書(shū)或裝船產(chǎn)品與提供的產(chǎn)品證書(shū)不一致的舵機(jī)禁止使用。

（2）實(shí)際裝船產(chǎn)品信息與產(chǎn)品證書(shū)相符，但是系統(tǒng)部分元器件與證書(shū)中元器件信息不一致。現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)工作過(guò)程中，遇到過(guò)個(gè)別舵機(jī)廠家取得舵機(jī)產(chǎn)品證書(shū)后，在實(shí)際裝船過(guò)程中私自對(duì)舵機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行改裝，例如：更換系統(tǒng)中的液壓泵類型、電磁閥組或液壓閥組等。經(jīng)常遇到的有，廠家舵機(jī)裝船時(shí)為了節(jié)約成本，不安裝舵機(jī)的備用油箱或產(chǎn)品發(fā)證時(shí)主機(jī)的機(jī)帶液壓泵是恒流泵，但是私自改為齒輪泵或者柱塞泵。私自改裝后的舵機(jī)系統(tǒng)質(zhì)量無(wú)法保證，并且會(huì)導(dǎo)致舵機(jī)產(chǎn)品證書(shū)失效，一旦發(fā)現(xiàn)有私自改裝嫌疑，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品證書(shū)上說(shuō)明的產(chǎn)品檢驗(yàn)圖紙編號(hào)，找到對(duì)應(yīng)的舵機(jī)產(chǎn)品檢驗(yàn)圖紙進(jìn)行核對(duì)，可要求按證書(shū)信息恢復(fù)原狀或?qū)Ω难b后的產(chǎn)品重新做產(chǎn)品認(rèn)可發(fā)證。

（3）舵機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)沒(méi)有嚴(yán)格按照?qǐng)D紙施工，部分液壓油管路存在共用現(xiàn)象。2011年09月01日實(shí)施的《內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》就已經(jīng)明確要求，對(duì)轉(zhuǎn)舵扭矩大于16kN·m的電控型液壓舵機(jī)，其動(dòng)力設(shè)備的管系和附件應(yīng)相互獨(dú)立設(shè)置，僅在油缸入口隔離閥處匯合。當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在共用管路時(shí)，應(yīng)及時(shí)糾正錯(cuò)誤，要求整改。

（4）現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)試驗(yàn)舵機(jī)的失電、過(guò)載、油箱低液位、濾器堵塞報(bào)警時(shí)不發(fā)出報(bào)警信號(hào)或者電路正常，但是系統(tǒng)出現(xiàn)缺相和欠壓報(bào)警。一般出現(xiàn)這種情況都是由于電路接線錯(cuò)誤導(dǎo)致，但是特別注意當(dāng)主電源相序錯(cuò)誤時(shí)也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)缺相和欠壓報(bào)警。

（5）從一舷 35°操舵至另一舷30°時(shí)，操舵時(shí)間大于20s。這種故障一般為穩(wěn)壓閥壓力設(shè)定過(guò)小，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力不足，需要重新調(diào)整穩(wěn)壓閥壓力。

5.結(jié)語(yǔ)

內(nèi)河船舶液壓舵機(jī)雖然是關(guān)系船舶安全的重要設(shè)備，但是并不是高科技產(chǎn)品，目前內(nèi)河船舶上使用的液壓舵機(jī)基本大同小異。了解法規(guī)、規(guī)則、規(guī)范、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)內(nèi)河船舶舵機(jī)的基本要求，熟悉內(nèi)河船舶最常見(jiàn)的液壓舵機(jī)系統(tǒng)，掌握舵機(jī)問(wèn)題的處理方法，無(wú)論是在今后的舵機(jī)設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)還是現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)過(guò)程中都至關(guān)重要。保障內(nèi)河船舶舵機(jī)的安全，需要船舶設(shè)計(jì)人員、產(chǎn)品廠及船廠技術(shù)人員、內(nèi)河船員以及船檢機(jī)構(gòu)的共同努力，大家在平時(shí)的工作學(xué)習(xí)中，只有不斷鉆研總結(jié)、多學(xué)習(xí)別人的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，才能保證少一份事故隱患，多一份船舶安全，才能保證內(nèi)河船舶的安全發(fā)展。