李吉君，東李鈞，汪魯騰

（舟山長宏國際船舶修造有限公司，浙江舟山 316052）

某船DTF-60型舵機卡舵故障分析與解決

李吉君，東李鈞，汪魯騰

（舟山長宏國際船舶修造有限公司，浙江舟山 316052）

本文通過介紹某船DTF-60型舵機工作原理，結合某39000DWT散貨船發(fā)生的舵機卡舵事故，主要從主泵供油、主油路堵塞及可能混有氣體、遙控系統(tǒng)失靈和DD馬達等方面對舵機出現卡舵故障進行分析，找出出現故障的原因，并提出相應的對策。為以后出現此類故障提供可借鑒的應對辦法，有助于完善日常舵機管理，保證舵機設備的穩(wěn)定可靠運行，為船舶安全提供強有力的保障。

DTF-60型舵機；卡舵；分析；解決

0 引言

舵機是用來控制和維持船舶航向的一種重要的甲板機械。在近代大型船舶上，電動液壓舵機取代了各種舵機，在各類船舶上獲得了廣泛的應用。舵機的功用是保證船舶按要求迅速可靠地將舵葉轉到并保持在指定的舵角，以使船舶航行在給定的航線上，舵機作為船舶控制航向的設備，對保證船舶的海上航行安全起著至關重要的作用。

1 事件概述

某船在某次航行中出現NO.1舵機卡舵現象，隨后出現轉舵慢、NO.1和NO.2舵機分別發(fā)生卡舵及舵效應差等現象，導致因為不能控制船艏向并差點發(fā)生沖向岸堤事故而?？堪闹薷?。該故障影響了整個航運計劃，造成不必要的經濟損失，并且對于船舶安全是一個極大的隱患，如何盡快查明故障原因并排除顯得尤為重要。

2 該船的舵機控制系統(tǒng)介紹

本舵機分別有兩套獨立的動力單元和控制單元，實現互為備用，也可以同時工作。相互獨立的管路和閥系統(tǒng)，允許任何單一故障的發(fā)生，當故障發(fā)生時，每個閥組包括換向閥，作為備用泵的逆向循環(huán)鎖定，可保證一臺泵組出現故障后，迅速自動隔離，另一臺泵組能正常工作。

表1 該DTF-60型舵機詳細參數

該船DTF-60型舵機由轉舵機構、液壓系統(tǒng)和操舵控制系統(tǒng)等部分組成，為閥控型液壓舵機，根據液體的不可壓縮性及其流量、壓力和流向的可控性來實現轉舵目的[1]。同時該船配備自動舵系統(tǒng)，自動舵是船舶系統(tǒng)中的一個不可缺少的重要設備，用來控制船舶航向的設備，能夠使船舶在預定的航向上運行。當給定航向后，利用電羅經檢測船舶實際航向，然后與給定航向作比較，兩者的差值作為操舵裝置的輸入信號，使操舵裝置動作，改變偏舵角。在舵角的作用下，船舶逐漸回到正航上，舵葉則不再偏轉[2]。

該船閥控型舵機采用定量油泵為主油泵，舵機在工作時該定量油泵按選定方向連續(xù)運轉，其吸、排方向和排量保持不變，三位四通換向閥則控制油泵向轉舵油缸供油的方向。由駕駛臺給出指定的舵角信號，通過與實際反饋的舵角信號相比較，當兩者出現偏離的情況時，駕駛臺給出的舵角信號經放大后，根據兩者偏差的方向的不同，偏差相應的一側線圈通電，泵就向偏差相應的一側液壓油泵供油，同時對側油缸的液壓油通過閉式系統(tǒng)流回泵的吸口，促使柱塞移動，接著推動舵柄轉向和舵葉轉動[3]。而當給出的舵角信號與實際反饋舵角信號無偏差時，換向閥的電磁線圈失電，閥芯在中位停止，此時泵組卸掉負荷，不需執(zhí)行轉舵操作。圖1所示為該舵機油壓回路圖。

