孔凡祥

（交通運輸部上海打撈局，上海 200090）

0 引言

某輪是一艘全電力吊艙推進的DP2 三用工作船，4 臺推進器操縱系統(tǒng)采用了挪威的Kongsberg Maritime AS產(chǎn)品。在駕駛臺前、后駕駛臺集合了K-Pos,K-Thrust,K-Master and IJS 等多個操縱系統(tǒng)，推進器操縱手柄多達9 個[1]。其中No.2 吊艙推進器前駕臺操縱手柄,TYPE:KML-10 Azimuth lever(motor）（見圖1）發(fā)生轉速設定不穩(wěn)定故障，嚴重影響船舶操作可靠性。這個手柄集成了吊艙推進器的轉速和轉向控制及其他多項功能。十幾萬的采購價格，讓采用更換新手柄的維修方案變得有些艱難。在不引起損害擴大的前提下，我嘗試自行維修，并取得了滿意的效果，下面分享給大家。

圖1 推進器手柄外觀

1 故障現(xiàn)象

此設備一年前開始出現(xiàn)轉速設定不穩(wěn)現(xiàn)象，后來情況逐漸惡化。故障表現(xiàn)在將手柄向前推進到某轉速設定值，手柄輸出信號會大于設定值3%～5%，最大時會超過10%，然后再回到該設定值（設定值和實際轉速值可以通過手柄液晶屏顯示）[2]。這樣導致推進器轉速忽快忽慢，發(fā)電機負荷波動劇烈，對船舶安全影響很大。

2 故障分析

首先，通過替換法鎖定了轉速波動大問題是此操作手柄故障的原因導致。分解手柄總成查看，與轉速和轉向有關的大體分三個部分：①機械傳動部分（見圖2）和②電路板部分通過檢查排除，故障大概率是由于③輸出電位器受損引起的。電位器共計4 個，每2 個為一組，串聯(lián)在手柄轉桿軸上。網(wǎng)線接入見圖3。一組負責轉向控制，一個主用，一個備用（未接線），如圖4 中Pot.2。另一組負責轉速控制，一個主用，一個備用（未接線），如圖4 中Pot.1。2 個主用電位器通過P3 端口與下游RPC420 電路板相連，2 個備用電位器連接P7 端口閑置。拔除連接線情況下，對手柄進行操作，用萬用表歐姆檔測量電位器輸出，對比主、備用電位器數(shù)值差別不大，那么可以嘗試啟用備用電位器，替代主用。

圖2 推進器手柄內部

圖3 網(wǎng) 線

圖4 操縱手柄電路原理圖【2】

3 解決方案

替代方法分為手柄內部接線和外部接線兩種。A.手柄內部更改接線可以達到替代目的，但是需要解體手柄并重新焊接線路到電路板上，操作繁瑣，風險很高，不是首選。B.還可以從手柄外部著手（如圖4 所示），我發(fā)現(xiàn)轉速電位器的信號線（3 根）與轉向電位器信號線（4 根）共用一根8 股網(wǎng)線輸出信號，所以需要把轉速和轉向兩個備用電位器一起整體取代主用電位器。但是主用插口P3（6 針）與備用插口P7（7 針）與各自的電位器接線是不一致的，所以不能簡單的把主用線路插頭插到備用接口進行操作。為了避免二次損害，我首先查閱了主備電位器的規(guī)格（見圖5）[2]相同，再到電位器經(jīng)銷商官網(wǎng)得到端口數(shù)據(jù)，然后才可以改線。

圖5 電位器規(guī)格

查詢得知維修涉及的轉速設定電位器（THRUST POTENTIOMETER）是由日本思博(SAKAE) 機械電氣株式會社生產(chǎn)，型號為：FCP30AG,標準阻值為5KΩ,有3個出線頭,耐壓250V，它是一種線性導電塑料電位器，精度不是很高，但是很耐用，廠家資料顯示旋轉壽命達到5 千萬次[3]，但是受潮濕影響大，海上的氣候可能導致這個電位器提前出了故障（可以考慮在手柄安裝環(huán)境加裝除濕設備）。另一個電位器是轉向電位器（AZIMUTH POTENTIOMETER）,同樣由SAKAE 生產(chǎn)，型號：FSCB30AG,標準阻值為5KΩ,它是一個單圈非線性導電塑料電位器，確切的說是正/余弦函數(shù)電位器，有5 個出頭,耐壓250V[3]。下面判斷一下啟用備用電位器的手柄輸出精度和風險：

