劉彬

摘要：船舶自動操舵儀又稱自動舵，用來保持船舶在給定航向或航跡上航行，是船舶航行的關鍵設備，它的性能直接影響到船舶航行的操縱性、經(jīng)濟性和安全性。自動舵的種類很多，現(xiàn)代化程度高，電氣控制系統(tǒng)復雜，出現(xiàn)故障難以下手。船舶處于航行狀態(tài)，尤其是在惡劣海況下，自動舵故障對船舶的正常航行帶來嚴重的負面影響，高效地解決其故障顯得至關重要。

本文闡述了自動舵系統(tǒng)的研究發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了教學實習船“育鯤”輪配備的AP2000型自動導航航跡舵系統(tǒng)的系統(tǒng)組成、技術指標和性能參數(shù)等方面的知識;對常見自動舵關于應急操舵系統(tǒng)、隨動操舵系統(tǒng)、自動操舵系統(tǒng)以及舵機系統(tǒng)的故障進行合理化分析，并以所在實習船自動舵系統(tǒng)的故障為例，說明自動舵故障分析和解決方案的個例。

本著高效處理自動舵突發(fā)故障的目的，為船員實船處理自動舵系統(tǒng)故障提供了一定的理論基礎。

關鍵詞：自動舵;故障;舵機

1引言

船舶航行時自動舵發(fā)生故障將會嚴重影響船舶安全航行[8]。因此，了解和掌握常規(guī)自動舵常見故障的檢查與排除對于船舶航行至關重要。一般來說，從安全航行角度出發(fā)，常規(guī)自動舵從控制系統(tǒng)到動力裝置，都設有兩套獨立系統(tǒng)，并且要求在駕駛臺和舵機房設有應急操舵，甚至有的船舶還設有人力操舵。但是當自動舵發(fā)生故障時，還是希望盡快排除故障，恢復自動舵運行，以確保船舶安全航行。

本章在閱讀學習文獻的基礎上，對自動舵系統(tǒng)常見故障進行了簡要概括，并針對于教學實習船舶“育鯤”輪在航期間，自動舵系統(tǒng)出現(xiàn)的故障進行了說明、分析。

2操舵系統(tǒng)故障分析

船舶自動舵系統(tǒng)故障有多種類型，需要理論與實踐經(jīng)驗相結合，才能快速準確排查故障，確保船舶安全航行。

本章基于“育鯤”輪自動舵系統(tǒng)，經(jīng)過一定時間的學習記錄，對其常見故障進行了匯總分析，以應急操舵系統(tǒng)、隨動操舵系統(tǒng)、自動操舵系統(tǒng)以及舵機系統(tǒng)等系統(tǒng)的故障為著眼點，從軟件和硬件兩方面對故障的解決提出了較為合理化的建議，以解決日后船舶工作中自動舵系統(tǒng)出現(xiàn)的諸類問題，僅供參考。

2.1應急操舵系統(tǒng)故障分析

應急操舵裝置有兩套，一套在駕駛臺，一套在舵機房。它是一種線路簡單的操舵裝置，應急手柄直接連接在電磁閥線圈開關上，只需通過應急手柄左右扳動，可直接控制電磁閥線圈電源的接通和斷開，進而控制舵葉的偏轉(zhuǎn)。若應急操舵失靈，應檢查電磁閥線圈的供電線路，檢查部位主要包括：手柄開關觸點、電磁閥線圈、電纜和電源等部分有無異常[9]。

有時油路管路故障以及機械裝置的異常情況，也會導致舵葉偏轉(zhuǎn)故障，故同時也應檢查舵機的機械管路系統(tǒng)[10]。

2.2隨動操舵系統(tǒng)故障分析

1. 手輪在零位，舵葉偏離零位

反饋裝置松動使零位不準確;相敏線路有故障，元件參數(shù)發(fā)生變化，使電路不平衡;控制系統(tǒng)靈敏度過低也會發(fā)生舵位不準的現(xiàn)象。同時應檢查舵機的機械部分工作是否正常。

2. 左右偏舵速度相差過大

檢查左右電磁閥或者執(zhí)行電動機的工作有無異常;油路是否堵塞，檢查是動作受阻或是電動機轉(zhuǎn)速不正常。

3. 左右舵角不對稱

相敏電路輸出信號不對稱;放大電路三極管參數(shù)或特性變化。若操舵時舵葉不停，一直跑滿舵，可能無舵角反饋信號，這時檢查反饋回路是否斷路或有其他故障[11]。

4. 隨動操舵時只能單向來舵

相敏電路橋臂有斷路、放大器或可控硅某元件損壞或斷路;執(zhí)行電動機或電磁閥有損壞或不動作;電路中有虛焊，或造成電路不通等[12]。

2.3自動操舵系統(tǒng)故障分析

1. 船舶出現(xiàn)單側偏航情況

可能的原因可能是舵角比例和微分調(diào)節(jié)過大或積分環(huán)節(jié)失靈;這時可以調(diào)整比例微分舵，若故障未排除，再檢查積分環(huán)節(jié)電路，是否有開路或短路情況。