圖1 舵機油壓回路圖

3 故障分析和解決

3.1 主泵故障排查

首先要排除的是主泵是否故障，從舵機油壓回路圖可以看出，主泵在整個回路中起著至關重要的作用，所有執(zhí)行機構的液壓油都需通過主泵的工作來帶動，如果發(fā)生主泵不供油的故障，例如由于泵組自身損壞或者轉動受阻，導致不能對整個油壓回路進行正常供油，進而整個油壓回路無法建立，那么就會發(fā)生卡舵故障。船上人員首先將故障原因定位在左右主泵上，對1、2號主泵進行詳細的拆檢，檢查發(fā)現該兩泵可以正常啟動，并且啟動后油壓正常，滿足使用要求。故排除由于主泵故障導致卡舵的可能。

3.2 舵機油路不暢排查

接下來重點檢查整個舵機油壓回路，如果主油路中混有較多氣體，例如充液或者檢修后放氣不徹底，工作油箱液位過低或者補油壓力過低，或從未關嚴的旁通閥和安全閥處泄露，以及油缸密封不嚴處吸入空氣等都有可能導致主油壓回路中混入過多的氣體，進而導致開始轉動舵輪時必須先要壓縮多余的空氣，等整個油壓回路的壓力上升到一定值時，受動器才會動作[2]。又或者主油路回油濾網臟堵，造成主油路堵塞，導致操舵時油壓變化不正常，無法正確的執(zhí)行操舵指令，也是有可能造成卡舵故障。在經過系統(tǒng)放氣處理以及更換主油路回油濾網之后，并檢查工作油箱油位正常，但在試驗舵機運行一段時間后，油壓檢測正常，但還是出現了卡舵故障，故排除主油路相關問題可能導致的卡舵。

3.3 控制系統(tǒng)排查

舵機的遙控系統(tǒng)失靈，也會直接導致駕控臺操舵指令無法準確及時地發(fā)送到舵機控制箱，舵機無法準確無誤的執(zhí)行操舵指令，導致出現卡舵現象。圖2為自動舵系統(tǒng)圖。

圖2 自動舵系統(tǒng)圖

圖2中的AP11、AP12為自動舵與舵機控制箱之間的連線，首先需檢測該線的絕緣是否良好，兩端的接線端子觸頭是否可靠，以及從駕駛室到舵機艙該線的電壓降是否滿足規(guī)范要求。經船員檢測相關設備的電流和電壓，結果顯示舵機遙控系統(tǒng)正?？煽?，同樣排除了遙控系統(tǒng)出現故障導致卡舵現象發(fā)生的可能。

3.4 DD馬達故障排查

在自動控制系統(tǒng)中，舵機執(zhí)行機構即DD馬達作為執(zhí)行元件，把收到的操舵電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。在以上可能的故障點一一排除后，還是不能解決卡舵故障，基本判斷是DD馬達在執(zhí)行舵令時出了問題。在船東要求船廠對DD馬達下驅部分進行換新，并將NO.1舵機自動舵控制箱的部分電路板換新，后試驗無異常，卡舵故障消失。

然而在該船開航后發(fā)現NO.1舵機手輪操作時，偶爾還會出現輕度卡舵或停頓現象，由此得出此船舵機卡舵故障的主要原因已經找到并解決，但還有其它次要原因或新的問題尚未發(fā)現和解決。于是船廠繼續(xù)對可能最大的故障發(fā)生點DD馬達檢查。

