|
摘要：船舶舵机是保障船舶正常航行的关键设备之一，舵机的工况是否良好对一艘船舶的安全营运有着直接影响。以PSC案例为ft发点，从PSC检查中发现的一起舵机跑舵实例具体展开，通过运用分步排除法逐步排查舵机故障原因，结合ftPSC舵机是船舶保持航向的关键设备，船上习惯笼统地将转舵机构、动力设备、辅助设备和相关电控系统等统称为舵机。目前绝大多数船舶舵机都是靠 转动舵叶使其有不同的舵角来控制船舶航向的。船舶上的舵机大多数为电动液压舵机。船舶舵机按其工作原理可分为阀控型和泵控型两种。阀控型舵机的基本工作原理为：液压舵机系统 使用单向定量液压泵供液压油，通过电磁阀来控制油路方向，从而改变舵的转动方向。此种液压舵机及其控制系统相对简单，造价相对较低。缺点是任 何时候泵都以全流量排油，经济性稍差，适用功率 比泵控型要小。泵控型液压舵机基本工作原理为：液压舵机系 统是采用了双向变量泵，通过伺服机构控制泵的排油方向来控制油路方向，从而改变舵的转动方向。舵机按转舵机构的不同可以分为往复式舵机和转叶式舵机。往复式舵机通过若干个活塞来控制舵叶转 向，转叶式舵机通过反向工作的叶片泵来控制舵叶 转向。舵机是保证船舶的操纵性能、确保船舶安全航行的重要设备，保持船舶舵机工作性能良好对于船舶安全具有重要意义。1.公约适用范围船舶舵机的要求是来自《1974年国际海上人命安全公约》附则第II-1章第29条操舵装置和第30条电动和电动液压操舵装置的附加要求这两条的要求。《1974年国际海上人命安全公约》1981年修正案（MSC.1（45））对附则II- 1 章1-54条进行了重写，形成本章的第29条操舵装置和第30条电动和电动液压操舵装置的附加要求，并于1984年9月1日生效。即于1984年9月1日或以后安放龙骨或处于类似建造阶段的船舶，都适用第29条和30条。第II-1章第29条操舵装置的最新修订是2014年的MSC.365（93），是对舵机海试要求的明确，对PSC检查无影响。（1）操舵装置控制系统系指将舵令由驾驶室传至操舵装置动力设备的设备。操舵装置控制系统 由发送器、接收器、液压控制泵及其电动机、电动机控制器、管系和电缆组成。（2）主操舵装置系指在正常情况下为操纵船舶而使舵产生动作所必需的机械、舵执行器、操舵 动力设备（如设有）和附属设备以及对舵杆施加扭 矩的装置（如舵柄或舵扇）。②如为电动液压操舵装置，系指电动机及有关的电气设备和与之相连接的泵；或③如为其他液压操舵装置，系指驱动机及与之相连接的泵。（4）辅助操舵装置系指如主操舵装置失效时操纵船舶所必需的设备，其不属于主操舵装置的任何部分， 但不包括舵柄、舵扇或作同样用途的部件。（5）动力执行系统系指提供动力以转动舵杆的液压设备，由一个或几个操舵装置动力设备，连 同有关的管系和附件以及舵执行器组成。各个动力 执行系统可共用某些机械部件（即舵柄、舵扇和舵 杆）或共用有同样用途的部件。在详细检查阶段，检查员在检查舵机的过程中，要求船员进行机旁应急操舵测试。现场操作过 程中发现在用1号舵机进行机旁应急操舵时，转到左舵15度后，舵角持续向左舵增大；回正到0度， 舵角向左舵逐渐增大；转到右舵10度后，舵角逐渐 向0度减小。经过多次测试核实，无论舵角转到何角度均出现跑舵现象。试验2号应急舵，也有类似现象。但从驾驶台随动控制没有出现上述问题。无论是阀控型还是泵控型液压舵机，其控制系统基本原理都如图1所示。 
比较环节是船舶随动操舵和自动舵中重要的一 个环节。当实际舵角与舵轮、自动舵给出角度不同时，经过比较环节，给出舵机控制机构一个信号， 舵机控制机构通过传动机构来控制舵叶角度，舵机 控制机构在给传动机构信号的同时也会给比较环节 一个反馈，舵叶也会给比较环节反馈，来实现船舶转向。机旁应急操舵是屏蔽比较和反馈环节，直接由人工控制舵机执行机构以控制舵叶。图2是该船舵机控制系统逻辑图，从中可以看出舵机操控的逻辑 结构。案例中该船舵机为泵控型舵机，通过控制双向 变量泵的排油方向来控制油路，从而实现转舵。而双向变量泵流量和方向的改变就是靠伺服机构来控制。如本案例中，伺服机构即由图3中的伺服油泵、力矩马达、电磁换向阀和伺服活塞组成。
