液压舵机的故障分析及处理措施

I论文题目：液压舵机的故障分析及处理措施二级学院：轮机工程学院专业：轮机工程技术目录1引言2液压舵机概述2.1液压舵机的基本工作原理2.2船舶建造规范对舵机的基本要求3液压舵机的故障分析3.1液压舵机无舵3.2液压舵机跑舵——稳舵时偏离所停舵角3.3液压舵机舵速太慢3.4液压舵机滞舵3.5实际舵角与操舵角不符4液压舵机故障的解决措施II4.1检查应急舵的有效性------------------------------------------------74.2检查舵角指示的准确性----------------------------------------------84.3检查舵角限位器的有效性--------------------------------------------84.4检查舵的液压系统的密封性能----------------------------------------84.5检查液压油的品质--------------------------------------------------84.5.1液压油性能指标一般应符合以下要求------------------------------84.5.2液压油污染的主要原因------------------------------------------94.6舵机检查的其他注意事项-------------------------------------------11结论---------------------------------------------------------------------11致谢-------------------------------------------------------------------12参考文献-----------------------------------------------------------------131引言据资料介绍：船舶能够在水中按照驾驶员的意图航行,使船舶改变航向或维持指定航向,使依靠改变安装在船舶尾部的船舵的位置来实现的。舵对于船舶的重要性是不言而喻的，当船舶航行时船舵发生故障对船舶安全的影响是巨大的。对于舵机日常比较容易出现故障的情况，主要分为两大部分。一是属于硬件类故障，二是属于软件类故障。舵机的硬件类的故障是指与舵机相关的机器，设备发生了功能性的障碍，使得舵机不能正常工作发挥作用，常见故障有：1通信类故障，2电力系统故障，3液压系统故障。软件类的故障是指与舵机运行有关的管理制度，船员对舵机的操作存在问题。通常主要是船员对应急舵的操作不熟悉，在需要的时候无法启动应急舵。因此加强对舵机的日常维护与保养对工作的可靠性和延长舵机的无故障寿命至关重要，轮机员必须依照使用说III明书的要求严格执行，不可因为舵机工作正常而放松对其的维护管理。2液压舵机概述船舶能够在水中按照驾驶者的意图航行，使船舶改变航向或维持指定航向，是依靠改变安装在船舶尾部的船舵的位置来实现的。正如鱼儿能够在水中游动自如，是靠摆动它的尾巴一样。可以说船舵就是起着鱼尾的功用。舵对于船舶航行的重要性是不言而喻的，当船舶航行时船舵发生故障，对船舶安全的影响是巨大的。2.1液压舵机的基本工作原理船舵主要由舵叶、舵杆、舵机等部分组成。船舵能够接受驾驶者的命令并按照命令改变船舵的位置是依靠舵机带动舵叶来实现的，而舵机是整个舵系统中比较容易出现故障的部位，也是船舶轮机检查人员进行船舶安检时着重注意检查的地方。船舶舵机按驱动动力分为蒸汽舵机、电动舵机与电动液压舵机(简称液压舵机)。液压舵机具有重量轻、尺寸小、灵敏度高，工作平稳安全可靠，能缓冲风浪对舵叶的冲击，IV运转噪音低、振动小，而且可实现无级变速，功率的范围广。所以现代化的大中型船舶上，广泛采用液压舵机。故本文以液压舵机作为分析对象。液压舵机一般采用电动机带动油泵，因而又称电动液压舵机。