2. 自動操舵時，舵機動作過于頻繁或給舵遲緩，船舶保航能力下降

天氣調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)失靈。不管在任何天氣調(diào)節(jié)情況下，操舵靈敏度不變，導致自動舵故障現(xiàn)象。檢查天氣調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)電路，是否有開路或短路情況。

3. 舵角從左滿舵至右滿舵（俗稱跑舵）且周而復始

故障致使船舶左右大角度偏航，通常偏航±10°時，會有偏航報警，駕駛員會停止自動操舵。故障原因可能在于舵角反饋信號開路，致使船舶只在航向閉環(huán)下航行，導致船舶左右大角度偏航;檢查舵角反饋回路，如相敏整流電路、接線端子、舵角反饋裝置及其機械連接等部件，若有損壞則及時修復。

3舵機系統(tǒng)

針對舵機系統(tǒng)故障做了較為詳細的研究，下面就舵機系統(tǒng)故障分析和舵機報警原因做分析，以更加清晰得認識“育鯤”輪舵機系統(tǒng)的故障檢查，更好地應對舵機的突發(fā)故障。

3.1舵機系統(tǒng)故障分析

1. 當給一舵令時，舵機不能作出應答

舵機的應答環(huán)節(jié)出了故障，主要是其中間傳輸環(huán)節(jié)出了問題，其故障原因可以歸結為如下幾個方面，放大器板卡故障、選擇器板卡故障或者泵控制板卡故障，若經(jīng)檢查，此三塊板卡均正常，需對控制系統(tǒng)和電機控制器或控制面板之間的接線進行檢查。

2. 舵的運動與左舷或右舷的運動不一致

此故障出現(xiàn)在信號傳遞環(huán)節(jié)，由于發(fā)送與接收信號的不一致性，在故障排除過程中，需對反饋電位器和隨動電位器進行檢查，極有可能由于某個電位器未能夠正確校準，導致了故障的產(chǎn)生。

3. 舵只能單邊運行

首先對控制系統(tǒng)和電機控制器或控制面板之間的接線進行檢查，若接線沒有問題，則可能的故障發(fā)生在反饋系統(tǒng)的限位開關或者應急操舵開關的微控開關處，需逐一對這兩個開關部件進行查驗，排除故障。

根據(jù)說明書，總結“育鯤”輪舵機系統(tǒng)故障的現(xiàn)象、原因及修復措施如表3.1所示。

3.3.2舵機系統(tǒng)故障報警設置

通過閱讀船裝舵機說明書，現(xiàn)將說明書自帶故障報警設置進行匯總說明，如表3.2所示。

4“育鯤”輪的自動舵故障分析實例

“育鯤”輪AP 2000型自動導航航跡舵有兩個控制站，分別在駕駛臺和舵機房，控制站之間有轉(zhuǎn)換開關，以防同時操作。駕駛臺的主操縱站裝有自動操縱系統(tǒng)、隨動操縱系統(tǒng)和應急操縱系統(tǒng)三種操縱裝置。自動舵一旦出現(xiàn)了故障，作為維修人員，首先從應急操縱系統(tǒng)查起，再查隨動操縱系統(tǒng)，最后查自動操縱系統(tǒng)[7]。下面，對“育鯤”輪航行期間突發(fā)的故障以及針對性的檢查方案進行詳細說明。

4.1系統(tǒng)隨動操作“FU”故障情形

1. 故障情形：

**年**月**日**時**分，在駕駛室主控臺隨動操作“FU”情形下，操舵系統(tǒng)突然失靈，舵角指示為左3度附近，旋轉(zhuǎn)主令舵機不受控，航向迅速偏離。值班駕駛員立即轉(zhuǎn)換主控臺應急操舵“NFU”模式，采取發(fā)船舶失控信號等應變措施。

此時，因海況復雜船多，主控臺隨動操作“FU”已使用1小時左右，雙舵機運行。操舵失靈發(fā)生時，沒有報警提示，未留意“In command FU”按鍵指示燈狀態(tài)是否點亮。

