船舶舵機控制系統(tǒng)故障分析及其改造

徐穎聰 王韜

摘要：船舶舵機控制系統(tǒng)故障問題人們關(guān)注的重點，本文主要針對某個具體案例進(jìn)行分析，探討船舶舵機控制系統(tǒng)故障問題，并結(jié)合控制系統(tǒng)的故障情況制定具體改造措施，目的是進(jìn)一步優(yōu)化船舶舵機控制系統(tǒng)的功能。

關(guān)鍵詞：船舶舵機;控制系統(tǒng);故障分析;改造措施

航海運輸在不斷發(fā)展的過程中，帶動了我國國民經(jīng)濟的顯著提升。高速發(fā)展的航海運輸業(yè)對船舶舵機的控制系統(tǒng)要求更高，為了提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就需要強化對船舶舵機控制系統(tǒng)的故障分析，在全面了解故障問題的基礎(chǔ)下，制定針對性的改造措施，優(yōu)化船舶舵機控制系統(tǒng)的功能。

一、案例分析

本文所選案例為“勝利222”輪船，該輪船上裝配的舵機裝置有兩套、控制箱兩個、舵機油泵兩個，且兩個舵機油泵可以同時運轉(zhuǎn)，也可以獨立運轉(zhuǎn)。但是不管是兩臺舵機油泵中的那一臺，他們均可以實現(xiàn)對左右舵機的轉(zhuǎn)舵的控制。其中操舵系統(tǒng)具有多種不同類型的操舵控制方式，包括駕駛臺操舵方式、舵機房應(yīng)急操舵方式等。其中駕駛臺操舵方式既可以在后臺操作，也可以在前臺操作。并且不管是前臺操作，還是后臺操作均可以實現(xiàn)隨動控制、手動操作控制，且手動操作控制和隨動控制既可以是單動控制又可以是聯(lián)動控制[1]。集成電子原件控制和繼電器分立控制是目前舵機控制系統(tǒng)采用的主要控制方式。舵機控制系統(tǒng)中設(shè)置了四塊電子電路板，這四塊電子電路板是操舵控制系統(tǒng)中最為核心的原件。舵角偏差信號在隨動操舵控制時可以被自整角機檢測出來，并將舵角偏差信號上傳到電子電路板上進(jìn)行處理，隨后可以將轉(zhuǎn)舵控制信號輸出，轉(zhuǎn)舵電磁閥可以在控制箱中繼電器控制下實現(xiàn)通斷電。

二、船舶舵機自激震蕩分析

實際工程項目中為了改善電路的性能需要將適當(dāng)?shù)呢?fù)反饋引入到放大電路中。不同類型的負(fù)反饋改善放大電路的側(cè)重點是不一樣的，因此需要根據(jù)工程實際需求來選擇最佳組態(tài)，在開環(huán)放大倍數(shù)提高的情況下可以得到精度更高的運算放大器，但是針對超過三級的大電路，將負(fù)反饋引入之后則會產(chǎn)生高頻率的自激震蕩。旁路電容和耦合電路在放大電路中的等級越高，負(fù)反饋引入后低頻自激震蕩產(chǎn)生也就越容易。如果組成的電路在不合理單位情況下，會加重反饋深度，阻礙了放大電路中自激震蕩的產(chǎn)生，影響了控制系統(tǒng)的正常運作[2]。

三、原舵機系統(tǒng)故障分析和改造措施

一繼電控制系統(tǒng)故障分析，該系統(tǒng)在電弧灼傷。接頭熔焊或者接觸不良的情況下容易引發(fā)故障，導(dǎo)致繼電控制系統(tǒng)失去邏輯控制。解決該故障需要將原有的觸電控制方式廢除，在邏輯控制中借助微機，并用微機中的定時器來替代時間繼電器。二制動裝置故障分析，針對制動裝置系統(tǒng)中維護(hù)困難、動作遲緩等問題，需要創(chuàng)新原有的制動控制方式，可以采用反接制動方式，完成制動控制任務(wù)。三主接觸器故障分析，主接觸器在控制環(huán)節(jié)失控和紊亂的情況下，下觸頭會產(chǎn)生磨損，針對此種問題可以將仁接觸器設(shè)計成沒有觸點的電力電子開關(guān)，解決該故障。四電機故障分析，強大電流沖擊熱繼電器會導(dǎo)致其外觀變形，加上電機在長時間不清洗的情況下，熱繼電器的動作會變得非常遲緩，最終導(dǎo)致電機損壞。針對該故障可選擇JLJ-HD25/6型號的電機[3]。

