何濱

【摘 要】論文對(duì)自動(dòng)操舵儀這一部件進(jìn)行一些簡(jiǎn)單介紹，繼而重點(diǎn)針對(duì)船舶自動(dòng)操舵儀的常見(jiàn)故障提出故障診斷與檢測(cè)方案，旨在通過(guò)有益的探討不斷豐富船舶控制技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，為提高船舶的自動(dòng)控制水平建言獻(xiàn)策。

【Abstract】The paper briefly introduces the autopilot. And then， in view of the common faults of the ship autopilot， the fault diagnosis and detection scheme is put forward. The purpose of this paper is to offer suggestions for improving the automatic control level of the ship through enriching the experience of ship control technology.

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)舵； 故障診斷 ； 故障排除

【Keywords】autopilot； fault diagnosis； troubleshooting

【中圖分類(lèi)號(hào)】U673.3 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）11-0148-02

1 引言

對(duì)于船舶而言，要使其能在航線上穩(wěn)定而安全的運(yùn)行，那么則需要保證自動(dòng)操舵儀能夠正常工作。實(shí)際上，其中舵機(jī)震蕩帶來(lái)的問(wèn)題的發(fā)生頻次最高。在我國(guó)，船舵制造行業(yè)在近幾十年來(lái)已經(jīng)發(fā)展得較為成熟，特別是小型船舶，年制造數(shù)量非常驚人，并且性能相當(dāng)可靠。因此，我國(guó)自主制造的船舶自動(dòng)操舵儀完全符合國(guó)際主流水平。筆者將對(duì)自動(dòng)操舵儀這一部件進(jìn)行一些簡(jiǎn)單介紹，繼而重點(diǎn)針對(duì)船舶自動(dòng)操舵儀的常見(jiàn)故障提出故障診斷與檢測(cè)方案，旨在通過(guò)有益的探討不斷豐富船舶控制技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，為提高船舶的自動(dòng)控制水平建言獻(xiàn)策。

2 船舶自動(dòng)操舵儀工作原理

常規(guī)自動(dòng)操舵通常是指用電羅經(jīng)或磁羅經(jīng)檢測(cè)航向偏差，在通過(guò)航向控制器進(jìn)行舵角操縱，達(dá)到航向糾偏。羅經(jīng)對(duì)船舶實(shí)際的航行方向進(jìn)行實(shí)時(shí)把控，我們由此可以了解船舶的航行是否存在方向誤差以及多大的誤差，得到信號(hào)數(shù)據(jù)之后，自動(dòng)操舵儀可以直接對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)舵進(jìn)行控制，以此來(lái)調(diào)整航行方向。對(duì)于自動(dòng)操舵儀而言，目前一般存在兩種主要的操作方式，它們分別是手動(dòng)與自動(dòng)。當(dāng)船只是在大海中運(yùn)行時(shí)，一般自動(dòng)操舵的工作方案比較完善，這種能夠大大提高航行方向不出現(xiàn)錯(cuò)誤，由此可以減輕工作人員的工作強(qiáng)度并且避免不必要的資源浪費(fèi)。而如果船只需要在港灣轉(zhuǎn)向時(shí)，這種情況下人工操舵更加靈活，另外當(dāng)海面上能見(jiàn)度較低之時(shí)也不宜采用自動(dòng)操舵方案。

筆者繪制了圖一以表示自動(dòng)操舵儀的工作方案。首先，操舵儀可以接受指令，對(duì)舵機(jī)實(shí)施控制以達(dá)到讓其一直保持在正確航線上。當(dāng)前，一些性能較強(qiáng)的操舵儀的精度控制范圍相比于人工控制顯得更具優(yōu)勢(shì)，幾乎不會(huì)發(fā)生偏航的問(wèn)題，這對(duì)于航程的行進(jìn)與資源的合理調(diào)配都是非常友好的。用于海洋船舶的操舵儀操舵范圍應(yīng)為±35°，用于內(nèi)河船舶的操舵范圍應(yīng)為±40°。

自動(dòng)操舵有兩種工況：一種是自動(dòng)穩(wěn)定航向；另一種是改變航向。對(duì)于平常的自動(dòng)舵而言，它只能做到保持不變的方向行進(jìn)的功能，而如果是航跡舵，則能夠根據(jù)實(shí)際情況對(duì)航行方向進(jìn)行調(diào)整。搭配著ECDIS，自動(dòng)操舵儀對(duì)于航跡的控制非常嚴(yán)格。

