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标题 某轮2号舵机故障分析与排除
范文

    

    

    

    摘 要:文章介绍了某轮2号舵机故障现象及其排除经过,供有关人员参考;

    关键词:舵机故障 分析与排除

    0 引言

    舵机是船舶最重要的机械之一,是保证操纵船舶航向、船舶机动性和生命力的主要设备。舵机主要由操舵控制装置,舵机动力装置、传动机构和舵叶等组成。舵机必须保持良好的工作状况,当出现故障时,船员应及时排查解决,确保船舶操纵安全。

    1 故障现象

    某轮舵机采用武汉船用机械有限责任公司的产品,型号为FE21-288,自动操舵仪(简称自动舵)采用日本横河(YOKOGAWA)公司的产品,型号为PT500A-P-K2T,2019年11月10日该轮前往哥伦比亚港口的海上航行途中,2号舵机运行,处于自动舵1号系统控制,报警单元出现ACT FAIL 及EMRG ALM报警显示,自动舵面板显示EMERGENCY -12? 2 SERVO LOOP,同时舵角偏向右舵10°,转手操舵同时转换为2号系统,舵角仍保持不动。启动1号舵机,停2号舵机,操舵恢复正常,分别使用1号和2号系统手操舵均正常,转自动舵系统也正常。

    2 故障发生后船员检查过程

    船员启动2号舵机进行手操舵检查,发现在正舵到左舵15°或正舵到右舵15°时正常,在回舵时却出现ACT FAIL 及EMRG ALM报警显示,自动舵面板显示EMERGENCY -12? 2 SERVO LOOP,同时舵角保持不变,不能继续转舵,在转动舵轮后恢复正常。自动舵控制大角度转舵时也会出现该报警。在舵机房观察,发现报警时2号自动舵控制及电源箱上“UNLOAD? DEVICE”指示灯不亮,卸荷阀失电停止工作。

    对2号自动舵控制及电源箱内KT控制板(PC134)检查,各电源指示灯均正常,测量内部电源模块输出为±15v。测量2号舵机差动变压器(LVDT)各电阻值为:DT1-DT4:28.5Ω、DT2-DT4:28.5Ω、DT3-DT4:8.8Ω,力矩马达TMA-TMB电阻值3.4Ω,又测量1号舵机差动变压器各电阻值为: DT1-DT4:29.2Ω,DT2-DT4:29.2Ω,DT3-DT4:9.1Ω,力矩马达TMA-TMB电阻值3.5Ω,两个差动变压器数值相差并不大。测量1号2号电位计电压相同约为±14.5V,同时对比操舵时两电位计电压同步变化情况,也未见明显不同。

    再次启动2号舵机进行观察试验,发现在每次不超过10°手操舵时,不会出现该报警,舵机正常;每次超过10°操舵时会出现报警,卸荷阀停止工作,舵角停止转动,可转动舵轮使之恢复。另舵角指示器在左、右舵时均偏左2-3°。

    3 故障原因分析

    这种自动舵系统在驾控台下部有两块手动端子板(manual terminal board),分别由两个电源模块供电,公司机务主管初步分析故障现象,怀疑给2號手动端子板供电的电源模块输出电压异常,2019年11月11日机务主管要求船员测量给2号手动端子板供电的电源模块TP10-TP15、TP13-TP15、TP14-TP15之间的电压值,正常值应该分别是DC15V、DC-15V、DC5V左右,做好记录反馈,如果某电压值异常,应该是电源模块(型号:VTB04A)故障了,需要换新,船上有一块电源模块备件,不妨更换试验。

    4 故障排查反馈

    2019年11月11日船员反馈,测量2号手动端子板电源模块上各电压值,TP10-TP15:DC15.16V、 TP13-TP15:-15.28V、TP14-TP15: DC5V;

    测量1号手动端子板电源模块上各电压值:TP10-TP15:DC15.08V 、TP13-TP15:-15.31V、TP14-TP15: DC5V;确认两个电源模块输出电压均正常。

    5 故障排除经过

    考虑到该轮即将抵达哥伦比亚港口,如果在抵港前不能及时排除2号舵机故障,进港靠泊机动航行期间只有1号舵机可用,存在一定的安全隐患,公司机务主管多次咨询自动舵厂家,要求厂家提供自动舵控制及电源箱说明书《PC134 Control & Power box Service manual》及指导意见,2019年11月15日,机务主管将该说明书发船,要求船员按照说明书的内容进行检查调节,2019年11月18日船员反馈,经多次检查、测量和调整,故障终于排除了,经过如下:

    1)参照说明书《PC134 Control & Power box Service manual》中2.11点内容:在随动舵模式调节转舵速度(最大油泵行程)

    在随动舵模式,左右转舵速度是单独调节的,在T/M控制放大器板上顺时针旋转VR10(P-SPAN)增加从右边向左边的转舵速度,顺时针旋转VR11(S-SPAN)增加从左边向右边的转舵速度;

    (1)停止舵机油泵,短接控制及电源箱内部的接线排TB4的T1A和T1B接线端子(舵机油泵运行信号)

    (2)将万用表置于直流电压档,接在KT控制板的CT4和CT12端子(COM)之间,测量变向变量泵的最大行程。

    (3)将KT控制板的SW1(输入信号选择开关)设定在TEST模式;