不同类型的舵机跑舵的原因各有不同，本案例中的舵机为川崎泵控型往复式舵机，其系统图如图3所示，根据其跑舵情况初步判断跑舵的主要原因可能为：控制系统故障；反馈环节故障；舵机执行 机构故障；双向变量泵伺服机构故障。本案例中跑舵情况为：1号舵机应急舵无人操作跑舵，2号舵机应急舵无人操作跑舵，两台舵机跑舵速率不同，从驾驶台控制的随动舵没有跑舵现 象，随动控制没有问题。（1）如为控制系统故障，通常情况会出现问题的是随动控制操舵，与故障现象不同，排除自动 控制系统故障。（2）如果反馈环节出现问题，那么同样随动控制操舵会出现故障。应急操舵由于不接入反馈信 号，不受反馈故障影响，与故障现象不同，排除反 馈环节故障。（3）舵机周围没有明显的漏油痕迹，如果舵机执行机构等公共部分故障的话，无论何种操舵方 式，故障现象均应相同，据此检查人员排除舵机转 舵油缸等如图3中所示的公共机械部分故障。（4）从机旁应急操舵跑舵故障现象来看，比较两种操作方式，机旁应急操舵相比随动系统少了 反馈调节，随动舵无故障最有可能是正常工作的反 馈机构将跑舵消除。最明显故障现象是在无人操舵 时，本应该处于零流量位置的双向变量泵未保持零位，结合两台舵机旁应舵无人操作有规律跑舵，那 么最有可能是在无人操舵时应保持零位的双向变量泵伺服机构存在故障。虽然双向变量泵伺服机构故障是最可能原因， 但要明确双向变量泵伺服机构是一套系统，由多个部件组成，如伺服机构中换向阀锁闭不严，液压油 会持续进入伺服油缸，伺服活塞持续向一方向移动，使得双向变量泵朝一方向持续加大油量。如为此种故障，舵机的表现为：在机旁应急操舵，暂停 操作时，舵机会持续向一方向偏，并且越来越快。如为随动操舵，控制系统会不停地调节舵机，企图 使实际舵角与所给出舵角一致，不停的调节会使电磁换向阀不停动作。此种检查情况与实际不符，因 此不是电磁换向阀锁闭不严产生的故障。如为伺服活塞故障，例如活塞卡死，那么舵将 无法工作；活塞漏油，则会出现滞舵、舵机转动速度慢等情况与实际故障情况不同，排除该部件故障。如为伺服机构零位偏移，在机旁应急操舵的表现为：暂停操作时，舵机会以固定速度固定向一方 向移动。如为随动操舵，线性传感器会反馈零位并 进行调节，因此在随动控制时，反馈系统将该故障 消除，不会出现跑舵，这种情况与现场检查一致。因此该船舵机跑舵应该是伺服机构零位故障导致的。所属船级社于当天登轮对缺陷进行了确认，服务商对该缺陷进行修复时证实，该问题确实如PSC 检查员判断，是由于伺服机构零位不准导致，通过 伺服泵控制阀进行零位调节，修复该缺陷。船级社缺陷纠正报告如表3所示。
笔者后续多次对此类问题跟踪检查，发现该种缺陷并不是个例，而是有规律呈现，船龄较大且是川崎及类似的泵控型往复式舵机存在该问题比例较 高，只是跑舵方向和严重程度有所不同，因此，该 类问题应当引起船舶相关方的关注和重视。作为最大利益方与履行所营运船舶航行安全及 防污染主体责任方，要对所属船舶符合缺陷规律情况的船舶开展自查，及时将故障排除，防止意外发 生。同时要建立科学保养计划。过度保养会使维护 费用增加导致营运利润下降，而保养不足会造成船 舶提前报废且严重威胁船舶安全。因此航运企业要加强先进管理理念学习，统计船舶故障情况分布规 律，对船舶营运、船舶寿命和维修保养等进行综合 分析，在以保障船舶安全营运、船员良好权益的前 提下，制订科学维修保养计划来有效控制船舶的运营成本。船舶维护保养是一项长期的工作，良好的日常保养能将事故隐患消灭于萌芽状态。船员在船舶维护保养工作中起的作用很大。不同船舶有着不同的 维护保养特点，在每次上船后要及时掌握船舶的维 护保养计划，及时按要求开展工作，对于日常保养 不能浮于表面，要根据维修保养计划将保养工作落到实处，良好的保养工作能减少突发事故的发生， 更是对自己安全的一个保障，同时对于船舶关键设 备更要注意。除日常维修保养外，良好的演习也是 发现隐患的重要途径。本文案例中的舵机故障并不是突发性故障，而是一个长期存在的问题，虽然随 动操舵时没有故障现象，但如果船员在进行应急操 舵演习时能多用心，就能及时发现该故障，进而消 除隐患。舵机跑舵到什么程度不符合要求，公约中没有明确规定，但是这个问题对于船舶安全有较大影响。发现该问题时具体处理意见为离港前纠正还是禁止船舶离港，可以参考以下要求：（1）中国船级社《钢质海船入级规范》第三分册，13.1.5.9操舵装置应有保持舵位不动的制动装置。（2）《液压舵 机通用技术条件》（CB/3129—82）中1.10无论舵处于任何位置，均不应有明显跑舵现象。在台架实验中，当舵杆扭矩达到公称值时，往复式液压舵机的跑舵速度不应大于0.5度/分钟，转叶式液压舵机不应大于4度/分钟。其次也要看船舶 总体状况而定。舵机作为船舶的重要组成部分，在保障船舶正 常航行方面起着重要作用。保障舵机的正常工作对于船舶航行安全至关重要，各个公司要结合此种故 障规律尽早排查以免造成事故，船员在日常工作中 要加强设备的检查与维护保养工作。PSC检查只是 起到监督作用，只有船方作为责任主体做好相关工 作，才能保障船舶的营运安全与船员的生命安全。作者简介：杜荣耀 珠海海事局港口国监督检查员 周亚旭 珠海海事局港口国监督检查主管
|