3 船舶自動(dòng)操舵儀故障檢查與故障維修方案

3.1 自動(dòng)舵不工作

①檢查液壓舵機(jī)的電源、機(jī)械傳動(dòng)、電動(dòng)機(jī)電磁閥是否出現(xiàn)異常。②檢查舵機(jī)和操舵系統(tǒng)的電源。對(duì)于操舵系統(tǒng)，重點(diǎn)檢查其電源、變壓器是否能正常通電，確認(rèn)其無(wú)故障后用手柄操舵，看與舵機(jī)連接的電源是否已接入，配套的電路是不是能正常通電，等等。③檢查自動(dòng)舵指令發(fā)訊部分。自動(dòng)舵指令發(fā)訊常用電位器或自整角機(jī)。自整角機(jī)舵令發(fā)訊包括：舵令發(fā)送機(jī)、接收機(jī)和相敏整流。如果我們調(diào)整航向整定旋鈕的話，那么整角發(fā)送機(jī)與相敏整流則會(huì)對(duì)外進(jìn)行輸出，一般來(lái)說(shuō)，會(huì)有1V交流電壓輸入至自整角機(jī)。相敏整流應(yīng)有0.8V的直流電壓輸出。另外我們是通過(guò)旋轉(zhuǎn)的方向來(lái)控制電壓的極性。通過(guò)上述的工作，我們可以分別對(duì)指令法迅各個(gè)零部件做出故障排查。④檢查機(jī)械傳動(dòng)部分，觀察齒輪的嚙合狀態(tài)。⑤放大電路和開(kāi)關(guān)電路作如下檢查：檢查信號(hào)比較單元、運(yùn)算放大器電路、脈沖形成與開(kāi)關(guān)電路以及繼電開(kāi)關(guān)或可控硅電路的工作狀態(tài)。

3.2 自動(dòng)舵不準(zhǔn)確修理

3.2.1 零部件的檢查與診斷

檢查舵葉機(jī)械零位、分羅經(jīng)跟隨主羅經(jīng)是否準(zhǔn)確，接收機(jī)機(jī)械傳動(dòng)，其阻力矩是不是超過(guò)了規(guī)定值0.01N·m；檢查舵訊的發(fā)送、接受時(shí)，以自整角機(jī)作為例子，則需要分別對(duì)以下幾個(gè)方面檢驗(yàn)：①自整角機(jī)的校零，其方法為：找到零位，取下機(jī)器外殼的固件，利用萬(wàn)用表對(duì)其輸出電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，需要調(diào)整時(shí)，可以直接用手轉(zhuǎn)動(dòng)外殼，但是不能去調(diào)整轉(zhuǎn)子。這時(shí)接線間的電壓會(huì)慢慢降低，待到變成0.1V時(shí)停止操作。如果仍然為零點(diǎn)，便可以將取下的固件安裝回原位。②當(dāng)以上操作無(wú)誤時(shí)，如果沒(méi)有辦法找到零點(diǎn)，可以初步判斷激磁繞組是否存在故障，比如當(dāng)其發(fā)生斷路時(shí)，便可能產(chǎn)生上述情況，當(dāng)然，另外如果整步繞組是處于短路的狀態(tài)，也會(huì)造成此類(lèi)現(xiàn)象。這個(gè)時(shí)候先修好它們?cè)龠M(jìn)行零點(diǎn)的校正即可。

3.2.2 相敏整流電路的檢查與診斷

查看輸出功率是否存在異常，正常情況下，如果整流電路沒(méi)有輸入時(shí)，其輸出的電壓會(huì)在0.02V以下。除此之外，還需要對(duì)付邊電壓的對(duì)稱(chēng)性進(jìn)行檢查。另外，當(dāng)橋臂電阻不符合二極管特性時(shí)也是不行的。只要這些部件都不存在問(wèn)題，我們則可以直接對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，直至平衡為止。

3.2.3 放大電路的檢查與診斷

對(duì)于放大電路而言，檢查結(jié)點(diǎn)的電壓工作是非常重要的，只有所有電壓都符合要求之時(shí)，才能保證放大器的靈敏度。另外，還應(yīng)當(dāng)注意各個(gè)電路開(kāi)關(guān)與閥門(mén)的狀態(tài)，以及最終的電機(jī)是否正常工作。

3.2.4 自動(dòng)舵機(jī)的檢查與診斷

一般來(lái)說(shuō)，自動(dòng)舵在長(zhǎng)期的工作當(dāng)中，各個(gè)小部件是很容易被磨損的，由此我們需要對(duì)它們的狀態(tài)有一個(gè)清晰的了解。比如傳動(dòng)部件的摩擦是否過(guò)大，各類(lèi)電器元件是否正常。

