船舶液压舵机安全性配置研究

赵有鹏

摘要：船舶液壓舵机技术应用交流变频调速技术与液压舵机系统有机结合，并利用交流变频液压驱动技术的节能优势，弥补传动液压舵机系统的效率不高的不足。但由于变频调速的交流异步电机本身是一个多变量系统，使得原本较为简单的传统液压舵机系统变得复杂。对此，本文将对船舶液压舵机安全性配置展开研究

关键词：船舶;液压舵机;安全

一、增设两套独立动力系统

动力设备通常指电动机、与电动机相连的泵以及主机通过皮带轮与主机带泵连接。附件常常指为设备提供液压油的油箱、空气滤清器、滤油器、液位报警器等附件，以及换向阀、溢流阀、舵机专用阀等元件。在船舶航行中，造成舵机出现故障的原因有很多。当有1台动力设备发生单项故障时，就会将其隔离，继续操舵以确保船舶可以正常航行，因此有必要增设两套相对独立的动力系统。

二、换取自动隔离阀

自动隔离能使舵机及时隔离故障，并快速转换到另一套系统继续航行。对于老旧的舵机，当其发生故障时，船员从跑到船尾的舵机舱，分别打开左右舵机舱舱盖，关掉故障管路或手动隔离阀，大概需要约5分钟，这段时间船舶很可能处于失控状态，发生撞船、撞桥墩等安全事故的概率较大。因此，必须对舵机产生的故障及时隔离，所以可以应用采用自动隔离阀，当动力设备转换时，自动隔离非工作设备和管路，不需要额外的操作，具备简单便捷的特征，安全性也比较好。

三、应用舵机专用阀

当船舶在航行中遇到风暴或急流河滩时，舵杆容易受到负力的作用，若外界干扰能量较大且方向与舵叶转动方向相反，单向阀便能起到止回作用，切断油缸和油泵之间的联系，有效防止油泵变为油马达。若外界负力矩的方向与舵叶的转动方向一致时，油缸活塞就会加速，如果油泵不能及时供油，液压系统就会出现抽空现象，液压系统中就会进入大量空气，产生冲击、振动和噪音，在这种负力矩下，油缸活塞移动加速，进油腔的压力降低，出油腔油压迅速增高，此时专用阀回流通道面积会逐渐减小，起到节流作用，以此实现平衡，避免活塞会产生“顿舵”、振动以及噪声等现象。但此处还需注意，如为节省生产成本，采用双向液压锁、液控单向阀等元件代替舵机专用阀，无法起到克服负扭矩的作用，会增加船舶航行安全隐患，这种方式是不可取。

四、主机怠速时保证转舵时间

船舶在进出港、停靠岸、转弯掉头的时候，主机往往处在怠速运行状态，此时要保障舵机转舵时间满足≤20秒的要求，具体做法通常如下加大主机泵的排量，综合分析船舶在正常航行中主机转速与怠速的变化范围，做好主机皮带轮与带泵皮带轮的合理配比，既能满足主机怠速时舵机的转舵时间，又能确保船舶在正常航行时不超出主机带泵的额定转速。因此，要想在正常航行时确保转舵的时间，此时驾驶员便可借助手动转向器改变操舵的转速来控制进入转舵机构的流量，从而得到合适的转舵速度。

五、各部件流量的校核

在液压系统设计中，当管道内液流速度出现急剧变化时，系统的压力就会产生压剧烈变化，压力峰值也会升高，这种现象被称作液压冲击，液压冲击有着较大的危害性，不但使系统产生振动和噪声，而且导致液压元件、密封装置等的损坏。液压元件、管路及接头的流量校核极为重要，通常不能低于泵流量的110%，并且压力的升高不应超过安全阀整定压力的10%。值得特别注意的是，由于主机带泵存在流量变化，校核应依据最大航行转速时油泵的流量计算来选取，否则很容易出现背压过高、系统噪声过大、发热严重、机带泵停转等问题，液压舵机的安全性就会受到影响，进而导致船舶在航行中容易引发安全隐患。

六、液压系统的清洁性

液压油清洁是确保液压系统顺畅运行的关键，舵机也包括其中，在舵机制造、安装和使用过程中，需要将以下几个环节把握好：第一，是在装配液压元件前，应用抹拭、清洗、铰刀、压缩空气的措施，去除粉尘、焊渣毛刺、钻孔铁屑等;第二，是管路内部需要经过酸洗、中和等清洗工艺;第三，是在工厂做好产品的制造工艺的同时，也需培养出合格的制造、检验、安装人员，生产出的产品需通过检验员质量检测合格后，才可以出厂使用;第四，是在应用过程中，除了正常的维护保养外，也应该时刻关注液压油的清洁度，并及时按照说明书对液压油进行有效的过滤及更换。

七、结语

总而言之，舵机确保船舶安全航行的重要设备，其性能同船舶安全航行的技术性、经济性和生命力有着直接影响，一旦性能变差或者控制失灵，就会导致船舶失去控制，对船舶和船员造成很大的伤害。随着船舶朝着大型化发展，随之而来的是要求船舶液压舵机安全性，特别是港内频繁操舵过程，这就对舵机系统的控制有了更高的要求。

参考文献：

[1]冯福钦.增强船舶液压舵机安全性配置关键点[J].中国船检，2020（10）：69-71.

[2]刘亮，孙丽颖，那海涛，等.布风器形式对船舶会议室内气流分布影响的数值模拟[J].流体机械，2018，41（1）：73-77.

[3]邱少辉，李安桂.条缝型送风口形成的竖壁贴附射流通风模式研究：送风速度的影响[J].暖通空调，2018，40（1）：101-105.