安休茨标准12型罗经的故障分析及维护保养

中国卫星海上测控部 阳跃图

安休茨标准12型罗经的故障分析及维护保养

中国卫星海上测控部 阳跃图

主要讲述安休茨标准12型罗经的基本结构，并结合实际工作分析故障产生的原因，提出维护保养的措施。

安休茨标准12型罗经；罗经陀螺球；结构；误差

一、概述

陀螺罗经是利用陀螺仪的基本特性即定轴性和进动性，借助控制设备和阻尼设备，能自动找北指北并精确地跟踪地球子午面的一种指向仪器。我船安装的安休茨标准12型罗经特点是：灵敏部分是一个双转子陀螺球，借助液体的浮力和辅助支撑力使其在支撑液体中呈自由悬浮状态，采用降低球的重心的方法获取控制力矩，液体阻尼器产生阻尼力矩。陀螺球包含两个由三相电流驱动的陀螺仪，陀螺仪与地球转动的复合影响一起，产生一个定向力，使陀螺球落于子午线上。跟踪球像钟摆一样悬挂起来并环绕它的垂直轴安装，通过一个电动驱动的跟踪系统，它总是被保持在相对于陀螺球而言的同一个相对位置。

二、机械结构

1.电罗经系统的总体配置情况

安休茨标准12型罗经由主罗经、静态变流器、接线盒、分配箱、航向记录仪、分罗经和报警单元等部分组成。安休茨标准12型罗经的跟踪系统包括电桥电路、平衡变压器、磁放大器、伺服电机、齿轮、跟踪球和跟踪系统的通/断开关。跟踪球包含陀螺球，由上半部和下半部构成，上下半部都有固定槽，上半部有法兰盘。跟踪球的上下两个极点各自提供一个导电帽，将电流导入陀螺球，下部分带有加热的水泵装置，支撑着起航向传送作用的反向触点（W1、W2）。随动信号电压经信号电桥输出端（W1、W2）输出。系统工作原理如图1所示。

图1 系统工作原理

两台主罗经通过转换开关互为备份，每台主罗经都有两组航向发送器，共带动20路用户，其中B2发送器通过BH-1（2）和BH-2（1）两个保护装置箱带动10路用户，B3发送器通过BH-1（1）和BH-2（2）两个保护装置箱带动10路用户，总体配置情况如图2所示。

图2 罗经同步系统总体配置

2.罗经保护装置箱

保护装置箱共有4个：BH-1（1）和BH-2（1）位于海图室，BH-1（2）和BH-2（2）位于罗经机房。它们对分罗经等同步仪器起保护作用，箱内有10个结构相同的保护装置，可以串联在10路分罗经的同步线路中。当某一路同步电流过大时，保护装置动作，使保护装置箱面板上的红灯发光报警，同时自动切断该路同步线路，保护该路负载免于烧毁，也避免整个同步线路受其影响。

附属设备主要包括电源系统、随动系统、传动系统和信息指示控制系统。其中电源系统主要由过电流保护开关、电磁保护开关（继电器）等组成，由船电220 V/50 Hz输进，经过静态变流器分出55 V/400 Hz供给陀螺和水泵，115 V/400 Hz供给磁放大器，50 V/50 Hz供给同步发送器，25 V/400 Hz供给信号电压、温度过高指示，照明是50 V/50 Hz。

随动系统由随动球、蜘蛛架、中心导杆、水密接线盒、方位齿轮及方位刻度盘组成。随动系统的工作原理为：船舵向→随动球与陀螺球失配→信号电桥产生随动信号→晶体管将随动信号放大→驱动方位电机转动→经齿轮传动→带动随动球和航向刻度盘转动→直至恢复随动球原始位置→信号电桥平衡→随动电压为零→方位电机停转。

