自动舵故障原因分析

胡光明

● （宁波大港引航有限公司，宁波 315200）

自动舵故障原因分析

胡光明

● （宁波大港引航有限公司，宁波 315200）

自动舵是远洋船舶最重要的设备之一，是自动控制船舶航向的设备，它的性能直接影响到船舶航行的操纵性、经济性和安全性。自动舵的电气控制系统复杂，出现故障对于电气管理经验不足的管理者不知如何下手。本文从舵机故障的现象入手，对自动舵电气控制系统的功能块分析可能出现故障的原因。

自动舵；故障；电气控制系统

0 引言

自动舵是远洋船舶最重要的设备之一，是自动控制船舶航向的设备，能使船舶在预定航向上运行，并能克服使船舶偏离预定航向的各种干扰影响，使船舶稳定在预定的航向上航行，是操纵船舶的关键设备。自动舵的运用减少了人力，节省了燃料，降低了机械磨损，它的性能直接影响到船舶航行的操纵性、经济性和安全性。自动舵的种类很多，现代化程度高，电气控制系统复杂，出现故障难以下手，特别是对于电气管理经验不足的管理者不知所措。本文从舵机故障的现象入手，对自动舵电气控制系统的功能块分析可能出现的原因，供读者借鉴，以在实际工作中碰到类似的故障，能快速而准确地处理。

自动舵一般有两个控制站，驾驶台和舵机舱各一，控制站之间有转换开关，以防同时操作。驾驶台的主操纵站在现代化船舶上都装有自动操纵系统，随动操纵系统和应急操纵系统三种操纵装置。自动舵一旦出了故障首先从应急操纵系统查起，再查随动操纵系统，最后查自动操纵系统。

1 应急操舵系统的主要故障

应急操舵装置有两套，一套在驾驶室，一套在舵机室。它是一种线路简单的电动舵操舵装置，通过应急操舵手柄左右扳动，可直接控制电磁阀线圈电源的接通和断开，从而控制舵叶的偏转。若应急操舵失灵，应检查电磁阀线圈的供电线路。包括手柄开关触点、电磁阀线圈、电缆和电源等部分有无异常。检查方法与前述控制电路故障的检查方法相同。

有时由于油路管路中有故障或机械装置有异常使舵叶不能偏转，故同时也应检查舵机的机械管路系统。

2 随动操舵系统的主要故障

自动操舵仪在自动操舵和随动操舵的转换都是罗经带动信号发送机与手轮带动信号发送器的转换。自动操舵仪中的相敏整流、放大器、可控硅等电路在这两种操舵方式下都是工作的，所以系统发生故障时，与这些电路有关。

当出现随动操舵失灵、灵敏度低、偏舵错误、舵角过大或过小等故障时，可检查下列项目：

1）各开关位置是否正确，各旋钮是否起调节作用，电源电压数值是否符合要求；

2）观察各部件是否有异常现象，如变压器是否发热、各接线头是否松动或脱落；

3）印刷电路板是否已插紧；

4）如果上述正常，可先操作应急舵，若正常则说明故障发生在电磁阀线圈以前的控制电路中；

5）检查各印刷电路板上的元件，如果有备件，可逐块地更换试验。如更换后随动操舵恢复正常，那么故障就发生在刚刚换下的印刷电路板上，再检查该板上的元件和电路，找出故障元件，进行修理；

6）常见的故障及原因：

a）手轮在零位，舵叶偏离零位

反馈装置松动或自整角发送器松动使零位不准确；相敏电路有故障，元件参数发生变化，使电路不平衡；控制系统灵敏度过低也会发生舵位不准的现象。同时应检查舵机的机械部分工作是否正常。

b）左右舵角不对称

自整角发送器偏离零位；相敏电路输出信号不对称；放大电路三极管参数或特性变化。若操舵时舵叶不停，一直跑满舵，可能无舵角反馈信号，这时应检查反馈回路是否断路或有其他故障。

c）随动操舵时只能单向来舵

相敏电路桥臂有断路、放大器或可控硅电路某元件损坏或断路；执行电动机或电磁阀线圈有损坏或不动作；电路中有虚焊，或造成电路不通等。

d）系统发生振荡

灵敏度旋钮调节不当，使灵敏度过高；检查灵敏度控制电路中的元件、线路有无异常；有时操舵速度过快会使系统振荡，一般随动操舵系统灵敏度调整到1°～2°。

e）左右偏舵速度相差过大

检查左右电磁阀或执行电动机的工作有无异常；油路是否堵塞，使动作受阻或使电动机转速不正常。

3 自动操舵系统的主要故障

3.1 自动舵不工作的修理

执行装置系统的电源电路要进行的检查：1）检查主电源、主变压器、机组等电源是否正常；2）在舵机房用手柄操舵时，检查电源工作是否正常；3）在驾驶室用手柄操舵时，检查电路的电源是否正常；4）操手动舵，检查液压源、机械传动和电动机电磁阀的工作是否正常。

随动、自动操舵系统的电源电路要进行的检查：1）主变压器初级绕组供电是否正常；2）变压器次级绕组输出电压是否正常；3）各整流电路、稳压电路等线路端电压是否正常；4）若有异常，对电路进行修理、调试，元件损坏换新；5）检查自动舵指令发讯部分。自动舵指令的发讯常用电位器或自整角机，自整角机舵令发讯包括：舵令发送机、接收机和相敏整流。旋转航向整定旋钮，自整角发送机和相敏整流应有输出。一般自整角机有1V的交流电压输入。相敏整流应有0.8V的直流电压输出，直流电压输出大小与旋转角度成正比，直流电压的极性取决于旋转的方向。根据这些原则检查自整机指令发讯部分工作是否正常；6）检查机械传动部分，观察齿轮的啮合状态；7）放大电路和开关电路要进行的检查：a）信号比较单元的检查；b）运算放大器电路的检查；c）脉冲形成与开关电路的检查；d）继电开关或可控硅电路的检查。