    (4)逆时针旋转VR4到头,使用VR10(P-SPAN)调节CT4和CT12端子(COM)之间的电压,使之达到规定的转舵速度对应的数值。

    注意):舵机转舵速度由力矩马达控制的油泵行程刻度设定。

    (5)同样地,逆时针旋转VR4到头,使用VR11(S-SPAN)调节CT4和CT12端子(COM)之间的电压值,使之达到规定的转舵速度对应的数值。

    (6)确认舵机转舵速度被设定在规定的数值。

    对2号舵机转舵速度进行调节(原从左舵35°转至右舵30°需要36秒;从右舵35°转至左舵30°需要25秒),检查发现VR11已经被调整至顺时针最大位置,测量CT4-CT12电压为6.004V;测量VR10(P-SPAN)CT4-CT12电压为5.579V,未做任何调整。

    2)按照说明书中2.5点内容:力矩马达控制的变向变量泵行程零位调节

    (1) 在控制和电源箱内端子板TB3上断开接线TMA、TMB,启动舵机油泵马达,确认力矩马达停在中间位置;

    (2) 将万用表置于直流电压档,接在KT控制电路板的CT9和CT12(COM)端子之间;

    (3) 调节VR24,使得CT9和CT12(COM)端子之间的电压值为0V(目标值);

    (4) 将端子板TB3的接线TMA、TMB复原;

    (5) 当CT13-CT2(舵角偏差)是0时,确认力矩马达控制的变向变量泵行程刻度在0度;

    (6) 如果舵机在正舵时跑舵,将TMA、TMB接线复原后,在T/M控制放大器板上使用VR2进行调节;

    对力矩马达零位检查,测量CT9-CT12电压为:-2.930V,做标记调整该电位器,发现只能调整至-1.691V,不能调0,最后调回原位置;

    3)按照说明书中 2.7点内容:差动变压器量程调节

    (1) 将力矩马达旋钮设定在3/4的位置;

    (2) 将万用表置于直流电压档,接在KT控制电路板的CT9和CT12(COM) 端子之间;

    (3) 调节VR20,使得CT9和CT12(COM)端子之间的电压为±3.75V;

    将力矩马达手柄分别调节到左舵3/4和右舵3/4的位置,测量CT9-CT12电压为-0.841V、-5.707V,刻度在0时CT9-CT12电压为-2.233V。调节VR20不能使力矩马达手柄分别在左舵、右舵刻度3/4时CT9-CT12电压为±3.75V。

    检查测量至此,可以判断问题出在力矩马达和差动变压器上,拆检差动变压器,发现差动变压器内的轴(如图1中第11项 SPINDLE)松出,如图2所示,重新按说明书要求的长度(89±0.2mm)将轴上紧并锁住,如图3所示。

    再次按说明书2.5点内容进行检查测量,CT9-CT12电压为:0V,测量值符合要求;按说明书2.7点内容检查测量,力矩马达手柄分别在左舵、右舵刻度3/4時CT9-CT12电压为2.28V、-1.908V, 调整VR20,电压分别为:4.12V、-3.76V。

    启动舵机,对舵机进行测试,报警单元未出现“ACT FAIL” 及“EMRG ALM”报警,反复试验,报警均未出现,说明报警问题已解决;

    2019年11月18日对2号舵机进行测试,转舵时间分别为S35-P30:30S、P35-S30:25S,停止2号舵机,转用1号舵机,对2号舵机进行再次调整,拆出差动变压器外壳,测量反馈轴长度仍为89mm,差动变压器外壳装复;按说明书2.7点内容,再次调节VR20,电压分别为:3.712V、-3.772V;又按说明书2.13点内容,对2号舵机转舵速度进行调节,对VR10(P-SPAN)进行标记后调节,CT4-CT12电压由5.579V调至5.803V;VR11(S-SPAN)未进行调整。

    启动2号舵机进行试验,转舵时间分别为 S35-P30:27S,? P35-S30:25S,符合要求,故障排除了。

    调节前后测量结果记录如下:

    6 结束语

    舵机是最重要的设备之一,必须随时保持在良好的工作状态,当舵机出现故障时,船员应及时排查并报告公司,及时取得岸基支持,争取尽快解决问题。该轮当时即将抵达哥伦比亚港口装货,如果2号舵机故障不能及时排除,对船舶操纵存在一定的安全隐患,幸运的是,在船岸双方的共同努力下,故障顺利排除了,确保了船舶进出港口的操纵安全,同时为公司节省了一笔不菲的航修费用。通过这个案例,启示我们船员应根据舵机说明书的内容定期做好维护保养工作,尽可能地减少舵机故障发生的几率。

    参考文献

    [1]PT500A Series Autopilot Users Manual? PT500A系列自动舵用户手册

    [2]《PC134 Control & Power box Service manual》 PC134控制及电源箱使用说明书

    作者简介:徐国荣(1970-),男,福建省人,中远海运散货运输有限公司船舶管理中心好望角船管部电气主管,从事船舶电气管理工作 。

    (中远海运散货运输有限公司? 船舶管理中心? 广州? 510220)

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更新时间:2025/3/21 12:51:22