蔡吳生

(中海油田服務(wù)股份有限公司 湛江分公司，廣東 湛江 524057)

ROLLS-ROYCE變頻舵機“液壓鎖報警”原因分析及故障修理

蔡吳生

(中海油田服務(wù)股份有限公司 湛江分公司，廣東 湛江 524057)

ROLLS-ROYCE變頻舵機在日常使用中出現(xiàn)“液壓鎖報警”后，舵機無法正常工作，只有查清導(dǎo)致舵機報警系統(tǒng)出現(xiàn)“液壓鎖報警”的原因，才能排除故障并恢復(fù)舵機的正常工作。文章介紹ROLLS-ROYCE變頻舵機系統(tǒng)的組成及工作原理，分析“液壓鎖報警”的原因、處理措施以及修理方法，可為今后同類型舵機系統(tǒng)出現(xiàn)“液壓鎖報警”時分析與排除故障提供借鑒。

變頻舵機; 液壓鎖報警； 故障排除

常規(guī)的舵機系統(tǒng)在舵機正常工作時，電動機與液壓油泵需要不停運轉(zhuǎn)，液壓油的流向由電磁閥控制。本文介紹的變頻舵機系統(tǒng)是由變頻器、雙向旋轉(zhuǎn)電動機、閥組、反饋單元等組成，其中電動機和液壓油泵均可反轉(zhuǎn)，使用變頻器控制轉(zhuǎn)舵方向，電動機與齒輪泵在沒有舵令時不運轉(zhuǎn)，大大提高了舵機系統(tǒng)的使用壽命，減少系統(tǒng)的磨損和能耗，還有噪聲小、系統(tǒng)油溫低等優(yōu)點。圖1是ROLLS-ROYCE變頻舵機系統(tǒng)方框圖。

圖1 變頻舵機系統(tǒng)方框圖

1 變頻舵機液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

ROLLS-ROYCE變頻舵機液壓系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)及原理圖如圖2，2臺舵機既可單獨運轉(zhuǎn)，也可以同時使用，從而保證在1臺舵機有故障時船舶不會失控。

每臺舵機的動力為1臺可逆轉(zhuǎn)電動齒輪泵組，主要閥件有4個單向閥組成液壓鎖、溢流閥、安全閥、電磁閥等，9為液壓鎖報警傳感器安裝點，每臺舵機安裝了2個液壓鎖報警傳感器，分別檢測控制系統(tǒng)發(fā)出左舵令或右舵令時單向閥是否打開，油路是否暢通，液壓油的流向是通過變頻器控制可逆轉(zhuǎn)齒輪泵的轉(zhuǎn)向來實現(xiàn)的。

圖2 變頻舵機液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理圖1-可逆轉(zhuǎn)電動齒輪泵組；2-過濾器組；3-單向閥(4個組合成液壓鎖)；4-溢流閥；5-安全閥；6-電磁閥；7-舵機執(zhí)行器；8-重力油柜；9-液壓鎖報警傳感器安裝點。

舵機啟動后，2個電磁閥同時打開，沒有舵令時，齒輪泵處于停止運轉(zhuǎn)狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)發(fā)出左舵令或右舵令時，電動機開始工作，帶動齒輪泵按預(yù)定的方向提供液壓油給執(zhí)行器，推動舵桿轉(zhuǎn)動，回油經(jīng)過濾器后進入齒輪泵的進口端。液壓油不足時，由重力油柜進行補充，執(zhí)行器內(nèi)部泄漏的液壓油回到重力油柜。

2 故障原因

當(dāng)舵機控制系統(tǒng)在“遙控”位置并給舵機執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出舵令，圖2中靠近單向閥的“液壓鎖報警傳感器”如果檢測到單向閥超過3 s沒有打開(每臺舵機有2個“液壓鎖報警傳感器”，“左舵令”與“右舵令”分別對應(yīng)1個傳感器),駕駛臺與機艙集控室的報警系統(tǒng)就會發(fā)出“液壓鎖報警”的聲光報警信號。值得注意的是，雖然“液壓鎖報警”信號是由于單向閥沒有打開而導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)報警，但故障并不一定是出現(xiàn)在單向閥，因為單向閥的開關(guān)是依靠液壓油的壓力來工作，舵機系統(tǒng)故障比如：變頻器損壞、電動機沒有工作、泵損壞、系統(tǒng)缺油(過濾器堵塞、系統(tǒng)液壓油壓力低)、液壓鎖報警傳感器損壞等情況都會導(dǎo)致舵機報警系統(tǒng)出現(xiàn)“液壓鎖報警”。

