舵機跑舵？鍥而不舍終除隱患！

男天 2023-03-26 發(fā)布于天津

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一、前言

某司二條姐妹船采用 SSP5 型 360o全回轉(zhuǎn)電力推進器，左右兩臺中壓永磁電機推進船舶行駛，另外兩面分別由兩臺 P14S 金杯油泵驅(qū)動三臺CA210 型赫格隆內(nèi)曲線液壓油馬達(dá) 360o控制船舶回轉(zhuǎn)方向。在機動航行時使用港口模式，推進器可以 360o全回轉(zhuǎn)，正常航行時使用海上模式，推進器只能在左右 35o以內(nèi)回轉(zhuǎn)，以控制船舶的航向。

二、故障概況

2020 年 2 月 21 日某輪從韓國 OKPO 港開航定速前從港口模式切換到海上模式后不久，右舵機液壓鎖報警（NO2 舵機在用），回一下舵，警報會消除；當(dāng)時看到有大舵角，以為是操舵角度過大引起的液壓鎖報警，但是不久后又一次報警，又通過回舵恢復(fù)。最后通知駕駛臺使用 NO1 舵機，使用NO.1舵機后觀察一段時間沒有發(fā)現(xiàn)液壓鎖報警，繼續(xù)航行。

二、原理簡介

此回轉(zhuǎn)系統(tǒng)采用的是泵控型閉式液壓系統(tǒng)，系統(tǒng)原理如圖 1，正常工作時，當(dāng)駕駛臺給定一個舵令，三位四通電磁閥 1 的一邊線圈通電，控制油經(jīng)過三位四通電磁閥1 控制液控三位四通閥 2 的一邊，等在此閥處的液壓油通過它的左或右位和斜盤伺服控制油缸相通，油缸一邊進油，另一邊回油，從而使斜盤發(fā)生偏轉(zhuǎn)，主油泵排油，經(jīng)過主油路到達(dá)油馬達(dá)的一側(cè)，油馬達(dá)另一側(cè)回油，產(chǎn)生油壓差使油馬達(dá)轉(zhuǎn)動，從而控制航向。

該系統(tǒng)是閉式系統(tǒng)，采用外部輔泵 14 通過低壓選擇閥 12 向系統(tǒng)補油，工作時一側(cè)主油路產(chǎn)生高壓，另一側(cè)低壓油則經(jīng)低壓選擇閥 12 和背壓閥 13回油箱，輔泵 14 的油通過 K口經(jīng)單向閥向系統(tǒng)補油。與主泵同軸的泵 4、5 是伺服控制油泵，向系統(tǒng)提供伺服控制油，閥6、7、8、9、10、11 集成在同一個閥塊內(nèi)，7、8 是主油路安全閥，9、10 是用來控制系統(tǒng)的伺服油壓，使斜盤控制油缸兩面油壓平衡，溢流閥 3 控制主泵的油壓。

三、故障查找：

1.2020年2月23 日在氣象條件良好的狀況下，和船長商量停下來檢查，拆檢 NO2 舵機控制閥塊（也稱為伺服閥塊，圖 1 中的三位四通電磁閥 1 和液控三位四通閥 2 集中在同一個閥塊）拆出后發(fā)現(xiàn)電磁閥和液壓閥松開，（本應(yīng)二者通過螺紋連接在一起，見圖 2），將電磁閥和液壓閥清潔干凈，重新裝回，啟動舵機試驗，左右舵都能操作，但是發(fā)現(xiàn)舵角給定值和反饋值偏差很大，當(dāng)不操舵時，舵機油泵空轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)一直朝一個方向跑舵，檢查時發(fā)現(xiàn) NO2 舵機油泵斜盤指示指針不在零位，當(dāng)時誤以為跑舵是因為斜盤沒有回零，油泵一直供油造成，因為當(dāng)時在中國沿海航行，漁船太多，不能花太多時間試驗檢查，只能擇機再做進一步檢查。

2.在航行期間對右面NO. 2 號舵機多次檢查，并與其它各舵機油泵比對，發(fā)現(xiàn)油泵斜盤指示只是指針偏轉(zhuǎn)，而斜盤本身沒有偏轉(zhuǎn)，通過指示指針連接軸上面的馬克可知，和其他幾臺舵機指示指針比較，斜盤基本上還是回到了零位。這說明油泵應(yīng)該問題不大，原因可能還是出在伺服換向閥塊。

3.后來通過互換其他泵的閥塊來確認(rèn)故障，首先用原來的控制閥塊，兩側(cè)電磁閥都沒有裝線圈，啟動舵機油泵，發(fā)現(xiàn)舵朝右舵方向跑，然后將兩個電磁閥閥芯對調(diào)，同樣不裝線圈，啟動油泵，舵機還是朝右舵方向跑，以此判斷，電磁閥及其閥芯都沒有問題。最后將左面 1 號舵機控制閥塊全部拆下來裝到右面 2 號舵機上，啟動油泵，仍然朝右舵方向跑舵。將右面 2 號舵機原來的控制閥塊裝到左面1 號舵機上測試，沒有發(fā)現(xiàn)跑舵，這說明原來右面2 號的控制閥塊和電磁閥都沒有問題。

