某輪2號(hào)舵機(jī)故障分析與排除

摘 要：文章介紹了某輪2號(hào)舵機(jī)故障現(xiàn)象及其排除經(jīng)過(guò)，供有關(guān)人員參考;

關(guān)鍵詞：舵機(jī)故障 分析與排除

0 引言

舵機(jī)是船舶最重要的機(jī)械之一，是保證操縱船舶航向、船舶機(jī)動(dòng)性和生命力的主要設(shè)備。舵機(jī)主要由操舵控制裝置，舵機(jī)動(dòng)力裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和舵葉等組成。舵機(jī)必須保持良好的工作狀況，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，船員應(yīng)及時(shí)排查解決，確保船舶操縱安全。

1 故障現(xiàn)象

某輪舵機(jī)采用武漢船用機(jī)械有限責(zé)任公司的產(chǎn)品，型號(hào)為FE21-288，自動(dòng)操舵儀（簡(jiǎn)稱自動(dòng)舵）采用日本橫河（YOKOGAWA）公司的產(chǎn)品，型號(hào)為PT500A-P-K2T，2019年11月10日該輪前往哥倫比亞港口的海上航行途中，2號(hào)舵機(jī)運(yùn)行，處于自動(dòng)舵1號(hào)系統(tǒng)控制，報(bào)警單元出現(xiàn)ACT FAIL 及EMRG ALM報(bào)警顯示，自動(dòng)舵面板顯示EMERGENCY -12? 2 SERVO LOOP，同時(shí)舵角偏向右舵10°，轉(zhuǎn)手操舵同時(shí)轉(zhuǎn)換為2號(hào)系統(tǒng)，舵角仍保持不動(dòng)。啟動(dòng)1號(hào)舵機(jī)，停2號(hào)舵機(jī)，操舵恢復(fù)正常，分別使用1號(hào)和2號(hào)系統(tǒng)手操舵均正常，轉(zhuǎn)自動(dòng)舵系統(tǒng)也正常。

2 故障發(fā)生后船員檢查過(guò)程

船員啟動(dòng)2號(hào)舵機(jī)進(jìn)行手操舵檢查，發(fā)現(xiàn)在正舵到左舵15°或正舵到右舵15°時(shí)正常，在回舵時(shí)卻出現(xiàn)ACT FAIL 及EMRG ALM報(bào)警顯示，自動(dòng)舵面板顯示EMERGENCY -12? 2 SERVO LOOP，同時(shí)舵角保持不變，不能繼續(xù)轉(zhuǎn)舵，在轉(zhuǎn)動(dòng)舵輪后恢復(fù)正常。自動(dòng)舵控制大角度轉(zhuǎn)舵時(shí)也會(huì)出現(xiàn)該報(bào)警。在舵機(jī)房觀察，發(fā)現(xiàn)報(bào)警時(shí)2號(hào)自動(dòng)舵控制及電源箱上“UNLOAD? DEVICE”指示燈不亮，卸荷閥失電停止工作。

對(duì)2號(hào)自動(dòng)舵控制及電源箱內(nèi)KT控制板（PC134）檢查，各電源指示燈均正常，測(cè)量?jī)?nèi)部電源模塊輸出為±15v。測(cè)量2號(hào)舵機(jī)差動(dòng)變壓器（LVDT）各電阻值為：DT1-DT4：28.5Ω、DT2-DT4：28.5Ω、DT3-DT4：8.8Ω，力矩馬達(dá)TMA-TMB電阻值3.4Ω，又測(cè)量1號(hào)舵機(jī)差動(dòng)變壓器各電阻值為： DT1-DT4：29.2Ω，DT2-DT4：29.2Ω，DT3-DT4：9.1Ω，力矩馬達(dá)TMA-TMB電阻值3.5Ω，兩個(gè)差動(dòng)變壓器數(shù)值相差并不大。測(cè)量1號(hào)2號(hào)電位計(jì)電壓相同約為±14.5V，同時(shí)對(duì)比操舵時(shí)兩電位計(jì)電壓同步變化情況，也未見明顯不同。