現(xiàn)場檢查時，“NFU”操舵方式下，“In command FU”指示燈為熄滅狀態(tài)，打開控制系統(tǒng)（CS）控制箱，兩個選擇板卡的6個指示紅燈為熄滅狀態(tài)，放大器板卡未見異常。因海況不允許，未嘗試做應急“NFU”/隨動“FU”操作方式切換動作。

0600時左右海況條件允許，試驗由應急“NFU”切換至主控隨動“FU”未成功，隨后由應急“NFU”切換左駕駛臺隨動“FU”成功，操舵正常。后嘗試由應急“NFU”切換至主控隨動“FU”成功，操舵正常。（考慮第一次切換失敗原因可能是忙中忘記將應急操舵釋放）

2. 故障檢查：

靠港后，對操舵系統(tǒng)進行了針對性檢查。

a）檢查主控主令電位器及連接端子、配線，檢查臺內(nèi)端子-X50及配線39，檢查CS箱內(nèi)端子-U11（23/24/25），以上未見斷線、松動異常。外觀檢查放大器U41未見異常。

b）檢查主控“In command FU”按鍵及端子配線，檢查臺內(nèi)端子-X60及配線38B，檢查CS箱內(nèi)端子-U11（16/17/18/19） ，以上未見斷線、松動異常。

考慮“選擇板卡”因素，已將兩塊板卡U42，U43調(diào)換，跳線改動，并反復切換試驗操作無誤后，待航行中使用觀察，后經(jīng)航行檢測，故障消除。

4.2系統(tǒng)自動操舵“Auto Pilot”故障情形

1. 故障情形：

自動操舵方式偶爾會發(fā)生航向偏離情形，此時舵角為任意角度，航向液晶顯示（設定）窗口航向度數(shù)無變化，故障現(xiàn)象類似計算機死機，無報警，在控制單元AP200014面板上操作關閉系統(tǒng)，后重啟動會恢復正常。

2. 故障檢查：

有的故障發(fā)生時會報“通信故障”警及偏航報警，舵角為零，故障發(fā)生時，打開Main computer信號接口箱，觀察TB8端口綠色指示燈閃爍，但亮度有些降低。咨詢KONGSBERG服務商，檢查Main computer TB8端口的1和2添加的232ohm電阻無異常，在檢查Control unit J4端口的3和4 232ohm的電阻時，因開AP2000箱困難未進行確認。

結論

船舶在航行狀態(tài)下，自動舵會由于惡劣海況、元器件的使用壽命、誤操作等諸多方面的原因突發(fā)故障，掌握故障的分析及解決方法對于船員來說是一項必須掌握的基本技能。

在船實習期間，對自動舵使用、維修情況做了為期三個月的跟蹤記錄工作。本文介紹了自動舵系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展，針對所在教學實習船“育鯤”輪自動導航航跡舵系統(tǒng)進行了詳細的介紹，并對其常見故障進行了針對性的分析。關于自動舵故障的分析，總結如下幾點，僅供參考。

1. 在航狀態(tài)下，尤其惡劣海況條件下，船舶長期的搖擺，會導致駕駛臺操舵儀接線松動、電線老化、接線頭虛接觸等方面的問題出現(xiàn)，在自動舵系統(tǒng)故障的解除中，需首先檢查此類問題;

2. 舵機艙溫度高、震動大，導致接線松脫，監(jiān)測、反饋、執(zhí)行微動作元件潤滑油脂干涸、不暢，是直接對相關控制元件造成故障的最大誘因;

3. 舵機系統(tǒng)故障最常見于控制系統(tǒng)和電機控制器（或控制面板）之間的接線故障，因此在舵機系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，如果難以立刻發(fā)現(xiàn)故障所在，可首先對控制系統(tǒng)和電機控制器（或控制面板）之間的接線進行檢查;

4. 控制電磁閥的功放元件，液壓閥件臟堵導致電磁閥芯不動作或動作不靈敏，把它們作為檢查重點，可快速而準確的判斷自動舵控制系統(tǒng)故障，縮短修理時間，更好地保證船舶安全航行，對提高生產(chǎn)效率有重要作用。

本文有待改進之處在于以下幾點：

1. 實習時間有限，對于“育鯤”輪自動舵系統(tǒng)的了解內(nèi)容十分有限，出現(xiàn)故障的機會也很少，難以全面掌握自動舵故障分析及應對突發(fā)故障的方法;

2. 由于船舶環(huán)境因素，可利用資源受到一定的限制，不能夠閱覽大量文獻資料，進而對于全面、系統(tǒng)的分析自動舵故障存在困難。

參 考 文 獻

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