液压舵机用油液作为传递能量的介质，利用油液的不可压缩性及流量、压力和流向的可控性来实现转舵。舵机通过油泵把机械能转化为油液的压力能，然后通过转舵机构把压力能又转化为机械能，来实现舵的左、右转向。1—电动机，2—双向变量泵；3—放气阀，4—变量泵控制杆，5—浮动杆，6—储能弹簧，7—舵柄，8—反馈杆，9—撞杆，10—舵杆，11—舵角指示器的发送器，12—旁通阀，13—安全阀，14—转舵油缸，15—调节螺母，16—液压遥控受动器，17—电气遥控伺服油缸图1-1液压舵机工作原理图液压舵机由三大部分组成：推舵机构、液压系统与操舵控制系统。推舵机构的作用是将液压能转换成机械能，推动舵叶偏转。液压系统的作用是向舵机提供足够的液压能．并设置所需的保护与控制装置。操舵控制系统的作用有两种：一是传递舵令，二是控制操舵精度。2.2船舶建造规范对舵机的基本要求(1)每艘船舶均应设置一个主操舵装置和一个辅助操舵装置。主操舵装置和辅助操V舵装置的布置，应满足当它们中的一个失效时应不致使另一个也失效。(2)主操舵装置具有足够的强度并能在最大营运前进航速时进行操舵,使舵自任一舷的35°转至另一舷的35°，并且于相同条件下自一舷的35°转至另一舷的30°所需时间不超过28s。(3)辅助操舵装置能在最大营运前进航速的一半但不小于7kn时进行操舵,使舵自一舷的15°转至另一舷的15°且需时间不超过60s。(4)驾驶室与舵机室之间,应设有通信设施。(5)操舵装置应设有有效的舵角限位器。以动力转舵的操舵装置,应装设限位开关或类似设备,使舵在到达舵角限位器前停住。装设的限位开关或类似设备应该与转舵机构本身同步,而不应与舵机的控制相同步。(6)舵装置应有保持舵位不动的制动装置。(7)当主操舵装置要求动力操作时,应设有一个固定贮油箱,其容量至少足以能使一个动力转舵系统包括循环油箱进行再充液。贮油箱应采用管路固定连接,使液压系统能在舵机室内便于充液,并应设有液位计。(8)应设置两个独立的控制系统,且每个系统均应能在驾驶室控制。但这并不要求设双套操舵手轮或手柄。若控制系统是由液压遥控传动装置组成时,除10000总吨及以上的油船、化学品船、液化气体运输船外,不必设置第二个独立控制系统。(9)驾驶室和舵机室应固定展示带有原理框图的适当操作说明。这些说明应表明操舵装置控制系统和动力转舵系统的转换程序。(10)由一台或几台动力设备组成的每一电动或电动液压操舵装置至少应由主配电板设两路独立馈电线直接供电。但其中的一路可以由应急配电板供电。VI3液压舵机的故障种类分析3.1无舵该故障的根本原因是主泵没向转舵机构供油或转舵机构不能回油,撞杆无往复运动。其影响因素有:(1)油泵电动机电源断路,油泵空转,主油路换向阀未换向,或转舵机构进回油路旁通。其中油泵空转和换向阀不换向,主要与操纵系统有关。(2)操纵油路的工作油压过低或建立不起油压,远操纵机构传动件的卡死或紧固件的松动、折断或脱落,追随机构的贮存弹簧张力太小,或换向阀卡住等,都会因变量机构仍在中位而导致变向变量泵空转,因换向阀不能换向而导致定向定量泵的排油直接经换向阀旁通回油箱。(3)影响操纵油压的主要因素是系统中的阀件,如旁通阀和限位旁通阀的开启,溢流阀的调整压力过低或阀芯被污物硌起或节流孔堵塞等。(4)造成转舵机构不能回油的原因,主要是主油路上的液动单向阀不能开启,或由于未引入控制油,或是控制活塞卡死。3.2跑舵——稳舵时偏离所停舵角其主要原因是：(1)主油路锁闭不紧引起。(2)控制系统工作不稳定。通过研究一些典型的案例，我们可以熟悉液压舵机故障运行的前兆，过程及其后果，使轮机员在使用过程中做到心中有数，有备无患，防止液压舵机故障的发生并及时发现以防止其进一步发展导致更重大的后果，下面提供一部分故障案例，以供读者参考。某集装箱船采用HATLAPA厂家的TELERAMR4ST650型四油缸十字头撞杆式舵机，舵机油VII泵为主油泵和控制油泵一体式装置，选用REXTOTH厂家的A2P250型，工作流量为300L/分，舵机工作力矩为2784kN.m。