再次啟動(dòng)2號(hào)舵機(jī)進(jìn)行觀察試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在每次不超過(guò)10°手操舵時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)該報(bào)警，舵機(jī)正常;每次超過(guò)10°操舵時(shí)會(huì)出現(xiàn)報(bào)警，卸荷閥停止工作，舵角停止轉(zhuǎn)動(dòng)，可轉(zhuǎn)動(dòng)舵輪使之恢復(fù)。另舵角指示器在左、右舵時(shí)均偏左2-3°。

3 故障原因分析

這種自動(dòng)舵系統(tǒng)在駕控臺(tái)下部有兩塊手動(dòng)端子板（manual terminal board），分別由兩個(gè)電源模塊供電，公司機(jī)務(wù)主管初步分析故障現(xiàn)象，懷疑給2號(hào)手動(dòng)端子板供電的電源模塊輸出電壓異常，2019年11月11日機(jī)務(wù)主管要求船員測(cè)量給2號(hào)手動(dòng)端子板供電的電源模塊TP10-TP15、TP13-TP15、TP14-TP15之間的電壓值，正常值應(yīng)該分別是DC15V、DC-15V、DC5V左右，做好記錄反饋，如果某電壓值異常，應(yīng)該是電源模塊（型號(hào)：VTB04A）故障了，需要換新，船上有一塊電源模塊備件，不妨更換試驗(yàn)。

4 故障排查反饋

2019年11月11日船員反饋，測(cè)量2號(hào)手動(dòng)端子板電源模塊上各電壓值，TP10-TP15：DC15.16V、 TP13-TP15：-15.28V、TP14-TP15： DC5V;

測(cè)量1號(hào)手動(dòng)端子板電源模塊上各電壓值：TP10-TP15：DC15.08V 、TP13-TP15：-15.31V、TP14-TP15： DC5V;確認(rèn)兩個(gè)電源模塊輸出電壓均正常。

5 故障排除經(jīng)過(guò)

考慮到該輪即將抵達(dá)哥倫比亞港口，如果在抵港前不能及時(shí)排除2號(hào)舵機(jī)故障，進(jìn)港靠泊機(jī)動(dòng)航行期間只有1號(hào)舵機(jī)可用，存在一定的安全隱患，公司機(jī)務(wù)主管多次咨詢自動(dòng)舵廠家，要求廠家提供自動(dòng)舵控制及電源箱說(shuō)明書《PC134 Control & Power box Service manual》及指導(dǎo)意見，2019年11月15日，機(jī)務(wù)主管將該說(shuō)明書發(fā)船，要求船員按照說(shuō)明書的內(nèi)容進(jìn)行檢查調(diào)節(jié)，2019年11月18日船員反饋，經(jīng)多次檢查、測(cè)量和調(diào)整，故障終于排除了，經(jīng)過(guò)如下：

1）參照說(shuō)明書《PC134 Control & Power box Service manual》中2.11點(diǎn)內(nèi)容：在隨動(dòng)舵模式調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)舵速度（最大油泵行程）

在隨動(dòng)舵模式，左右轉(zhuǎn)舵速度是單獨(dú)調(diào)節(jié)的，在T/M控制放大器板上順時(shí)針旋轉(zhuǎn)VR10（P-SPAN）增加從右邊向左邊的轉(zhuǎn)舵速度，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)VR11（S-SPAN）增加從左邊向右邊的轉(zhuǎn)舵速度;

（1）停止舵機(jī)油泵，短接控制及電源箱內(nèi)部的接線排TB4的T1A和T1B接線端子（舵機(jī)油泵運(yùn)行信號(hào)）

（2）將萬(wàn)用表置于直流電壓檔，接在KT控制板的CT4和CT12端子（COM）之間，測(cè)量變向變量泵的最大行程。

（3）將KT控制板的SW1（輸入信號(hào)選擇開關(guān)）設(shè)定在TEST模式;

