盧運(yùn)嬌 麥冬玲 王貴

摘 要：液壓舵機(jī)作為中小型船舶最重要的輔機(jī)之一，它的質(zhì)量與性能好壞直接關(guān)系到船舶安全航行。該文利用故障樹分析法原理對(duì)液壓舵機(jī)的故障進(jìn)行了分析，繪制了液壓舵機(jī)的故障樹。給設(shè)計(jì)和應(yīng)用維修提供參考依據(jù)，也為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操舵系統(tǒng)開發(fā)提供條件。

關(guān)鍵詞：液壓舵機(jī) 故障 故障樹分析法 故障樹

中圖分類號(hào)：U664.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（b）-00-02

液壓舵機(jī)作為中小型船舶最重要的輔機(jī)之一，其具有體積緊湊、慣性小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，目前已被廣泛應(yīng)用[1]。據(jù)筆者不完全統(tǒng)計(jì)，北部灣地區(qū)擁有中小型船舶2～3萬艘，約有八成船舶安裝了液壓舵機(jī)。液壓舵機(jī)的質(zhì)量與性能好壞直接關(guān)系到船舶安全航行，據(jù)相關(guān)資料分析，相當(dāng)大比例的海損事故是與液壓舵機(jī)的故障有關(guān)，因此，如何準(zhǔn)確、快速地查找出其故障發(fā)生的原因至關(guān)重要。液壓舵機(jī)融合了機(jī)械結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)，故障原因繁多，該文選用故障樹分析法對(duì)液壓舵機(jī)的故障進(jìn)行分析。在故障發(fā)生的前期做出及時(shí)、準(zhǔn)確的判斷，判明故障發(fā)生的薄弱環(huán)節(jié)，找出故障原因和排除方法，這樣可大大減少修理的盲目性，提高經(jīng)濟(jì)性和安全性。

1 故障樹分析法

故障樹分析法簡稱FTA（Fault Tree Analysis）是一種將系統(tǒng)故障形成的原因作為總體至部分按樹枝狀逐級(jí)細(xì)化的分析方法，它可以圍繞一個(gè)或一些特定的故障模式，進(jìn)行層層追蹤，從而在清晰的故障樹下，表達(dá)了系統(tǒng)故障事件的內(nèi)在聯(lián)系，并提出了單元故障之間的邏輯關(guān)系，有利于找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)[2]。在該文中應(yīng)用故障樹理論對(duì)液壓舵機(jī)的故障進(jìn)行分析研究，繪出故障樹圖，從而可以看出事件的成因與形成過程，能發(fā)現(xiàn)潛在的問題，有利于液壓舵機(jī)整個(gè)系統(tǒng)故障的預(yù)防、預(yù)測(cè)和控制[3]。

2 液壓舵機(jī)常見故障分析

2.1 液壓舵機(jī)常見故障分類

對(duì)于液壓舵機(jī)日常比較容易出現(xiàn)的故障主要分為兩大部分：一是軟件類故障，亦即是與舵機(jī)運(yùn)行有關(guān)的管理制度和船員對(duì)舵機(jī)的操作存在的問題。二是硬件類故障，是指與舵機(jī)相關(guān)的機(jī)器、設(shè)備發(fā)生了功能性的障礙。

2.2 液壓舵機(jī)硬件故障分析

硬件類故障是舵機(jī)故障的主要原因，根據(jù)故障導(dǎo)致的結(jié)果分為以下8小類：

2.2.1 舵不能轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致舵不能轉(zhuǎn)動(dòng)的原因主要有：1）舵令信號(hào)輸出，常見原因是電控線路故障和機(jī)械杠桿故障；2）主泵不能正常供液，變量機(jī)構(gòu)故障、儲(chǔ)能彈簧太軟、輔泵連鎖故障等都會(huì)導(dǎo)致到主泵不能正常供液；3）主油路故障，備用油泵反轉(zhuǎn)、控制閥調(diào)整不當(dāng)、接口處不密封導(dǎo)致的嚴(yán)重泄露都會(huì)形成旁通導(dǎo)致主油路無油；4）液壓缸油路不通，檢查液壓缸閥、泵閥、鎖舵閥是否沒開，或者安全閥機(jī)械故障

2.2.2 單向舵，不回舵導(dǎo)致單向舵和不能回舵的原因主要有：1）一側(cè)電磁閥磁鐵故障或伺服液壓缸一側(cè)泄露導(dǎo)致只有單向舵令信號(hào)；2）主泵只能單向供液；3）換向閥故障；4）主油路單向不通或旁通。