某日机工在巡回检查中发现舵机间停用的备用NO.2舵机油泵管系中有异常声响，即报告大管轮，大管轮启用NO.2舵机油泵联机工作，声响消除，工况正常，抵锚地对两台舵机进行运转和操舵试验，无异常。后正常航行时发现NO.1舵机油泵单独使用、自动舵方式情况下，发生跑舵现象。舵机存在的故障立即引起了船舶的重视，轮机长立即组织人员对两台舵机在不同工况下进行了试舵，取得了准确的第一手资料，并将其试验结果报公司技术部门，并作了记录，如表2-1所示。表2-1运行舵机航速海况转舵情况NO.1舵机油泵NO.2舵机油泵NO.1+NO.2舵机油泵15kn15kn15kn和风浪轻和风浪轻和风浪轻左舵在15°范围内尚能转动，但舵效慢；右舵能至30°但回舵在10°卡舵，启用两台舵机恢复正常正常正常该试验结果报安技部门后，安技部门根据故障是在大负荷情况下出现的这一现象，怀疑是NO.1舵机系统防浪阀出现问题，另考虑到两台舵机系统主油路是连通的，为缩小故障范围，安技部门即电告船舶立即做两台舵机系统隔离情况下的试验，船舶根据要求进行了试验，试验结果如表2-2所示。表2-2运行舵机航速海况转舵情况NO.1舵机油泵关闭C3/C4阀NO.2舵机油泵关闭C1/C2阀和风浪轻15kn和风轻浪和风轻浪正常正常经过这样的试验，可以认为在两套舵机系统隔离情况下NO.1舵机油泵和NO.2舵机油泵单独运行时是正常的，防浪阀也可以认为是正常的，问题集中在非隔离情况下两套VIII舵机系统互相影响的原因是什么？船舶在继续观察NO.1舵机油泵马达和NO.2舵机油泵马达单独使用工况中，发现NO.1舵机油泵使用，NO.2舵机油泵停用情况下马达跟转，而NO.1舵机油泵马达在相同情况无此现象，进一步观察油泵斜轴指示，并作了记录，如表2-3所示。表2-3运行舵机NO.1舵机油泵倾斜角度指示NO.2舵机油泵倾斜角度指示NO.1舵机泵NO.2舵机泵NO.1+NO.2舵机油泵左10°保持为0°正常来回摆动偏右5°振荡正常来回摆动正常来回摆动至此疑点可以集中在NO.2舵机油泵在停用时斜轴指示停留在偏右并来回振荡上。以上疑点现象反馈到安技部门后，经讨论，该故障的现象理论上可以这样解释，在NO.1舵机油泵运转时，由于停用NO.2舵机油泵斜轴偏离零位，泵缸出现倾斜，偏离中心，在NO.1舵机油泵泵出的高压油作用下油泵逆变为油马达，马达跟转，这样NO.1舵机油泵泵出的部分压力油经NO.2舵机油泵泄漏，也就是说NO.1舵机油泵单独运转时增加了一个负荷，当船舶高速、大舵角时（即大负荷情况）时，NO.1舵机油泵不能承受如此高的负荷，出现反舵现象，至于震荡是因为负荷变化引起NO.1舵机油泵流量变化，主动带动摆缸角度变化。3.3舵速太慢(1)转舵速度的快慢取决于撞杆移动的速度,即供入转舵机构油缸的油量。供油流量大,舵速快;反之,舵速慢。所以该故障多由主泵的排量不足引起。若不是泵的选配不当,则可能是因电压过低,泵的转速下降;或者补给油箱油位过低、吸入滤器阻塞、吸入截止阀未开足或泵的吸入管路不严密,破坏了泵的吸入条件;或泵的有关零件磨损过甚,内漏严重;或变量泵的最大排量限制调节不当。IX图2-1液压舵机控制原理图(2)主油管路或液压件的外漏,旁通阀和安全阀关闭不严,也会使转舵速度降低。操纵油路积存空气,换向阀关闭不及时,或换向阀的换向速度调得过慢,必然会延迟主泵开始向转舵机构供油的时间,使舵来得慢。3.4滞舵滞舵是指舵的转动明显滞后于操舵动作,其主要原因有：（1）遥控系统响应迟滞例如控制杆件间隙大，液压伺服系统混入空气，储存弹簧张力过小液动住换向阀控制腔的回油缓冲节流口部分堵塞或开度过小等。（2）住油路混有较多气体——即使机旁操舵滞舵现象也不会消除，从系统中可以放出气体。系统内气体的主要来源可能有：冲液和检修后放气不彻底，或工作油箱油位过低或补油压力太低，以及泵吸入气体，或从系统泄露处或油缸密封处吸入空（3）泵控型系统主油路内