三、故障分析

我船罗经由于使用年限较久，一些电气元件老化变质，机械部件磨损及变形，频繁出现一些故障，常见的查找故障方法如下。

1.温控系统故障

检查支撑液体工作温度，如果不正常，首先，检查罗经机房温度是否过高（一般是不会），应开启旁边的通风机。其次，有可能是电风扇不工作或者是被卡住、损害，要检查电风扇电源电路。另外，也有可能是储液缸的散热片灰尘太厚，影响散热功能，应及时清洁散热片。我船两台主罗经温控系统出现过不少故障。例如：

2007年9月18日，1#电罗经出现温控报警现象，经查是温控线路板出现故障，随后更新随动系统的液缸、液体及温控系统和水泵，开机3 h后，主罗经指北，稳定工作正常。

2007年9月25日，在江南厂修船时，1#电罗经启动后，风扇很快启动，经拆开主罗经检查发现，在通电情况下，温控报警系统有5 V左右电压，造成报警灯常亮，断电检测阻值，有10 kΩ以上电阻（正常电阻为无穷大，只有温度上升至57 ℃时才导通），说明是温控系统出现故障。

2007年10月29日，发现2#主罗经在带动所有分罗经工作时两次运转不动、偶尔跳10°的现象，经检查是由于分罗经卡住不动引起的。逐步检查各分罗经后发现是通信部门的分罗经因卡住运转不畅引起所有分罗经不能正常运转工作，进一步检查发现连接装置断裂，只能暂时拉掉该路。

2.罗经液出现不正常现象

检查支撑液面是否正常，液面低于正常值时，应加液体到正常液面。在正常温度下，测量锥孔的光环清晰可见，这说明液位太低，可以利用注射器注入液体。

检查支撑液面，如在透明盖内两条红圈刻度之间就表示正常，检查液体密度、导电率、球的高度（液温52 ℃）是否正常。放入测量杆，测量杆面与透明盖之间的距离应为1～2 mm，如果液面过低，可能会引起不稳定误差。如2002年10月份电罗经存在不稳定误差，左舷分罗经与挂式分罗经也存在着固定误差，检测主罗经液体时，发现液面基本正常，但在做测试时罗经漂移大约5°，在重新调整球高后，罗经基本稳定。在做分罗经跟踪测试时，分罗经也能同步跟踪，工作正常。

综合以上两点，得出结论为陀螺球高度位置不正常会产生不定误差。陀螺球是罗经的灵敏部分，工作时必须保持其绕水平轴和垂直轴自由旋转的良好状态，当液体温度、比重和液面正常时，陀螺球在跟踪球内的位置正确；当陀螺球高度位置与正常位置相差较大时，陀螺球底部（顶部）已与跟踪球内壳接触，当船舶转向时，陀螺球与跟踪球之间会产生摩擦力，影响陀螺球指北的稳定性。误差大小与转向速度、转向幅度、转向方向以及陀螺球与跟踪球接触的程度有关。

相关的措施：应检查支撑液体的比重和温度值是否正常，并采取相应措施，使陀螺球高度恢复正常。注意检查温度控制系统的控制元件工作状态是否正常，如电风扇、水泵。我船罗经使用时间较长，当出现航向不正常时，还应检查跟踪球内壳涂的石墨电极是否出现凸起现象，若凸起过大，在船舶转向时，跟踪球的凸起部分可能与陀螺球接触而使罗经产生不定误差。陀螺球高度位置不对，还有可能是由于其内漏进支撑液体，使陀螺球的重量加大，原有的支撑液体浮力不能使陀螺球位置保持正常。另外，也可能是陀螺球内的电磁上托线圈断路，失去了通电后产生的磁场托力作用导致陀螺球与跟踪球接触，产生不定误差。

如陀螺马达转声不正常，可用耳朵贴在罗经桌上，判断声音是不是清晰的“嗡嗡”声。陀螺球倾斜严重，应检查其电流电压值。若罗经有30°的固定误差，则说明球内有一转子不工作。