2.2.3 轉(zhuǎn)舵過慢1）轉(zhuǎn)舵速度的快慢取決于供入轉(zhuǎn)舵油缸的油量，所以故障多由主泵流量不足引起；2）主油路有旁通泄露，旁通閥和安全閥關(guān)閉不嚴(yán)，也會(huì)使轉(zhuǎn)舵速度下降；3）舵令輸出滯后也會(huì)影響轉(zhuǎn)舵的速度。

2.2.4 滯舵滯舵是指舵的轉(zhuǎn)動(dòng)明顯滯后于操舵動(dòng)作，其主要原因有：1）主油路空氣過多；2）舵令輸出滯后，電液式系統(tǒng)內(nèi)有空氣、機(jī)械杠桿間隙過大、激磁電流不足或反饋信號(hào)過強(qiáng)；3）主油路泄露嚴(yán)重或有旁通現(xiàn)象。

2.2.5 沖舵造成沖舵的原因有：1）換向閥不能及時(shí)回中；2）反饋機(jī)構(gòu)故障，比如機(jī)械杠桿連續(xù)松動(dòng)、反饋電路故障等；3）泵變量機(jī)構(gòu)不能及時(shí)回中；4）主油路鎖閉不嚴(yán)。

2.2.6 跑舵跑舵是指在沒有發(fā)出操舵動(dòng)作的情況下自動(dòng)轉(zhuǎn)舵，導(dǎo)致的原因主要有：1）主油路泄露；2）雙泵工作時(shí)中位不一致。

2.2.7 空舵空舵即舵輪空轉(zhuǎn)一定角度后才來舵，主要原因是油路中有空氣，轉(zhuǎn)動(dòng)舵輪時(shí)必須先壓縮空氣，帶系統(tǒng)壓力上升到一定值時(shí)才能推動(dòng)舵。另一個(gè)原因是主油路泄露、旁通閥或安全閥關(guān)閉不嚴(yán)，也會(huì)產(chǎn)生空舵，管理中不可忽視。

2.2.8 異常噪聲與振動(dòng)異常噪聲分兩種：一是液體噪聲，主要是油位過低、吸入管漏氣和換向沖擊過大引起。二是機(jī)械噪聲，由于聯(lián)軸器不對(duì)中、管路固定差和運(yùn)動(dòng)件潤滑不好都會(huì)產(chǎn)生噪聲。

3 液壓舵機(jī)故障樹的建立

液壓舵機(jī)故障樹的建立按如下步驟

進(jìn)行。

（1）收集資料

廣泛收集液壓舵機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維修等技術(shù)資料。通過分析故障實(shí)例，整理出液壓舵機(jī)盡可能多的故障以及故障原因。

（2）選擇和確定頂事件

頂事件是系統(tǒng)最不希望發(fā)生的事件，就液壓舵機(jī)而言最不希望的事情就是“舵機(jī)故障”，因此文中把它定為頂事件。

（3）分析頂事件

液壓舵機(jī)的構(gòu)成涉及到機(jī)械結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)，出現(xiàn)故障的范圍廣泛，任何一部分工作不良或相互配合不協(xié)調(diào)均能產(chǎn)生故障，故障與癥狀的關(guān)系并非一一對(duì)應(yīng)，多數(shù)情況下有并發(fā)癥出現(xiàn)。尋找導(dǎo)致液壓舵機(jī)故障發(fā)生的直接的必要和充分原因，并將它們置為頂事件的輸入事件，由于成因后果的多層次性，從而形成一連串的因果鏈[3]。

（4）分析輸入事件

像分析頂事件一樣，把能繼續(xù)分解的輸入事件作為下一級(jí)的頂事件進(jìn)行處理。

（5）建樹

在故障樹建立過程中，首先將頂事件作為第一行；所有導(dǎo)致頂事件發(fā)生的原因?yàn)榈诙?，重?fù)以上步驟，逐級(jí)向下分解，直到所有導(dǎo)致舵機(jī)故障的原因不能再分解或不必要再分解為止。這樣即建成了一棵倒置的故障樹，如圖1所示。

4 結(jié)語

通過建立液壓舵機(jī)故障的故障樹，不僅能夠說明液壓舵機(jī)故障形成的原因、諸原因之間的層次和因果關(guān)系，還能夠進(jìn)一步說明諸原因之間的邏輯關(guān)系。故障樹分析理論還可以進(jìn)一步將常規(guī)的診斷方法、專家的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，形成專家診斷系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭士君，孫永明.船舶輔機(jī)教程[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2003.

[2] 屈梁生，何正嘉.機(jī)械故障診斷學(xué)[M].上海科技出版社，1986.

[3] 盧運(yùn)嬌，馮定.用故障樹分析法研究潛油電機(jī)的故障[J].機(jī)械，2005（2）.