4.對右面兩臺舵機各測壓點（6 處）進行測量，兩臺舵機的各個點壓力基本相同，這可以說明各控制油泵也沒有問題。最后右面兩臺舵機油泵全部啟動，還是發(fā)現(xiàn)跑舵，停止 2 號舵機，只用 1 號運行，沒有發(fā)現(xiàn)跑舵，這說明油馬達(dá)沒有問題。從目前的觀察以及測試結(jié)果，不管是2 號舵機單獨使用，還是兩臺舵機同時使用都會產(chǎn)生跑舵，歸根結(jié)底，跑舵都是由于2 號舵機跑舵引起，跑舵時間稍長，就會產(chǎn)生液壓鎖報警，因為實際舵角不能及時響應(yīng)設(shè)定舵角，從而引起液壓鎖報警。從 OP7 上觀察，大概 3-4 秒左右，舵角會跑 1 度。

5.通過對換向控制閥塊的測試，證明閥塊沒有問題，只能再次考慮油泵及油路，我們分析造成跑舵的原因，要么是舵機液壓主油路不能鎖閉，在一個方向始終有點油壓，從而引起跑舵；要么是泵內(nèi)部密封不嚴(yán)，造成泄漏，從而引起油泵斜盤不在零位，因為油泵的斜盤只要稍微傾斜（肉眼很難發(fā)現(xiàn)），都會導(dǎo)致排油，只要主油路有油壓，油馬達(dá)就會旋轉(zhuǎn)，引起跑舵。

6.由于本航次為北歐航線，航線長，又要過運河，機動航行時必須使用兩臺舵機，這在進出港等機動航行時存在很大的安全隱患。如果NO.1號舵機也出現(xiàn)問題，到時很被動，因此將情況告訴機務(wù)主管，要求在新加坡加油時能安排專業(yè)廠家來船上查找故障并予以修理，防患于未然。

四、主油泵變向變量控制原理

1.在請求岸基支持的同時，我們還反復(fù)的研讀說明書及各種資料，發(fā)現(xiàn)主油泵的變向變量是通過換向閥塊中的換向滑塊來控制，其原理如下圖，圖 3 是油泵斜盤在零位時的狀態(tài)，此時換向滑塊在中間位置，進油口（棕色）和上下兩個出油口（黃色）都不通，從而控制油泵斜盤在零位，泵沒有排量，舵機穩(wěn)定在某一舵角。當(dāng)實際舵角和給定舵角存在偏差時，操舵系統(tǒng)給出電信號控制換向閥塊的電磁閥，電磁閥通電后，控制油控制換向滑塊使進油口和其中一個出油口接通，如圖 4所示，滑塊朝逆時針方向轉(zhuǎn)動與上面出油口（棕色）接通，向斜盤伺服控制油缸（雙向）一邊進油，另一個油口（圖 4 中下面藍(lán)色油路）通過泵腔回油柜。在油壓差的作用下，斜盤帶動伺服板（二者通過螺絲連接在一起）也朝著逆時針方向轉(zhuǎn)動，當(dāng)實際舵角和給定舵角相同時，電磁閥斷電，換向滑塊回到初始位置（向順時針方向偏轉(zhuǎn)），進油口和下路出油口接通，上路出油口通泵腔，在油壓差的作用下，斜盤回到零位，再次隔斷進油口和兩個出油口，使舵角穩(wěn)定在新的角度。

五、故障原因確認(rèn)解決

1.在弄明白了主油泵變向變量控制原理后，對船上原來拆下的舊的控制閥塊拆解，發(fā)現(xiàn)控制閥塊上的換向滑塊有兩塊，中間有彈簧和調(diào)節(jié)墊片（圖 5），靠閥塊一邊的換向滑塊與閥塊本身緊密貼合，另一邊換向滑塊與伺服板之間緊密貼合，都是平面硬接觸，相當(dāng)于偶件。想起前幾天拍的伺服滑板的圖片（圖 6）上面有刮痕，正好在下面油孔的兩側(cè)，這樣在高油壓作用下不能形成密封，使部分油液泄漏，從而造成跑舵。因前幾天檢查用手摸，感覺劃痕不深，認(rèn)為不會影響操作。

2.于是和船長再次商量停車，拆檢右面 2 號舵機控制閥塊和伺服板，將伺服板拆出在研磨平板上研磨，消除劃痕（圖 6所示），裝復(fù)測試（先用右1號油泵的控制閥塊，后用 2 號原來閥塊）開始還是跑舵，比原來的跑舵速度慢多了，在機旁反復(fù)手操舵幾次（讓滑塊和伺服滑板彼此互相研磨，形成密封面），再測試不跑舵了。通過隨后幾天的使用，再沒有出現(xiàn)過跑舵的現(xiàn)象。

轉(zhuǎn)自船舶講武堂