3.2 自动舵不准确的修理

1）检查舵叶机械零位是否准确；

2）检查分罗经跟随主罗经是否准确；

3）检查接收机机械传动，其阻力距不得大于0.01NM；

4）对舵讯的发送、接收、反馈，若采用自整角机，需对自整角机进行以下检查：a）自整角机的校零，其方法为：确定机械零位，松开自整角机外壳的固定件，用万用表测量自整角机的输出电压，用手轻轻转动自整角机外壳(注意：此时转子不能转动)，直到接线之间的电压达到最小(约0.1V左右)为止。若该点又是稳定零点，即可紧固自整角机的固定件；b）若自整角机找不出稳定零点，可检查激磁绕组是否断路，整步绕组是否短路或开路，先排除故障，再校零点；c）检查相敏整流电路；d）检查输出是否平衡，即当相敏整流电路输入为零时，相敏整流输出电压不应超过0.02V，否则需调整；e）检查电源变压器付边电压是否对称；f）检查四个桥臂的二极管特性和电阻是否相同。若以上检查都没有出现异常，可调整四个桥臂电阻和输出电阻，使之输出平衡。

5）检查放大电路：a）对集成运算放大电路，检查各结点工作电压是否正常；b）对分离件放大电路，检查各元件工作是否正常；c）检查放大器的灵敏度调节电路；d）检查开关电路、可控硅电路、电磁阀和执行电机的工作是否正常；e）检查自动舵比较环节工作是否正常；f）检查自动舵执行机构和传动机构运行是否灵活，部件磨损是否严重。

3.3 自动舵不灵敏的修理

1）自动舵不灵敏与自动舵不准确有很大关系；2）检查机械传动部分是否滑动；3）检查液压源和执行电机等执行部分是否正常；4）检查电子电路的增益。

3.4 自动舵不稳定的修理

1）检查放大器的增益，增益选择过高，系统易振荡；2）检查开关放大器电路的继电器特性，其宽度不超过灵敏度的1/2。继电器特性过宽引起系统的不稳定；3）检查舵令的发送、反馈相位是否正确；4）检查舵令信号的发送、接收、反馈的自整角机工作是否正确；5）检查舵的旋转速度，旋转速度取得不合适，也会造成系统的振荡；6）舵机液压系统油路漏油，有空气造成舵机爬行或振荡也能引起系统不稳定。

4 结语

1）舵机舱温度高、震动大，导致接线松脱，监测、反馈、执行微动作元件润滑油脂干涸、不畅，是直接对相关控制元件造成故障的最大诱因。

2）控制电磁阀的功放元件，液压阀件脏堵导致电磁阀芯不动作或动作不灵敏，把它们作为检查重点，可快速而准确的判断自动舵控制系统故障，缩短修理时间，起到事半功倍的效果，对更好保证船舶的安全航行，提高生产效率有重要作用。

[1]赵殿礼. 船舶辅机电气控制系统[M]. 大连: 大连海事大学出版社, 2003.

[2]王焕文. 舰船电力系统及自动装置[M]. 北京: 科学出版社, 2004.

[3]孙旭清. 船舶电气设备[M]. 大连: 大连海事大学出版社, 2008.

DNV应邀参加第八届中国年度核电技术论坛会议

DNV大中国区石油与天然气部可持续发展中心的大客户经理李爽先生在会上作了题为“核电全生命周期QHSE标准化及国际标杆建设”的主题演讲，与在座来宾分享了DNV在核电风险管理领域的知识和经验。

在后福岛时代中国核安全要求有新的发展，国家发布了《核电安全计划》和《中长期核电发展规划》，新建核电机组必须符合三代安全标准，具有更完善的严重事故预访和缓解措施，设计严重堆芯损坏事件（CDF）的概率要低于十万分之一，要用最先进的成熟技术，最严格的安全标准，持续提升我国核电机组安全性能。

同时，后福岛时代中国核电将会迎来更安全稳步的发展，中国核能发展目标是到2020年核电发电比例从现在1.1%增长至6%，2030达到15%，中国须克服各种困难，将风险转化为机遇。 DNV作为世界领先的风险管理服务提供商，近年来已与中国广东核电集团（中广核）、大亚湾核电公司、台山核电合营公司、宁德核电公司、红沿河核电公司等提供服务并得到客户一致肯定，DNV依靠丰富的风险管理经验，致力于更好的服务中国核电企业发展。

Fault Cause Analysis of Auto-steer

HU Guang-ming(Ningbo Dagang Pilot Co., Ltd., Ningbo 315200, China)

Auto-steer, which can control the course automatically, is one of the most important equipment of ocean vessel. The performance of auto-steer has direct influences on ship navigation’s handling, economy and security. The electrical control system of the auto-steer is very complex, so the controllers who lack experience have no idea about how to deal with the fault. The reasons for fault of auto-steer electrical control system’s function block are analyzed from the steering gear fault phenomenon.

auto-steer; fault; electrical control system

U665

A

胡光明（1960-），男，工程师。从事船舶电气维修、管理。