SR型舵机卡舵故障分析与对策

肖海瑞

摘 要：该文通过介绍SR型舵机工作原理，对舵机出现的卡舵故障进行分析，找出故障原因，提出应对措施。

关键词：SR型舵机 卡舵 分析 对策

中图分类号：V267 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（c）-0096-01

目前，绝大部分船舶都以舵作为保持或改变航向的设备。操舵装置包括使舵动作的动力设备、转舵机构和向舵杆施加转矩的部件（如舵柄及舵扇）。严格地讲舵机是指使舵动作的动力设备（例如电动液压舵机是指电动机及其所驱动的液压泵和辅助设备），通常习惯笼统地将整个操舵装置简称为舵机。舵机作为船舶控制航向的设备，对保证船舶的海上航行安全起着至关重要的作用。轮机人员要做好设备的维护保养，加强值班巡视，对故障做到及时发现、及时解决，保证舵机设备的稳定可靠运行。

1 基本组成及工作原理

1.1 基本组成

某船舵机由转舵机构、遥控系统和液压系统等部分组成。转舵机构采用的是转叶式转舵机构。采用的自动操舵系统。设定航向后，当船因风、水流或螺旋桨的不对称作用等偏航，能根据罗经测知船实际航向与设定航向的偏差，自动向舵机发出相应的操纵信号使之转舵，让船回到设定航向。该船舵机液压系统采用定量油泵作为主油泵，使用电器遥控系统操纵电磁换向阀，进而控制油液流向和转舵方向。

1.2 工作原理

目前稍大一些的船舶，几乎全部采用电动液压舵机，液压舵机是利用液体的不可压缩性及流量、流向的可控性来达到操舵目的的。它分为阀控型和泵控型两大类，该船的舵机为阀控型液压舵机。

阀控型舵机的液压泵采用单向定量泵，舵机工作时泵按既定方向连续运转，吸、排方向和排量不变，向转舵油缸供油的方向由三位四通换向阀控制【1】。驾驶台给出的指令舵角信号和舵柄（和舵柱）相连接的舵角反馈发讯器发出的实际舵角信号相比较，当两者偏离时，舵角信号经放大后，根据偏差方向不同，使换向阀相应一侧的电磁线圈通电，于是阀芯从中位向一端偏离，向某侧转舵油缸供油，另侧油缸的油路则由换向阀通回泵的吸口（闭式系统），油缸中的柱塞移动，推动舵柄和舵叶转动。

当舵转至反馈发讯器送回电气控制系统的实际舵角信号与指令舵角信号相符时，换向阀电磁线圈断电，阀芯回到中位，泵的排油经换向阀卸荷，通转舵油缸的油路被封闭，舵叶停在与指令舵角相符的舵角。当指令舵角偏离实际舵角的方向相反时，换向阀的另一侧线圈通电，阀芯偏离的方向及转舵方向也就相反。

2 故障现象与原因分析

2.1 故障现象描述

某次航行中，左舵机右泵连续出现卡舵现象，使右泵无法正常使用，给海上航行安全带来严重影响，故障现象如下：

（1）左舵机右泵单泵运行时出现卡舵现象，而当左泵单泵运行时卡舵现象消失，并且当双泵运行时设备同样运行正常。（2）遥控左舵机右泵单泵运行时存在卡舵现象，机旁操舵同样存在卡舵现象。（3）遥控左舵机右泵单泵运行，当向右打舵时，设备运行正常，而当向左打舵时，卡舵现象出现；在机旁操舵时，工况相同。

2.2 原因分析

2.2.1 主泵不供油 如果主泵出现故障，例如损坏或者转动受阻，不能正常供油，会发生卡舵现象。人员首先将故障原因定位在左舵机右机组，对左舵机右泵进行详细地检查，检查发现右泵可以正常启动，并且启动后油压正常。