四、自動操舵系統(tǒng)故障分析和改造措施

（一）自動舵修理不準(zhǔn)確改造

該故障需要檢查內(nèi)容如下，舵葉機械零位正確與否、分羅經(jīng)跟隨主羅經(jīng)正確與否。接收機機械轉(zhuǎn)動情況，確保其接收機機械轉(zhuǎn)動的阻力不能超過O.O1NM。其中如果使用自整角機來完成舵訊的發(fā)送、接收、反饋工作時，需要全面檢查自整角機。自整角機的檢查步驟如下，校零自整角機，機械零件進(jìn)一步明確，將自整角機外殼固定件松開，使用萬能表對自整角機的輸出電壓進(jìn)行測量，轉(zhuǎn)動自整角機外殼，確保接線之間的電壓達(dá)到最小值，此時為穩(wěn)定零點。自整角機穩(wěn)定零點找不到的情況下，可檢查激磁繞組，觀察有無斷電，在整步繞組檢查無故障后方可校零。隨后檢查相敏整流電路，檢查輸出是否平衡，所謂平衡就是在相敏整流電路輸入為零的情況下，其輸出的電壓最大為0.02V，若輸出的電壓超過0.02V則需要對相敏整流電路進(jìn)行調(diào)整。其次對電源變壓器進(jìn)行檢查，觀察付邊電壓是否對稱。最后檢查四個橋臂的二級管特性和電阻是不是一樣的。在以上檢查內(nèi)容沒有異常的情況下，可以對四個橋臂電阻和輸出電阻進(jìn)行調(diào)整，使得輸出維持在平衡狀態(tài)。此外還要檢查放大電路，觀察運算方法電路上的各個結(jié)點是否準(zhǔn)確，各個部位的元件功能是否正常，并對自動舵執(zhí)行結(jié)構(gòu)和傳動結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，觀察兩者運行情況是否靈敏[4]。

（二）自動舵不工作改造

該故障需要檢查以下內(nèi)容，首先執(zhí)行裝置系統(tǒng)檢查內(nèi)容如下，一對主變壓器、主電源和機組進(jìn)行檢查;二舵機房手柄操舵期間對電源進(jìn)行檢查，看起是否正常工作;三駕駛室手柄操舵期間對電源進(jìn)行檢查，看起是否正常工作;四對機械傳動、液壓源和電動機電磁閥進(jìn)行檢查。再者隨動自動操舵系統(tǒng)檢查內(nèi)容如下，一檢查變壓器次級繞組輸出電壓正常與否;二檢查主變壓器初級繞組供電正常與否;三檢查線路段電壓正常與否;四若發(fā)現(xiàn)上述檢查內(nèi)容出現(xiàn)異常，要及時維修處理，更壞受損原件。五檢查自動舵指令發(fā)訊部分工作正常與否;六檢查開關(guān)電路和放大電路;七檢查齒輪嚙合狀態(tài)和機械傳動部分;八檢查運算放大器電路;九檢查繼電開關(guān)和可控硅電路[5]。

五、結(jié)語

綜上所述，造成船舶舵機控制系統(tǒng)故障的原因多樣，以上就是本文分析的船舶舵機控制系統(tǒng)故障的幾種常見原因，并制定了針對性的改造措施，希望對解決船舶舵機控制系統(tǒng)故障問題有一定幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]張桂臣，何文雪.船舶舵機控制系統(tǒng)故障分析及其改造[J].船舶工程，2006，28（5）：78-81

[2]徐林.船舶液壓舵機控制系統(tǒng)的仿真研究[J]中國水運（下半月），2018，18（9）：82-83+85

[3]陳黎，魯濤.液壓武船舶舵機控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真[J]艦船科學(xué)技術(shù)，2014，36（12）：78-81

[4]成若義，豐少偉，李軍華.船舶PID舵控制系統(tǒng)機理研究及典型故障排查[J].機電設(shè)備，2013 （4）：24-27

[5]慕香永，裴潤，劉志林，等用于船舶舵機的電液負(fù)載模擬器之控制系統(tǒng)[J].控制理論與應(yīng)用，2008，25 （3）：564-568+573