3 故障排查

如果報警系統(tǒng)出現(xiàn)“液壓鎖報警”后按下應(yīng)答按鈕，報警指示燈“定光”，或者是按下應(yīng)答按鈕后指示燈雖然熄滅，但過一會又重新出現(xiàn)，就需要查找報警的原因并排除故障。

3.1 機旁檢查，確認(rèn)液壓油系統(tǒng)是否有故障

首先檢查液壓油系統(tǒng)是否有漏油，變頻器、電動機電源是否正常，完成上面的檢查工作后，將機旁控制箱的控制位置開關(guān)轉(zhuǎn)到“機旁”控制，按下控制箱上的“左舵”或“右舵”按鈕，注意觀察舵機從“左35°舵角”到“右35°舵角”或“右35°舵角”到“左35°舵角”執(zhí)行機構(gòu)運轉(zhuǎn)是否平順，聲音是否正常，并用秒表計算時間是否符合規(guī)范的要求，如果執(zhí)行機構(gòu)運轉(zhuǎn)正常，基本可以排除變頻器、電動機、液壓油泵故障導(dǎo)致報警的可能。

完成上面的檢查工作，仍然不能查找出“液壓鎖報警”故障的原因，就要對報警系統(tǒng)與控制系統(tǒng)進行檢查。

3.2 對報警系統(tǒng)與控制系統(tǒng)進行檢查

圖3是報警模塊電路圖，該報警模塊集成了所有的舵機報警，包括超負(fù)荷、電源相序故障、電源故障、油位、過濾器阻塞、油溫和液壓鎖等報警。圖3中只畫出其中的一部分，端子號17、18、19、20分別是左舵令，右舵令，左、右液壓鎖傳感器信號。在報警模塊中，每個接線點都自帶1個LED燈，要確認(rèn)“液壓鎖報警”是誤報還是真實的故障報警以及報警來自哪個部位，只需要觀察這個報警模塊的4個LED燈在操舵過程中是“亮”還是“滅”并記錄下來(為方便記錄，燈“亮”記作“1”,燈“滅”記作“0”)，然后進行分析便可得出準(zhǔn)確的結(jié)論。具體方法如下：在駕駛臺啟動舵機，舵角在“零位”時，不要操縱舵機，記錄1次，然后操縱舵機從“零位”到“左滿舵”，再從“左滿舵”到“零位”，在舵機持續(xù)轉(zhuǎn)動時分別記錄1次(注意：報警系統(tǒng)從故障發(fā)生到發(fā)出“液壓鎖報警”信號的延遲時間只有3 s，超過3 s后，舵機便停止工作，舵機停止工作后記錄的數(shù)值無效)。

圖3 報警模塊接線圖

通過對舵機控制系統(tǒng)的全面分析，可以非常清楚地知道“液壓鎖報警”在報警系統(tǒng)中并不是單獨的開關(guān)量報警，它運用了邏輯控制電路，來自控制系統(tǒng)中的舵令信號與液壓系統(tǒng)中的液壓鎖傳感器信號當(dāng)中如果有一個不正常均可導(dǎo)致“液壓鎖報警”，這2種信號只有滿足下面的3種狀態(tài)(舵角在零位，零位到左滿舵，左滿舵到零位)，報警系統(tǒng)才不會發(fā)出“液壓鎖報警”，參見表1。

表1 LED燈狀況記錄表(1)

某船的舵機系統(tǒng)出現(xiàn)“液壓鎖報警”所記錄的數(shù)值如表2。將表2數(shù)值與表1進行比較， 可以判斷出“液壓鎖報警”故障信號是來自舵機控制系統(tǒng)的舵令還是液壓系統(tǒng)液壓鎖傳感器。

經(jīng)過比對，發(fā)現(xiàn)19號端子的LED燈在駕駛臺發(fā)出“左舵”指令“1”時，正常數(shù)值應(yīng)該是“0”，現(xiàn)在是“1”，說明報警的原因來自左液壓鎖傳感器。