2.2.2 主油路中混有气体 主油路中混有较多气体，即使在机旁操舵也会存在卡舵现象。系统内空气来源可能有：充液或检修后放气不彻底，或工作油箱液位过低或补油压力太低，以及泵吸入气体，或从系统漏泄处或油缸密封处吸入空气。经对系统放气处理之后，并检查工作油箱油位正常，但设备在运行一段时间之后，左舵机右泵卡舵现象再次出现。

2.2.3 主油路堵塞 主油路堵塞，例如主油路回油滤网脏堵，导致操舵时油压变化不正常，也会发生舵机卡舵现象。人员对右泵主油路回油滤网进行了检查更换，发现在操舵时，油压变化正常，故障仍存在。

2.2.4 遥控系统失灵 舵机的遥控系统失灵，也会发生卡舵现象。对遥控系统的绝缘、相关触头及换向器进行了详细地检测，使用专业工具检测了相关设备的电流、电压，结果显示舵机遥控系统正常可靠。

2.2.5 组合阀损坏 组合阀包括先导阀与三位四通阀，如果在液压油中混有杂质，油液长期进出，会对组合阀的阀芯及密封垫圈造成磨损，进而阀芯动作不到位，或者先导阀控制油路油压建立不起来，这些都会导致卡舵现象的发生。我们对三位四通阀进行了拆检，发现三位四通阀阀芯控制油路处有细微的铁丝存在，对其进行清除，并对换向阀进行了清洁擦拭，故障短暂消失。

当舵机运行一段时间后，卡舵现象再次出现。针对遥控操舵工况与机旁操舵工况相同的情形，对控制向右打舵的先导阀进行了拆检，由于先导阀无法通过肉眼观察判断其是否损坏，为了使故障尽快得到解决，我们对这个先导阀进行了换新，换好后再次对舵机进行了调试，设备运行正常。截止当前，舵机一直工况良好，左舵机右泵卡舵故障得到排除。

2.3 故障定位

经对换下来的先导阀拆检，对可能引起故障的原因分析如下：（1）先导阀垫圈损坏 导致密封不严，电磁阀接收到信号动作时，控制油路油压建立不起来，三位四通换向阀不动作或者动作不到位，出现卡舵现象。（2）液压油中存在杂质 长期使用这种液压油导致先导阀的阀芯与阀体磨损严重，电磁阀接收到指令动作时，容易出现先导阀阀芯动作不到位的现象，导致控制油路泄漏，油压建立不起来，进而导致三位四通换向阀动作不到位，出现卡舵现象。

3 舵机管理的注意事项

针对以上的原因分析，为有效避免舵机出现类似故障，确保海上期间舵机设备稳定可靠运行，在以后的舵机管理中应注意以下事项。

3.1 加强值班巡视

值班巡视中，重点关注以下事项，出现异常及时处理。工作油箱中的油位应保持在油位计显示范围的2/3左右，最合适的油温是30～50 ℃。在主油路中，主泵排出侧油压应不高于说明书标定的最大工作油压，而主泵吸入侧的油压，则应不低于由补油条件（闭式系统）或吸油条件（开式系统）所确定的正常数值。泵和电动机等不应有过热现象，轴承部位的温度一般比油温高10～20 ℃为正常。使用中应检查各放气阀、旁通阀和截止阀以及各固定、连接螺帽，防止因振动而离开正确位置或松动。

3.2 定期维护保养

SR型舵机使用说明书上明确标明了设备维护保养的项目及时间间隔，应严格按照要求进行维护保养。运行中注意滤器前后压差，及时更换滤芯。油缸柱塞等滑动表面应保持清洁，定期浇涂适量工作油。另外，必要时测量转舵机构各摩损部位的间隙、校准、调试安全阀或其他液压控制阀。电气方面应定期测量绝缘，检查和清洁触头、换向器，检查防止各接头松动。

4 结语

舵机作为船舶控制航向的设备，对保证船舶的海上航行安全起着至关重要的作用，本文通过排除解决困扰该船的舵机卡舵问题，找到问题的症结所在，其面对故障的处理流程、排除方法对今后类似故障的应对有很好的借鉴意义。

参考文献

[1] 费千.船舶辅机[M].大连海事大学出版社，1998.endprint