3.3 自動(dòng)舵不穩(wěn)定修理

①查看放大器的狀態(tài)，如若增益太大，整個(gè)系統(tǒng)便會(huì)發(fā)生不正常震動(dòng)的問(wèn)題。另外，對(duì)于開(kāi)關(guān)放大器電路而言，由于其具備明顯的繼電器特征，一定得保證靈敏度大于寬度的兩倍方可，否則系統(tǒng)容易崩潰。另外，不穩(wěn)定檢修還包括各個(gè)指令的發(fā)送與接收以及反饋的監(jiān)測(cè)。②監(jiān)測(cè)指令輸入輸出是否正常，舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度存不存在過(guò)大的現(xiàn)象，另外，液壓系統(tǒng)如果發(fā)生漏油的問(wèn)題，也會(huì)造成系統(tǒng)崩潰的問(wèn)題。③在完成所有的檢測(cè)與維護(hù)工作之后，是有一些儀器設(shè)備再次對(duì)維護(hù)成果進(jìn)行二次檢查，并且恢復(fù)施工現(xiàn)場(chǎng)的整潔。

4 自動(dòng)操舵儀的檢測(cè)和調(diào)試

4.1 測(cè)量系統(tǒng)的冷態(tài)絕緣電阻

選擇500V的兆歐表，查看操縱臺(tái)是否存在漏電的問(wèn)題。注意在進(jìn)行這項(xiàng)工作之前需要取下放大板。當(dāng)系統(tǒng)在接通時(shí)不會(huì)傳電即可，一般來(lái)說(shuō)，絕緣電阻應(yīng)當(dāng)不小于0.5mΩ。

4.2 檢查自動(dòng)舵發(fā)訊機(jī)所發(fā)訊號(hào)的極性

關(guān)閉羅經(jīng)接收器，再旋轉(zhuǎn)旋鈕。當(dāng)輸出往右行駛的命令，如果指示器顯示左舵，則證明零點(diǎn)是準(zhǔn)確的，否則就不對(duì)。而在這種其情況下，我們旋轉(zhuǎn)發(fā)訊機(jī)，直至旋轉(zhuǎn)180°，使發(fā)訊機(jī)極性達(dá)到要求。

4.3 檢查自動(dòng)舵儀的靈敏度

用隨動(dòng)舵手輪或自動(dòng)舵旋鈕進(jìn)行操舵，觀察舵葉動(dòng)作是否達(dá)到要求的靈敏度，一般轉(zhuǎn)動(dòng)1°～2°指令舵角時(shí)，舵葉就開(kāi)始動(dòng)作，若達(dá)不到，可調(diào)節(jié)靈敏度旋鈕。

4.3.1舵回零與對(duì)稱(chēng)性檢查

把舵輪由零位向左或向右轉(zhuǎn)動(dòng)某一舵角，然后回零位，檢查隨動(dòng)舵回零與對(duì)稱(chēng)性，觀察舵葉是否轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)舵角和回到首尾線，其誤差小舵角（0～5°）時(shí)不超過(guò)±0.5°，大舵角（5°～35°）時(shí)不得超過(guò)±1°。

4.3.2自動(dòng)舵回零與對(duì)稱(chēng)性檢查

左右轉(zhuǎn)動(dòng)舵向匹配旋鈕，給出某一指令舵角，然后回零位，觀察舵葉是否轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)舵角和回到首尾線，誤差不得超過(guò)±l°。

4.3.3測(cè)定舵角指示誤差

在任意一個(gè)操舵部位，進(jìn)行簡(jiǎn)單操舵，在30°操舵范圍內(nèi)，每隔5°測(cè)記各操舵部位上舵角復(fù)示器與實(shí)際舵角的讀數(shù)，其誤差值應(yīng)不大于±l°。

4.4 檢查自動(dòng)舵儀的警報(bào)系統(tǒng)以及比例環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)的狀態(tài)

在自動(dòng)舵偏航時(shí)，應(yīng)能發(fā)出偏航聲光報(bào)警信號(hào)，并檢查消音按鈕是否工作正常；在自動(dòng)操舵狀態(tài)，給定5°偏航角，將比例分別置1、2、3、4、5檔，轉(zhuǎn)舵角應(yīng)相應(yīng)增大；在自動(dòng)操舵狀態(tài)，將比例舵調(diào)到零或最小檔，突加模擬偏航角，應(yīng)立刻有轉(zhuǎn)舵角輸出，轉(zhuǎn)舵角大小應(yīng)隨著微分調(diào)節(jié)的不同檔次而變化。

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