3.检查陀螺球及同步发送器的电压

造成电压不正常的原因可能是陀螺球损坏或支撑液体比重和陀螺球高度不正常。

4.检查陀螺球的电流（0.6～1.1 A）

陀螺球电流过大或航向误差很大，说明可能是陀螺球损坏；电流太低可能是支撑液体的比重不正常，应校正液体的比重。

5.检查随动系统的灵敏度

若灵敏度不够，随动系统出现缓慢或偶然性的停转现象，大部分是机械故障，也可能是随动电桥电路断路出现故障，放大器损坏，应检查电子管的电压是否正常。

启动电压决定于方位齿轮是否易于转动和所接分罗经的数目及其转动情况。

6.匹配系统故障

（1）故障1

在一次正常主分罗经校正时，发现左舷分罗经 与挂式分罗经存在固定误差，用万用表量其阻值，阻值不正常，经更改信号绕组接线，重新跟踪，使其与操舵分罗经及主罗经重新一致。

（2）故障2

有一次，船舶转向时，发现分罗经刻度盘左右抖动。同步转向系统电路结构如图3所示。

故障：在2008年小修出厂时，当船舶大角度转向时，出现分罗经与主罗经失步，分罗经刻度盘左右抖动。后检查发现B3发送器这一路同步系统的接收器同步绕组不平衡（检查装置箱的S1、S2、S3阻值不等），B2发送器这一路同步系统正常，检查分罗经正常，检查各分罗经的热继电器发现3个有开路，影响整个同步系统。

分析：根据自整角机的工作原理，当整步绕组有一相断路时，发送机的轴转角θ1从0°～360°转一周，而接收机的轴转角θ2只在某一区间摆动，失调角（δ＝θ1－θ2）不会为零，从而无法同步。因此，热继电器有一相开路导致缺少一路同步信号，发送器在执行电机的驱动下连续转动，但接收器只能以大约1/3角度来回抖动。

主罗经跟踪部分的某些部件如方位电机、传动齿轮、罗经刻度盘等处，会出现接触不正常或摩擦力过大现象。在船舶不动时，主罗经与分罗经刻度盘指向基本能保持一致；但当船快速转向或频繁转向时，由于跟踪部分不能始终与陀螺球相对位置保持一致，使得主罗经及分罗经刻度盘指向与陀螺球指向不一致。

（3）故障3

2008年9月，2#罗经出现卡盘、罗盘不转现象，陀螺球转动声音过大，响个不停，主罗经与全船所有分罗经失去匹配。原因分析：①分罗经负载加重，主罗经转动困难。②陀螺球液位过高或过低引起电流变化，导致陀螺球不能正常工作。

针对故障采取的措施：将2#主罗经切换成1#主罗经，方位提供正常，之后2#罗经又恢复正常工作状态。然后，再将1#罗经切换为2#罗经，2#罗经并没有出现卡盘现象，输出信号和分罗经正常。

四、维护保养

（1）每年清洁一次陀螺球和随动球的有关电极，更换水泵电机垫片，更换电罗经支撑液体。

（2）要保持罗经机房的清洁通风，平时要用柔软的抹布擦拭设备。

（3）应定期做好液体的测试工作，发现液面偏低时应该及时加注，比重偏低时加注少许甘油，导电率偏低时，应更换液体。

（4）按照操作规程开关机，避免误操作，按照时间段跟踪。

（5）做好齿轮的清洁润滑，必要时加注润滑油。

（6）定期对随动球密封圈及塑料垫圈进行更换。防止老化、液体渗漏和垫圈磨损出现误差。

（7）在更换液体时要对储液缸部分进行清洁，慎防将水弄进水泵电机，更换液体后要测试球的高度。

（8）每月打开箱盖，断开随动开关，用20 Ω/V万用表测量电源电压（测B18～B17、B7.8～B7.2）。参考值：（73±4） V、400 Hz，陀螺马达启动电流：测随动球上的R3电阻应为（370±50）mΩ，工作电流应为（200±40）mA。

[1]江德潘.电航仪器[M].2版.北京:人民交通出版社,1993.

Failure analysis and maintenance for ANSCHUTZ STANDARD 12 compass

YANG Yuetu