轉速電位器（THRUST POTENTIOMETER）的外部接線資料如圖6[4]所示:

圖6 轉速電位器的外部接線示意圖

圖中Rp即為轉速電位器，Hi—Lo 端點左面為測量電路,改變Rp 的阻值，引起Hi 和Lo 之間的電壓變化，信號由模數(shù)轉換器(ADC)傳遞給下游的RPC420 控制板的通信處理器，再由通信處理器轉變?yōu)楣饫w信號，通過光纜傳到推進器本地控制站FS202，再由本地控制站發(fā)出0-10VDC 信號控制推進器變頻器，使推進器達到要求轉速[5]。如果斷開Hi 和Lo 的連接，用萬用表可以測得AB 間電阻，改變操作手柄在轉速設定上的位置，可以分別測得CB 間的電阻。實際操作中我把手柄轉速輪設定到了0%，50%，75%和100%的位置，比較主電位器和備用電位器的電阻數(shù)值，差值在0.3%～0.8%之間，電位器廠商網(wǎng)站公布的數(shù)據(jù)，該電位器最大線性公差為±1.0%[3]，確定改為備用電位器后，手柄性能沒有受到影響。電位器的電源是24VDC,由手柄輸出信號下游PRC420 電路板提供。這樣，如果線路連接正確，將不會發(fā)生燒毀上下游其他連接設備的事故。

轉向電位器（AZIMUTH POTENTIOMETER）外部接線資料如圖7[4]所示。

圖7 轉向電位器外部接線示意圖

上圖中X3/1 和X3/2 之間的電壓，X3/3,X3/4 分別對地電壓由各自的模數(shù)轉換器（ADC）發(fā)送信號到下游RPC420通信控制器，進而得到手柄轉向角度所對應的推進器轉向角度信號。斷開下游設備，接通萬用表Ω 檔，在轉向手柄不同位置量得的電阻值，進行主備電位器的對比，結果差值在2%～5%之間。廠家給出的此電位器公差是±1%，雖然實際偏差超出了規(guī)定值，但是可以斷定這么小的電阻差值，不會引起相關設備的損壞，有這個結論，已經(jīng)夠了。

接下來還需要重新排線。主電位器使用一根CAT5 級的工業(yè)網(wǎng)線通過P3 端口（6 針）（如圖8 所示）和下游通信控制電路板RPC420 的X3 端口相連。備用電位器使用P7 端口（7 針）（如圖8 所示）。

圖8 主電器使用 P3 端口（6 針）和備用電位器使用P7 端口（7 針）示意圖

顯而易見，P3 和P7 端口都是RJ45 形式的，每根網(wǎng)線都由4 組共8 根雙絞線組成，全部采用的是586B 的布線方式。但是P3 端口網(wǎng)線每根線的輸出信號與P7 差別較大，調整比較麻煩，我沒有采用更改P3 端口網(wǎng)線布置的方案，而是重新制作了一根586B 形式的CAT8 級的工業(yè)網(wǎng)線，代替CAT5 級的老網(wǎng)線，連接P7 端口和下游RPC420 的X3端口。并在X3 端口根據(jù)每根線路輸出信號的功能重新排列線號，如圖9 所示）【4】，使備用電位器端口輸出參數(shù)適合RPC420 電路板P3 端口參數(shù)的要求。老的手柄P3 端口網(wǎng)線廢除。（參考圖3 手柄輸出線路連接）

圖9 在X3 端口根據(jù)每根線路輸出信號的功能重新排列線號

4 結論

線路連接完畢后，給裝置上電，沒有出現(xiàn)報警，初始數(shù)據(jù)顯示正常。試車后，發(fā)現(xiàn)轉速還是有一點波動，但是完全在可以接受的范圍之內，這次故障排除工作圓滿結束。

上述解決故障方法并不復雜，很實用，可以省下大筆費用。建議使用此種手柄的單位可以采購一些SAKAE 公司的相同型號的電位器，以備不時之需。并且SAKAE 公司在上海就有授權代理公司，非常方便。