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舵机液压锁故障浅析---没搞懂的看看!
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2024.02.02 浙江

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舵机是保证船舶操纵性能,确保航行安全的重要设备。IMO《国际海上人命安全公约》(SOLAS)和我国《钢质海船入级规范》均对舵机提出了明确的要求。舵机的要求其中一项是检测与报警:发生以下故障时,应能在位于舵机处所或集控室内明显位置以及驾驶台内,给出声光报警;动力设备或控制系统的动力故障,自动舵装置故障、电路或电动机断相及过载、液压油柜油位低、液压油温高、液压油滤器压差大、液压锁报警。
中波永安轮舵机型号TELERAM R4L 380-45 OF HATLAPA。液压系统如图1、阀块单元如图2。
         
图1舵机液压系统图
图2换向阀块
一、系统简介
该系统为阀控闭式系统使用单向定量泵(GEAR PUMP)供油。工作时,泵连续运转,吸排方向不变,转舵油缸由先导式电磁液控三位四通换向阀,该阀由先导电磁阀(electric pilot valve )和液控三位四通换向阀(4/3directional control valve)组成(如图2)。当驾驶台(驾控)给出与实际舵角不同的指令舵角时,换向阀一侧电磁线圈通电,阀芯偏离中位,向转舵油缸一侧油路供油,油缸的另一路回泵的吸口(闭式系统)推动舵杆和舵叶转动。由舵杆带动FEEDBACK UNIT将实际舵角信号送至电气控制系统,当转舵至实际舵角与指令舵角相同时,换向阀的电信号消失,阀芯回到中位,泵的排油经换向阀卸荷,转舵油缸油路被封闭,舵叶停转。当指令舵角偏离实际舵角方向相反时,换向阀的另一侧线圈通电,阀芯偏移的方向和转舵方向相反。根据《海船规范》的要求,阀控型舵机换向阀前后油路应各设一组安全阀,前者可防止液压泵过载,后者作防浪阀用(如图1中泵后180bar溢流阀和1、3/2、4油缸之间180bar溢流阀)。油柜可向闭式油路补油或容纳受热膨胀的油液,如图3。
图3舵机系统
二、故障介绍
某天早上六点左右驾驶台一号舵机液压锁报警,值班大副切换至二号舵机并通知机舱。
舵机液压锁是一种综合性报警,多种原因可能导致液压锁报警。舵机液压锁测试方法(理论上如此,具体要看设备型号)如下;舵机控制方式驾控,驾驶台操作模式选择NON-FOLLOW UP,并将NF操作手柄置于中位,舵机房手动按压电磁换向阀EMERGENCY HAND CONTROL约5秒,舵机液压锁报警。舵机液压锁的基本原理是当舵机运行转舵时,相对应的电磁阀得电,对应的液控换向阀一侧就应检测到位置信号(有的机型是检测压力信号),否则就会触发液压锁报警(有5秒延时),如图2中4/3 direction control valve 中阀芯两端各有一根细长的顶杆,当某一侧电磁阀得电,主阀阀芯对应移动,主阀阀芯顶杆触发inductive sensor limit switch(position switch),当对应的位置开关检测不到阀芯顶杆位置时就会触发液压锁报警,一句话舵角信号与换向阀位置不符时液压锁报警。液压锁报警是为了保证舵机安全稳定运行,当两套舵机系统同时运行时,其中一套出现故障,通过液压锁报警将故障机在不妨碍正常机运行的情况下自动隔离。电气图纸如图5图6.
图5
如图5中1S3/1S4  limit  switch solenoid valve分别对应左舵、右舵位置开关;1Y1/1Y2 solenoid valves pump 1对应一号泵左舵、右舵电磁阀;1S1/1S2 limit switch机械限位开关;S11/S12 NFU push button port/starboard非随动舵转舵按钮;S10 selector switch steering control LOCAL-BRIDGE驾控机旁转换。
图6
电气图纸不详细解读,这里提几点:1.图6中液压锁报警信号来自图5中的A4模块,A4模块的输入信号来自位置开关1S3/1S4和对应线圈K4/K5的常开触点。2.开关S10在bridge时才会有液压锁报警,在local时不会有液压锁报警。3.理论上液压锁报警时转到local位置(应急舵)不会影响转舵(但具体要看液压锁报警原因),控制箱上按下图5中对应的S11或S12、对应线圈K4或K5得电、对应电磁阀1Y1或1Y2动作,从控制箱内接触器K4或K5吸合动作可以看出。4.限位开关1S1/1S2应急舵时不起作用(指操作EMERGENCY HAND CONTROL,控制箱面板操作S11/S12时同样起作用)。
三、故障解决
通过上述分析,只要转到应急舵进行操作就可以判断问题出在电气还是液压系统。通知驾驶台转机旁控制,应急舵没有反应,问题出在机械方面。机械问题有以下几个方面1.主阀芯卡阻(先导式电磁阀应急舵时可以按下、弹回,排除故障)。2.电动机或油泵故障。3.油柜吸油单向阀或阀块安全阀故障。由于天气原因,船舶摇晃幅度比较大,所以决定先解体阀组,主阀拆掉侧盖阀芯可以来回活动自如,没问题。解体阀块背后的溢流阀,没有发现问题。剩下油泵和马达,马达运转正常电流正常(阀芯在中位时卸荷状态,两台马达电流几乎相同),沟通驾驶台尽量顶风顶流航行减小横摇,准备就绪吊起马达发现联轴节打碎,看不到一个齿,找到问题所在。如图7
图7损坏的联轴节
船上没有备件只能想办法,将损坏的联轴节向下磨掉约2厘米自制齿形临时使用,待备件供船后替换。如图8,在轴上加上相应厚度的垫片,装复联轴节,测试舵机正常,舵机恢复。
图8加工后的联轴节
四、管理建议
管理人员应该熟悉舵机液压锁原理和测试方法,出现液压锁报警时首先确认是液压系统问题还是电气问题。舵机维护保养不仅仅是加加牛油补补滑油,要更细化,更深入。最后引用说明书一段话;ATTENTION  important advice. Although the steering gear requires little maintenance ,it should nevertheless be inspectedat regular intervals in order to reveal, at the earliest ,any possible damage which may alsocome from outside ,the steering gear is vital for ship and crew。
本文浅析,存在不足之处请指正。
来源:海机务之家   作者:夏常远   中波轮船股份公司  轮机长
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