（4）逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)VR4到頭，使用VR10（P-SPAN）調(diào)節(jié)CT4和CT12端子（COM）之間的電壓，使之達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)舵速度對(duì)應(yīng)的數(shù)值。

注意）：舵機(jī)轉(zhuǎn)舵速度由力矩馬達(dá)控制的油泵行程刻度設(shè)定。

（5）同樣地，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)VR4到頭，使用VR11（S-SPAN）調(diào)節(jié)CT4和CT12端子（COM）之間的電壓值，使之達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)舵速度對(duì)應(yīng)的數(shù)值。

（6）確認(rèn)舵機(jī)轉(zhuǎn)舵速度被設(shè)定在規(guī)定的數(shù)值。

對(duì)2號(hào)舵機(jī)轉(zhuǎn)舵速度進(jìn)行調(diào)節(jié)（原從左舵35°轉(zhuǎn)至右舵30°需要36秒;從右舵35°轉(zhuǎn)至左舵30°需要25秒），檢查發(fā)現(xiàn)VR11已經(jīng)被調(diào)整至順時(shí)針最大位置，測(cè)量CT4-CT12電壓為6.004V;測(cè)量VR10（P-SPAN）CT4-CT12電壓為5.579V，未做任何調(diào)整。

2）按照說(shuō)明書中2.5點(diǎn)內(nèi)容：力矩馬達(dá)控制的變向變量泵行程零位調(diào)節(jié)

（1） 在控制和電源箱內(nèi)端子板TB3上斷開接線TMA、TMB，啟動(dòng)舵機(jī)油泵馬達(dá)，確認(rèn)力矩馬達(dá)停在中間位置;

（2） 將萬(wàn)用表置于直流電壓檔，接在KT控制電路板的CT9和CT12（COM）端子之間;

（3） 調(diào)節(jié)VR24，使得CT9和CT12（COM）端子之間的電壓值為0V（目標(biāo)值）;

（4） 將端子板TB3的接線TMA、TMB復(fù)原;

（5） 當(dāng)CT13-CT2（舵角偏差）是0時(shí)，確認(rèn)力矩馬達(dá)控制的變向變量泵行程刻度在0度;

（6） 如果舵機(jī)在正舵時(shí)跑舵，將TMA、TMB接線復(fù)原后，在T/M控制放大器板上使用VR2進(jìn)行調(diào)節(jié);

對(duì)力矩馬達(dá)零位檢查，測(cè)量CT9-CT12電壓為：-2.930V，做標(biāo)記調(diào)整該電位器，發(fā)現(xiàn)只能調(diào)整至-1.691V，不能調(diào)0，最后調(diào)回原位置;

3）按照說(shuō)明書中 2.7點(diǎn)內(nèi)容：差動(dòng)變壓器量程調(diào)節(jié)

（1） 將力矩馬達(dá)旋鈕設(shè)定在3/4的位置;

（2） 將萬(wàn)用表置于直流電壓檔，接在KT控制電路板的CT9和CT12（COM） 端子之間;

（3） 調(diào)節(jié)VR20，使得CT9和CT12（COM）端子之間的電壓為±3.75V;

將力矩馬達(dá)手柄分別調(diào)節(jié)到左舵3/4和右舵3/4的位置，測(cè)量CT9-CT12電壓為-0.841V、-5.707V，刻度在0時(shí)CT9-CT12電壓為-2.233V。調(diào)節(jié)VR20不能使力矩馬達(dá)手柄分別在左舵、右舵刻度3/4時(shí)CT9-CT12電壓為±3.75V。

檢查測(cè)量至此，可以判斷問(wèn)題出在力矩馬達(dá)和差動(dòng)變壓器上，拆檢差動(dòng)變壓器，發(fā)現(xiàn)差動(dòng)變壓器內(nèi)的軸（如圖1中第11項(xiàng) SPINDLE）松出，如圖2所示，重新按說(shuō)明書要求的長(zhǎng)度（89±0.2mm）將軸上緊并鎖住，如圖3所示。

