ROLLS-ROYCE变频舵机“液压锁报警”原因分析及故障修理

蔡吴生

(中海油田服务股份有限公司 湛江分公司，广东 湛江 524057)

ROLLS-ROYCE变频舵机“液压锁报警”原因分析及故障修理

蔡吴生

(中海油田服务股份有限公司 湛江分公司，广东 湛江 524057)

ROLLS-ROYCE变频舵机在日常使用中出现“液压锁报警”后，舵机无法正常工作，只有查清导致舵机报警系统出现“液压锁报警”的原因，才能排除故障并恢复舵机的正常工作。文章介绍ROLLS-ROYCE变频舵机系统的组成及工作原理，分析“液压锁报警”的原因、处理措施以及修理方法，可为今后同类型舵机系统出现“液压锁报警”时分析与排除故障提供借鉴。

变频舵机; 液压锁报警； 故障排除

常规的舵机系统在舵机正常工作时，电动机与液压油泵需要不停运转，液压油的流向由电磁阀控制。本文介绍的变频舵机系统是由变频器、双向旋转电动机、阀组、反馈单元等组成，其中电动机和液压油泵均可反转，使用变频器控制转舵方向，电动机与齿轮泵在没有舵令时不运转，大大提高了舵机系统的使用寿命，减少系统的磨损和能耗，还有噪声小、系统油温低等优点。图1是ROLLS-ROYCE变频舵机系统方框图。

图1 变频舵机系统方框图

1 变频舵机液压系统结构及原理

ROLLS-ROYCE变频舵机液压系统主要结构及原理图如图2，2台舵机既可单独运转，也可以同时使用，从而保证在1台舵机有故障时船舶不会失控。

每台舵机的动力为1台可逆转电动齿轮泵组，主要阀件有4个单向阀组成液压锁、溢流阀、安全阀、电磁阀等，9为液压锁报警传感器安装点，每台舵机安装了2个液压锁报警传感器，分别检测控制系统发出左舵令或右舵令时单向阀是否打开，油路是否畅通，液压油的流向是通过变频器控制可逆转齿轮泵的转向来实现的。

图2 变频舵机液压系统结构及原理图1-可逆转电动齿轮泵组；2-过滤器组；3-单向阀(4个组合成液压锁)；4-溢流阀；5-安全阀；6-电磁阀；7-舵机执行器；8-重力油柜；9-液压锁报警传感器安装点。

舵机启动后，2个电磁阀同时打开，没有舵令时，齿轮泵处于停止运转状态。控制系统发出左舵令或右舵令时，电动机开始工作，带动齿轮泵按预定的方向提供液压油给执行器，推动舵杆转动，回油经过滤器后进入齿轮泵的进口端。液压油不足时，由重力油柜进行补充，执行器内部泄漏的液压油回到重力油柜。

2 故障原因

当舵机控制系统在“遥控”位置并给舵机执行机构发出舵令，图2中靠近单向阀的“液压锁报警传感器”如果检测到单向阀超过3 s没有打开(每台舵机有2个“液压锁报警传感器”，“左舵令”与“右舵令”分别对应1个传感器),驾驶台与机舱集控室的报警系统就会发出“液压锁报警”的声光报警信号。值得注意的是，虽然“液压锁报警”信号是由于单向阀没有打开而导致系统出现报警，但故障并不一定是出现在单向阀，因为单向阀的开关是依靠液压油的压力来工作，舵机系统故障比如：变频器损坏、电动机没有工作、泵损坏、系统缺油(过滤器堵塞、系统液压油压力低)、液压锁报警传感器损坏等情况都会导致舵机报警系统出现“液压锁报警”。

3 故障排查

如果报警系统出现“液压锁报警”后按下应答按钮，报警指示灯“定光”，或者是按下应答按钮后指示灯虽然熄灭，但过一会又重新出现，就需要查找报警的原因并排除故障。

3.1 机旁检查，确认液压油系统是否有故障

首先检查液压油系统是否有漏油，变频器、电动机电源是否正常，完成上面的检查工作后，将机旁控制箱的控制位置开关转到“机旁”控制，按下控制箱上的“左舵”或“右舵”按钮，注意观察舵机从“左35°舵角”到“右35°舵角”或“右35°舵角”到“左35°舵角”执行机构运转是否平顺，声音是否正常，并用秒表计算时间是否符合规范的要求，如果执行机构运转正常，基本可以排除变频器、电动机、液压油泵故障导致报警的可能。

完成上面的检查工作，仍然不能查找出“液压锁报警”故障的原因，就要对报警系统与控制系统进行检查。

3.2 对报警系统与控制系统进行检查

图3是报警模块电路图，该报警模块集成了所有的舵机报警，包括超负荷、电源相序故障、电源故障、油位、过滤器阻塞、油温和液压锁等报警。图3中只画出其中的一部分，端子号17、18、19、20分别是左舵令，右舵令，左、右液压锁传感器信号。在报警模块中，每个接线点都自带1个LED灯，要确认“液压锁报警”是误报还是真实的故障报警以及报警来自哪个部位，只需要观察这个报警模块的4个LED灯在操舵过程中是“亮”还是“灭”并记录下来(为方便记录，灯“亮”记作“1”,灯“灭”记作“0”)，然后进行分析便可得出准确的结论。具体方法如下：在驾驶台启动舵机，舵角在“零位”时，不要操纵舵机，记录1次，然后操纵舵机从“零位”到“左满舵”，再从“左满舵”到“零位”，在舵机持续转动时分别记录1次(注意：报警系统从故障发生到发出“液压锁报警”信号的延迟时间只有3 s，超过3 s后，舵机便停止工作，舵机停止工作后记录的数值无效)。

