某船舵机液压系统故障原因及排除

张 明(青岛前进船厂，山东 青岛 266001)

某船舵机液压系统故障原因及排除

张 明
(青岛前进船厂，山东 青岛 266001)

某船舵机修后试验时，液压系统出现了很多故障，基于对该系统了解的基础上结合修理经验，对故障原因作出了准确的分析和判断，并采取相应的修理措施，最后各故障均顺利解决。

舵机；液压系统；故障；排除

船舶为了维持或改变航向，保证机动性，都装有舵机装置。船舶舵机主要有电动舵机和液压舵机2种，电动舵机不能很好地缓冲风浪对舵叶的冲击，而液压舵机就能很好地避免风浪的冲击，液压舵机还具有等功率条件下承载能力大、可实现无级变速、功率范围广的特点，转舵转矩少则几十千牛米，大则几百千牛米，所以液压舵机应用最多。但是液压系统元件制造精度高，阀件种类繁多，内部结构复杂，因此液压系统出现故障时不易检查和排除。某船舵机修理后，液压系统频繁出现故障。因该舵机液压系统在很多船上都采用，属于典型的舵机液压系统，排除故障经过具有实际意义。

1 舵机液压系统结构及原理

该船舵机液压系统主要组成参见图1，其动力元件为一台轴向变量柱塞泵和一台齿轮泵，分别提供主压力和控制压力；油路分主油路和控制油路，主油路中的阀件有主溢流阀、2个液控单向阀液压锁、防浪溢流阀和单向节流阀等，控制油路中的阀件有副溢流阀，主油路的换向是通过电液换向阀来实现的；执行元件为往复式液压缸。

1-轴向柱塞变量泵(主泵)；2-齿轮泵(副泵)；3-副油路溢流阀；4-主油路溢流阀；5-液控单向阀(2个组合为液压锁)；6-防浪溢流阀；7-液压缸;8-单向节流阀；9-电液换向阀(电磁阀+液动阀)。图1 某船舵机液压系统原理图

电液换向阀是由电磁换向阀和液动换向阀组合而成的，电磁换向阀用来改变控制压力油的流动方向，起先导阀的作用，液动换向阀是用来实现主油路液压油的换向，是主换向阀；当电磁阀的一端接收到电信号后，电磁阀开始动作，使控制压力油按预期的方向流动去推动液动换向阀阀芯动作，液动换向阀阀芯动作后，主油路按相应的方向给舵机液缸供油，从而推动舵杆转动。当电磁阀另一侧接收到电信号后，作用原理相同，改变液压缸活塞杆方向，从而改变船的航向。

明白了该系统各元件的功用和特性后，当系统出现故障就会迎刃而解。该船修后试验时，出现了多个故障，现就直接影响舵机性能的4个故障进行描述和分析。

2 故障现象分析及排除方法

2.1舵只能向一个方向转动

首先试验的是右泵组液压系统。刚开始向左右方向转舵都基本正常，但是还存在噪声大、漏油等问题，小问题排除后，舵却出现了只往一个方向转而不能向另一个方向转的故障，而且是没有换向指令的情况下，只要启动泵组就转舵。故障出现后首先查看电信号，左右方向操舵时，电磁阀指示灯跟着左右闪烁变化，不操舵时，指示灯不亮，说明电信号没问题，一定是液压系统故障。首先想到的是电液换向阀阀芯卡死在一侧不动作，而该阀上面提到过是由2个阀叠加而成，有2个阀芯。我们先取下电磁阀头，检查电磁阀阀芯，发现无卡滞现象，然后又打开液动阀端盖，发现一端的复位弹簧断裂，液动阀阀芯两端各有一个复位弹簧，当一侧弹簧断裂后，阀芯将偏向另一侧，使主油路接通，所以只要启动泵组，舵就开始转向。然后找到一个备用弹簧装复，再次试验，该故障消失。