3.5 故障解決

該船的自動舵給出操舵信號，控制DD馬達，舵機通過DD馬達的動作信號執(zhí)行轉舵指令，而給出動作信號則是DD馬達連桿通過萬向節(jié)及固定螺栓與機械連桿連接，具體如圖4所示。DD馬達的輸出桿、連接桿、伺服控制桿的平行度、高度差、中心距離都有著嚴格地要求，最為重要的是DD輸出桿、連接桿和伺服控制桿構成的四邊形是否為平行四邊形，若不是平行四邊形，在運動中就會發(fā)生卡阻現象[4]。如何驗證是否為平行四邊形需從如下兩點入手：1）這三個桿在同一水平面上且沒有高度差；2）在輸出桿和伺服控制桿之間取兩個點，手動操作應急手柄，如果這兩個點之間的間隙在運動中保持不變，則可以認為構成了平行四邊形，這也就保證了不發(fā)生卡阻的可能。在根據以上要求進行檢查后，發(fā)現存在以下問題：1）連接桿的長度達不到要求的130mm；2）伺服控制桿萬向節(jié)的連接螺栓非標準件；3）DD馬達的輸出桿與伺服控制桿存在一定的高度差。以上幾點存在的問題直接導致了DD馬達輸出桿和伺服控制桿在運行過程中存在瞬間卡阻的可能。事實情況是該船舵機安裝過程中發(fā)現部分連接構件遺失，于是自行加工了缺失的零件并完成安裝。在發(fā)現可能存在的病因后，對癥下藥，更換滿足要求的連接件，以及標準規(guī)格的萬向節(jié)連接螺栓，同時調節(jié)輸出桿與伺服控制桿的安裝位置，使得兩者在同一水平線且沒有高度差，運行起來呈平行四邊形無卡阻。

圖3 DD馬達控制連桿裝配圖

在經過一系列的排查及有關設備換新后，再次對舵機進行調試，設備運行恢復正常。在船舶重新投入運營后，舵機也是一直工況良好，之前卡舵故障得以解決。

4 結論與建議

針對以上幾點原因的分析，為有效避免舵機出現類似故障，確保海上航行期間舵機設備穩(wěn)定可靠運行，在以后的舵機使用管理中應注意以下幾個方面。

首先是嚴格按照舵機使用說明書要求，對舵機，尤其是DD馬達進行維護和保養(yǎng)，重點關注其工作狀態(tài)。

其次是DD馬達的連桿等構件要盡可能使用原裝件，若迫不得已需要自行加工配件，必須確保尺寸、材料和安裝滿足要求。

舵機作為船舶控制航向的設備，對保證船舶的海上航行安全起著至關重要的作用，本文通過排除可能故障點解決該船的舵機卡舵問題，找出解決問題的關鍵所在，其中所用到的分析方法和排除處理步驟對今后解決類似故障有著很好的借鑒意義。

[1]宋謙.液壓舵機故障分析與排除[J].中國修船,1999(5).

[2]黃靈勇.液壓舵機常見故障分析及檢驗[J].珠江水運,1998(3).

[3]張希文.25t·m電動液壓舵機故障的分析[J].航海技術,1994(1).

[4]中國船級社.鋼質海船入級與建造規(guī)范[S].北京人民交通出版社,1996.

Failure Analysis and Countermeasure of Type DTF-60 Rudder Actuator

Li Ji-jun,Dong Li-jun,Wang Lu-teng

(Zhoushan Changhong International Shipyard Co.,Ltd.,Zhejiang Zhoushan 316052,China)

This paper introduces the working principle of DFT-60 type rudder actuator.It is analyzed a case of 39000DWT rudder actuator whose failure accident is mainly from the following points containing main pump supply,main circuit plug and possible mixed gas,remote control system failure and DD motor.The reason of the failure is found and the corresponding countermeasures are put forward.The analysis provides a reference for the future of such failure.It is helpful for improving the daily management of the steering gear to ensure the stability and reliability of steering gear,and to provide a strong guarantee for the safety of the ship.

DTF-60 type rudder; actuator; analysis; countermeasure

為：U676

A

10.14141/j.31-1981.2015.06.016

李吉君（1965-），男，工程師，研究方向：船舶機電。