图3 报警模块接线图

通过对舵机控制系统的全面分析，可以非常清楚地知道“液压锁报警”在报警系统中并不是单独的开关量报警，它运用了逻辑控制电路，来自控制系统中的舵令信号与液压系统中的液压锁传感器信号当中如果有一个不正常均可导致“液压锁报警”，这2种信号只有满足下面的3种状态(舵角在零位，零位到左满舵，左满舵到零位)，报警系统才不会发出“液压锁报警”，参见表1。

表1 LED灯状况记录表(1)

某船的舵机系统出现“液压锁报警”所记录的数值如表2。将表2数值与表1进行比较， 可以判断出“液压锁报警”故障信号是来自舵机控制系统的舵令还是液压系统液压锁传感器。

经过比对，发现19号端子的LED灯在驾驶台发出“左舵”指令“1”时，正常数值应该是“0”，现在是“1”，说明报警的原因来自左液压锁传感器。

表2 LED灯状况记录表(2)

3.3 检查单向阀以及液压锁传感器是否正常

图4是液压锁报警传感器接线图，传感器的触点是常闭触点，当对应的单向阀动作时，触点断开，根据上面的判断，对“左舵”单向阀与液压锁传感器做检查：将万用表调至测量直流电压挡，红色表笔接触“3”号端子，黑色表笔接触“2”号端子，在机旁操纵舵机转向“左舵”，万用表显示没有24 V直流电压，可以判断出“左舵”对应的单向阀没有打开或者是左液压锁报警传感器触点仍然在闭合的位置。

图4 液压锁传感器接线图

液压锁传感器是1个电磁开关，它的端面与单向阀的1个端面紧贴在一起时触点接通。当系统有液压油流经单向阀时，单向阀打开，2个贴近的端面分开，传感器的触点断开。根据传感器的工作原理，很容易判断出传感器是否损坏。拆检左舵液压锁传感器和它相对应的单向阀检查，均没有发现异常。

3.4 在控制电路图中查找故障原因

综合前面的检查结果分析，舵机在机旁操纵时工作是正常的，因而可以肯定舵机的液压系统没有问题，报警系统也没有发现故障，问题是出现在将控制位置转到“遥控”时，舵机不能正常工作，舵机执行器在运转时也有卡阻的现象，所以判断是转换到“遥控”操作后电路的原因导致故障，图5是舵机控制电路部分接线图。

图5 舵机控制电路接线图

从图5可以看出，操作位置转换开关指向“机旁”时，接触器-K11工作，系统工作正常，所以故障不是因为接触器-K11的损坏引起。将转换开关指向“遥控”时，控制回路受到接触器-K17的1个常开触点13-14控制，所以将检查重点放在接触器-K17上，在驾驶台遥控启动舵机，接触器-K17能正常吸合，但用手触摸接触器感觉到有轻微的颤抖，还可以听到电磁线圈工作时发出不正常的响声，确定是接触器-K17有问题，用相同型号的接触器换上之后，舵机工作恢复正常。

4 结束语

1)“液压锁报警”是ROLLS-ROYCE变频舵机最常见的报警之一，这是一个综合性的报警，多种原因可以导致报警系统出现“液压锁报警”，在检修过程中先明确故障的原因是出在液压系统、控制系统还是报警系统，然后再逐步进行检查。

2)安装“液压锁传感器”前，要用千分尺准确测量安装孔平面与单向阀端面之间距离，安装时使用调整螺母调整2个端面之间距离为0.5～1 mm，深度过大会导致“液压锁传感器”将单向阀顶开，深度太浅，“液压锁传感器”检测不到单向阀动作，安装完成后，切忌盲目去调整它。

舵机是船舶的重要设备，能否正常工作关系到船舶的航行安全，轮机员在日常工作中要密切关注舵机的运行情况，定期对液压系统、报警系统、控制系统进行检查与维护。报警系统的正常工作，可以帮助轮机员及时发现舵机在运行中出现的故障，当系统出现报警后，要及时进行检查并排除故障，从而保障船舶的航行安全。

ROLLS-ROYCE frequency steering gear system becomes failing in the daily use of "hydraulic lock alarm"after the actuator does not work.In this article,the composition and working principle of the system are introduced with"lock alarm"causes analyzed and treatment measures put forward,which can be reference for the future maintenance of the similar failures.

variable frequency steering gear;hydraulic lock alarm;trouble shooting

蔡吴生(1964-)，男，广东湛江人，轮机长，主要从事船舶轮机工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.03.005

2017-01-11