再次按說(shuō)明書2.5點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行檢查測(cè)量，CT9-CT12電壓為：0V，測(cè)量值符合要求;按說(shuō)明書2.7點(diǎn)內(nèi)容檢查測(cè)量，力矩馬達(dá)手柄分別在左舵、右舵刻度3/4時(shí)CT9-CT12電壓為2.28V、-1.908V， 調(diào)整VR20，電壓分別為：4.12V、-3.76V。

啟動(dòng)舵機(jī)，對(duì)舵機(jī)進(jìn)行測(cè)試，報(bào)警單元未出現(xiàn)“ACT FAIL” 及“EMRG ALM”報(bào)警，反復(fù)試驗(yàn)，報(bào)警均未出現(xiàn)，說(shuō)明報(bào)警問(wèn)題已解決;

2019年11月18日對(duì)2號(hào)舵機(jī)進(jìn)行測(cè)試，轉(zhuǎn)舵時(shí)間分別為S35-P30：30S、P35-S30：25S，停止2號(hào)舵機(jī)，轉(zhuǎn)用1號(hào)舵機(jī)，對(duì)2號(hào)舵機(jī)進(jìn)行再次調(diào)整，拆出差動(dòng)變壓器外殼，測(cè)量反饋軸長(zhǎng)度仍為89mm，差動(dòng)變壓器外殼裝復(fù);按說(shuō)明書2.7點(diǎn)內(nèi)容，再次調(diào)節(jié)VR20，電壓分別為：3.712V、-3.772V;又按說(shuō)明書2.13點(diǎn)內(nèi)容，對(duì)2號(hào)舵機(jī)轉(zhuǎn)舵速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)VR10（P-SPAN）進(jìn)行標(biāo)記后調(diào)節(jié)，CT4-CT12電壓由5.579V調(diào)至5.803V;VR11（S-SPAN）未進(jìn)行調(diào)整。

啟動(dòng)2號(hào)舵機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，轉(zhuǎn)舵時(shí)間分別為 S35-P30：27S，? P35-S30：25S，符合要求，故障排除了。

調(diào)節(jié)前后測(cè)量結(jié)果記錄如下：

6 結(jié)束語(yǔ)

舵機(jī)是最重要的設(shè)備之一，必須隨時(shí)保持在良好的工作狀態(tài)，當(dāng)舵機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，船員應(yīng)及時(shí)排查并報(bào)告公司，及時(shí)取得岸基支持，爭(zhēng)取盡快解決問(wèn)題。該輪當(dāng)時(shí)即將抵達(dá)哥倫比亞港口裝貨，如果2號(hào)舵機(jī)故障不能及時(shí)排除，對(duì)船舶操縱存在一定的安全隱患，幸運(yùn)的是，在船岸雙方的共同努力下，故障順利排除了，確保了船舶進(jìn)出港口的操縱安全，同時(shí)為公司節(jié)省了一筆不菲的航修費(fèi)用。通過(guò)這個(gè)案例，啟示我們船員應(yīng)根據(jù)舵機(jī)說(shuō)明書的內(nèi)容定期做好維護(hù)保養(yǎng)工作，盡可能地減少舵機(jī)故障發(fā)生的幾率。

參考文獻(xiàn)

[1]PT500A Series Autopilot Users Manual? PT500A系列自動(dòng)舵用戶手冊(cè)

[2]《PC134 Control & Power box Service manual》 PC134控制及電源箱使用說(shuō)明書

作者簡(jiǎn)介：徐國(guó)榮（1970-），男，福建省人，中遠(yuǎn)海運(yùn)散貨運(yùn)輸有限公司船舶管理中心好望角船管部電氣主管，從事船舶電氣管理工作 。

（中遠(yuǎn)海運(yùn)散貨運(yùn)輸有限公司? 船舶管理中心? 廣州? 510220）