2.2转舵时左右方向的时间不一样

该故障还是右泵系统的。上述故障排除后，需要测量转舵时间，从左满舵至右满舵所用时间和右满舵至左满舵时间差5 s左右，左右方向转满舵时间差一两秒属于正常，但是差5 s及以上是不符合要求的，一定是系统存在问题。一般来说转舵时间直接和变量泵的变量机构有关，该泵是手动变量机构，调好后锁紧是不会发生变化的，出现左右舵时间不一样真令人费解。经过考虑，突然想到我们刚刚更换了电液换向阀中的液动换向阀复位弹簧，问题应该出在这里。因为液动阀的阀芯在换向动作时在控制液压油的推动下要克服一侧复位弹簧的阻力，当时液动阀一端使用原来的弹簧，另一端换了一个新的弹簧，二者的自由长度和弹力肯定不同，在相同的控制油压力作用力下，复位弹簧需要相同的阻力使阀芯保持在一个新的平衡位置。由于新旧弹簧弹力不同，阀芯在控制油压和弹簧反作用力保持平衡状态后，弹簧的变形量就不同，即阀芯在往左和往右换向时，移动的距离不一样，导致了换向阀内部进、出油口的开度不同，最后导致左、右方向转舵时间不一样。按此思路分析后把另一个旧弹簧也换新，问题得以解决。

2.3左舵不动作

试验左泵系统时，刚开始，操舵时电磁阀左右信号指示灯都相应闪烁，舵机执行机构就是没有动作，手动推动电磁阀顶杆(电磁阀带手动功能)还是不能转舵。出现这种故障，一是主油路无压力或压力低，主压力引起的可能性不大，从主泵回油口观察油量正常；二是主换向阀不动作，主换向阀不动作可由3个原因引起：①电信号；②控制压力低；③2个阀芯任何一个卡住。电信号没问题因为操舵时指示灯会左右闪烁，换向阀卡住可能性也不大，因为修前试验正常的，这次修理也没拆过。那么控制压力低或没压力应该是主要的原因，控制压力是副泵提供的，用手摸了一下辅助泵外壳，感觉温度偏高，应该是副泵不排油，打开副泵出口果然没油。副泵是齿轮泵结构简单，油箱到副泵进口只有一根管子。首先检查泵进口是否密封不良，拆下进口油管换了密封垫，还是不排油，最后把副泵拆回车间分解检查，拆开后发现泵端盖密封采用了 “乐泰598”密封胶，该胶密封效果类似橡胶密封垫，密封层很厚，导致泵的端面间隙太大，导致泵自吸能力差，抽不上油柜的液压油。修理后再次装船试验，副泵开始抽油，故障随之消除。

2.4航行试验时发现跑舵现象

该船航行试验时, 出现了在大舵角跑舵现象，就是舵在大的舵角下不能停住，一般是向零位方向变化。出现跑舵主要原因是液压锁(2个液控单向阀)锁不住液缸内的液压油，在大舵角或高速航行情况下，舵叶迎水面承受很大的海水推力，舵叶就会向零位方向转动，出现跑舵故障。当时判断是液压锁锁不住，但在海上航行试验时时间不够没做相应检查。试航回来后，把液压锁单向阀打开，检查液压锁的2个单向阀密闭情况，发现其中一个单向阀的压紧弹簧盘松动，该单向阀阀芯已不能紧紧地压在阀座上，同时把阀芯压痕稍光车了一点，然后把弹簧盘安装到位并固定。再次试验，问题得以解决。印证了该跑舵故障是由液压锁锁不住的原因造成的。

3 结束语

要修理调试液压系统或设备，首先要看明白液压系统原理图或已经了解所修系统的原理，然后对照实物，进行分析，知道每个元件的功能和作用。当出现故障时，才能针对性地对相关元件进行排查。有时一个故障现象可由多个元件引起，那么在排故时应仔细分析哪些元件异常时会导致已发的故障，然后按各元件引起故障的可能性大小，由大到小由简到繁的原则和次序去排查。当遇到所修的液压系统没有原理图时，一定要抓住主线：动力元件→管路、阀件、控制元件→执行元件，其中油路一般还分主油路和控制油路。如果不明确系统各元件的功能，不能按上述主线把所修的液压系统理出头绪，那么出现故障后的确难以做出准确判断。

液压系统种类繁多，在平时的修理工作中，要注意知识的积累，做到修理过的设备力求明白，下次出现故障时才能轻松地解决。复杂的系统都是由基本的元件组合而成，平时必须注重简单的、基础的知识积累，才能应对复杂多变的舰船装备的保障修理任务。

Many faults appeared on the hydraulic system after the repair for the rudder of a ship.Based on the understanding and experience,the precise analysis and judgement were given to the fault cause.Some corresponding measures were adopted to eliminate the fault smoothly.

rudder;hydraulic system;fault;eliminate

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.02.011

张 明(1973-)，男，山西朔州人，工程师，大学本科，主要从事船舶轮机动力装置修理技术工作。

2014-11-25