表2 LED燈狀況記錄表(2)

3.3 檢查單向閥以及液壓鎖傳感器是否正常

圖4是液壓鎖報警傳感器接線圖，傳感器的觸點是常閉觸點，當(dāng)對應(yīng)的單向閥動作時，觸點斷開，根據(jù)上面的判斷，對“左舵”單向閥與液壓鎖傳感器做檢查：將萬用表調(diào)至測量直流電壓擋，紅色表筆接觸“3”號端子，黑色表筆接觸“2”號端子，在機旁操縱舵機轉(zhuǎn)向“左舵”，萬用表顯示沒有24 V直流電壓，可以判斷出“左舵”對應(yīng)的單向閥沒有打開或者是左液壓鎖報警傳感器觸點仍然在閉合的位置。

圖4 液壓鎖傳感器接線圖

液壓鎖傳感器是1個電磁開關(guān)，它的端面與單向閥的1個端面緊貼在一起時觸點接通。當(dāng)系統(tǒng)有液壓油流經(jīng)單向閥時，單向閥打開，2個貼近的端面分開，傳感器的觸點斷開。根據(jù)傳感器的工作原理，很容易判斷出傳感器是否損壞。拆檢左舵液壓鎖傳感器和它相對應(yīng)的單向閥檢查，均沒有發(fā)現(xiàn)異常。

3.4 在控制電路圖中查找故障原因

綜合前面的檢查結(jié)果分析，舵機在機旁操縱時工作是正常的，因而可以肯定舵機的液壓系統(tǒng)沒有問題，報警系統(tǒng)也沒有發(fā)現(xiàn)故障，問題是出現(xiàn)在將控制位置轉(zhuǎn)到“遙控”時，舵機不能正常工作，舵機執(zhí)行器在運轉(zhuǎn)時也有卡阻的現(xiàn)象，所以判斷是轉(zhuǎn)換到“遙控”操作后電路的原因?qū)е鹿收?，圖5是舵機控制電路部分接線圖。

圖5 舵機控制電路接線圖

從圖5可以看出，操作位置轉(zhuǎn)換開關(guān)指向“機旁”時，接觸器-K11工作，系統(tǒng)工作正常，所以故障不是因為接觸器-K11的損壞引起。將轉(zhuǎn)換開關(guān)指向“遙控”時，控制回路受到接觸器-K17的1個常開觸點13-14控制，所以將檢查重點放在接觸器-K17上，在駕駛臺遙控啟動舵機，接觸器-K17能正常吸合，但用手觸摸接觸器感覺到有輕微的顫抖，還可以聽到電磁線圈工作時發(fā)出不正常的響聲，確定是接觸器-K17有問題，用相同型號的接觸器換上之后，舵機工作恢復(fù)正常。

4 結(jié)束語

1)“液壓鎖報警”是ROLLS-ROYCE變頻舵機最常見的報警之一，這是一個綜合性的報警，多種原因可以導(dǎo)致報警系統(tǒng)出現(xiàn)“液壓鎖報警”，在檢修過程中先明確故障的原因是出在液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)還是報警系統(tǒng)，然后再逐步進行檢查。

2)安裝“液壓鎖傳感器”前，要用千分尺準(zhǔn)確測量安裝孔平面與單向閥端面之間距離，安裝時使用調(diào)整螺母調(diào)整2個端面之間距離為0.5～1 mm，深度過大會導(dǎo)致“液壓鎖傳感器”將單向閥頂開，深度太淺，“液壓鎖傳感器”檢測不到單向閥動作，安裝完成后，切忌盲目去調(diào)整它。

舵機是船舶的重要設(shè)備，能否正常工作關(guān)系到船舶的航行安全，輪機員在日常工作中要密切關(guān)注舵機的運行情況，定期對液壓系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、控制系統(tǒng)進行檢查與維護。報警系統(tǒng)的正常工作，可以幫助輪機員及時發(fā)現(xiàn)舵機在運行中出現(xiàn)的故障，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)報警后，要及時進行檢查并排除故障，從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

蔡吳生(1964-)，男，廣東湛江人，輪機長，主要從事船舶輪機工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.03.005

2017-01-11