某沿海货轮舵机“跑舵”现象探析

范承生

摘要：本文以某沿海货轮航行途中，舵机有“跑舵”现象为例，阐述了舵机电液伺服系统的组成和工作原理，分析了“跑舵”现象的故障原因，阐述了“跑舵”故障的排除方法和预防措施。

关键词：船舶;液压舵机;跑舵;故障分析;排除;预防措施

引言

舵机是保持或改变船舶航向，保证船舶安全航行的重要设备。目前，绝大多数的船舶采用液压舵机。液压舵机按换向控制方式可分为泵控式和阀控式两大类。某沿海货轮采用的是阀控式液压舵机。

该沿海货轮自广州驶往南京港，在航行途中发现舵机有“跑舵”现象但仍能维持航行。当该轮行驶至南京龙潭江面时，在驾驶员无操舵行为的情况下，突然原地满舵调转船头，所幸当时附近无其他船舶航行，没有造成严重的船损事故。

1.舵机电液伺服系统的组成和工作原理分析

该货轮舵机的电液伺服系统原理图如图1所示，系统主要由油箱、滤油器（粗滤器、精滤器）、溢流阀、电液伺服阀和油缸等组成。

该舵机电液伺服系统具有左右两套液压回路，结构完全相同。在不同工况下，既可以单机工作，也可以双机组并联工作。单机工作时，液压油由油箱经粗滤器F1过滤后，被油泵P1吸入，加压后的压力油经精滤器F2进一步过滤，清洁的液压油进人串接的电液伺服阀。

当电液伺服阀收到来自操舵装置的控制电信号时，电液伺服阀的阀芯产生移动，使输出的液压油进人油缸C，推动活塞和活塞杆产生位移，从而推动转舵机构，使舵叶转动。

舵机转动方向及舵角由操舵装置给定的信号确定，当舵机舵角转到位时，控制信号与反馈信号的偏差为零，放大器没有输出信号，电液伺服阀回到零位（即中间位置），舵机便停止在被控制的位置上。液压系统的压力大小由溢流阀YR1确定。此外，当油箱液位低于某一规定值时，液位继电器KY1接通报警，提示液压系统泄漏或油液自然损耗。当精滤器F2进出口压力差大于0.35 MPa时，差压继电器KPl接通报警，提示精滤器滤芯堵塞，需要清洗或更换滤芯。

图1  舵機电液伺系统原理图

C-油缸;D-电动机;F1-粗滤器;F2-精滤器;KP1-差压继电器;KY1-液位继电器;YR1-溢流阀

2.舵机“跑舵”现象的故障分析

这种舵机电液伺系统，出现在驾驶员无操舵行为的情况下，突然原地满舵调转船头，“跑舵”现象。说明舵机油缸活塞两侧压力不平衡。其原因是液压系统密封情况不良，如油箱、管路接头、阀等泄露严重，主油路锁闭不严等;整个操作装置液压油供应不足，液压系统内进入太多的空气。

该舵机经船员自行检查液压系统管路所有联结处及滤器等外部可能存在的泄漏点，均无明显问题。后经过现场检查发现该舵机系统动力油柜的油位明显偏低，而油位偏低的原因是因为机舱工作人员日常管理不善造成的。检查舵机油缸处，发现有明显的漏油现象，但没有及时排除处理，致使油柜里的油位下降，而该系统回油管出口位置偏高，造成回油进入油柜时产生大量气泡。另外检查油柜内中间隔板位置，发现也同样位置偏高，因此分离隔板没有能将气泡完全隔离，使部分气泡随着液压油吸入舵机油泵进入舵机液压系统，最后大量聚积于舵机油缸内，气体在油缸内积聚一定量时形成压缩空气。当该压缩空气的能量超过推舵动力时，即发生了无人操舵而原地转向的事故。舵机液压系统中混有较多气体，除出现跑舵外，还会出现滞舵、舵机有异常噪声和振动等故障。此类事故具有重大的安全隐患，故不能掉以轻心，必须彻底根除，以绝后患。

3.“跑舵”故障的排除方法和预防措施

为了排除“跑舵”故障当时采取以下措施：更换舵机液压油，并提高了动力油柜的液位;更换舵机油缸的密封胶圈，杜绝漏油现象。通过以上措施，经过测试舵机，排除了故障，舵机恢复了正常工作。为避免今后再次出现这种故障，建议该论进厂修理时，降低回油管出口高度，以及降低动力油柜分离隔板的高度，起到减少气泡的产生和将气泡能彻底分离作用，另外还需重新调整设定液位继电器KY1使其能及时报警，避免油位过低的隐患。

为保障船舶安全航行，防止舵机发生“跑舵”故障，还需要加强舵机的日常维护保养，采用必要的预防措施。

3.1经常检查舵机液压系统的密封性能

舵机舵叶的转动是依靠油缸内液压油传递的液压力来实现的。所以，要维持液压舵机正常工作，液压系统要保证不漏油，不漏气和不积气，这样才能有效传递液压力。液压系统的密封性能的好坏对舵机的正常工作至关重要。轮机员在检查舵机时，应当注意观察舵机表面和内表面是否干净整洁、是否存在油污。油缸，油箱，阀件，油管等处是否漏油。如果舵机液压系统出现泄漏，应查明原因，及时排除。

3.2经常检查液压油的情况

液压油是液压舵机传递动力的工作介质，是保持液压舵机良好性能的保证。经常检查液压油的状况，如油压、油温、油位和油的品质等。

舵机液压系统的油压，在主油路中，主泵排出侧油压不高于说明书指定的最大工作油压，主泵吸入侧的油压，不低于由补油条件或吸油条件所确定的正常数值。辅油路中油压应符合设计要求。油压表阀平时应保持关闭，只在检查时打开。另外，值班时要经常注意观察滤油器前后压差，若压差过大，说明滤油器里有杂质或金属屑，应及时清洗或更换滤芯。

液压系统的工作油温应该在规定范围内，一般为10～65℃。当油温超过70℃时，油液的氧化变质速度显著加快，应停止工作，查明原因，加以解决。

另外，轮机员值班时，要经常检查工作油箱中的油位，保持在油位计显示在规定范围内。如果油位过高或过低，应该仔细检查是否有漏油处或进入过多的水，然后进行处理。

液压油定期取样抽检，油箱中的油应根据工作情况定期更换，防止油液用久变质，影响性能。更换新油时，要取样分析，油品合格后才能更换。更换液压油要进行转舵功能试验。正常后方可进行修后航行试验。

随着船舶科学技术的发展，自动控制监控系统广泛应用于船舶舵机上，如舵机上采用低油位报警系统、高油温报警系统、油压监测系统，监测滤器前后压差等措施，大大减轻轮机人员的工作量，同时也能方便快捷地了解到故障所在，更有利于故障的排除。轮机人员要充分利用舵机自动控制监控系统，管理使用好液压舵机，为船舶的安全航行提供充分的保障。

参考文献：

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