舵机系统故障实例.docxVIP

舵机是保持或改变船舶航向、保证安全航行的重要设备，一旦失灵，船舶即失去控制，甚至发生事故。

因此，根据SOLAS公约的规定，对于从事国际航行的大于500总吨的货船或仅从事非国际沿海航行的大于1600总吨的货船的舵机，我国《钢质海船入级规范》提出明确的要求，即舵机必须具有足够大的转舵扭矩和转舵速度，并且在某部分发生故障时能迅速采取替代措施，以确保操舵能力。

笔者所在船舶的舵机为典型的YOOWON四油缸拔叉舵机，型号为YDFT-125-2，

2台主液压泵为变量变向轴向柱塞泵。

1#主液压泵与1台变级(4P/8P)电机(转速为1779/890r/min)相连，1#舵机由应急配电板供电，保证在船舶失电时有1台舵机能马上投入运行。

2#主液压泵与1台4P电机(转速为1779r/min)相连，2#舵机由主配电板供电。

舵机的基本性能参数:?

最大工作压力时扭矩为1157kN·m，最大工作压力为19.7MPa，1台泵时舵速为(65°/28s)，最大舵角为35°，限位舵角为37.5°，理论排量为148L/min。

DigitalAutopilot为某公司的PT500D-J-Y2型，操舵模式有导航模式、自动模式、手操舵模式和NF模式等4种。

一、故障现象

在检修完2#舵机的伺服控制杆转动轴漏油现象，并由驾驶台操舵测试一切正常后，转至1#舵机由驾驶台操舵。

当驾驶台由右舵转向左舵时，舵机出现吞舵(即舵转动频繁停顿)现象，使得舵转动出现异响，同时舵机油缸出现上下窜动的现象，不仅影响正常操舵，而且加剧油缸销轴承磨损。

二、故障分析

1、舵机液压回路分析

舵机液压回路系统见图1。

图1舵机的液压回路系统

（1)主液压泵为变量变向轴向柱塞泵的4个油缸提供油压，使舵柱产生旋转扭矩。

?(2)副油泵为控制油路提供油压来动作Transfervalve，为轴向柱塞泵的变量和变向提供油压。

?(3)Transfervalve两位四通阀为主油路进行通路和锁闭，使得舵能够左右旋转或者保持在需要的舵角而不会跑舵。

?(4)旁通阀为主泵和副泵的启动做准备，使泵能够在较低负荷下启动。

?(5)安全阀对主油路起到保护作用，当主油路出现高压时进行卸荷。

?(6)液控溢流阀设定副油路压力为1.30～1.55MPa。

?(7)为防止主泵出现吸口油流量不足，可通过溢流阀进行增压作用，设定压力为0.2～0.5MPa。

?(8)阀A，B，C，D，E，F为隔离阀，当1台液压泵或者1组油缸出现故障时，可以进行隔离操作。

?(9)伺服控制作用为控制轴向柱塞泵的斜盘进行变量变向的控制，伺服控制原理见图2，伺服控制杆限位装置实物见图3。

图2伺服控制原理

图3伺服控制杆限位装置

电机控制单元由Autopilot输出信号或者手动操作伺服操作杆控制伺服阀，通过改变控制油路控制伺服活塞的左右，从而改变轴向柱塞泵的斜盘，使轴向柱塞泵的流量和方向改变。

在伺服操作杆上有左右指针，当指针在20°位置时，斜盘为15.5°，此时为最大角度，轴向柱塞泵负荷最大。

伺服操作杆左右有2个限位角度为22°的限位螺栓进行限位，其比操作杆最大指示角度大2°。

2、舵机电路回路分析

(1)舵机的电路回路系统见图4～6。

图4基本电路回路

图5伺服放大集成电路板原理

图6伺服电机控制放大集成电路板原理

其基本回路见图4，当驾驶台的控制台在导航模式、自动模式和手操舵模式下时，由控制台给出1个舵角指令θ，此指令转化为±1mA/(°)的电流信号，经过伺服放大集成电路板，由控制台给出±1mA/(°)+:Starboard/－－:Port的电流信号，经过电压跟随器转化为±1V/(°)+:Starboard/－:Port的电压信号。

另1路有舵角反馈装置即μ-Transmitter通过电位器转化为电压信号，经过反相比例放大器和μ-Span(宽度调节)，输出±1V/(°)+:Port/－:Starboard。

2路经过反相求和放大器、绝对值回路，输出θ-μ(－1V/(°))。此电路为典型的带负反馈闭环控制。

θ-μ(－1V/(°))的输出信号再经过伺服电机控制放大集成电路板(各种放大电路、逻辑电路、电压控制振荡电路、正余弦发生器、三角波发生器、脉冲宽度调节器、电流驱动器以及伺服电机内部的反馈回路等)的处理，最后作用于伺服电机，使其产生扭矩，克服伺服控制杆的阻扭矩(说明书上显示