导读

船舶舵机是控制船舶航向的重要设备，其工作的稳定性对船舶航行安全有着极为重要的作用。

目前，船舶常采用液压舵机。

按转舵机构，可分为撞杆式和转叶式两种常见形式。

转叶式舵机有占地面积小、重量轻、安装管理方便等优点，在船舶上获得广泛应用，但也存在内部密封困难、容易造成内漏严重进而影响转舵速度的问题。

因此，应加强对转叶式舵机的维护管理，确保其工作正常。

由于舵机是保证船舶操纵性能，确保船舶安全的重要设备，因此，IMO((SOLAS公约》和我国《钢质海船入级规范》均对其提出了明确的要求。

在《钢质海船入级规范》对舵机的基本要求中明确规定：

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舷使舵自任一舷的35°转至另一舷的35°，并且于相同条件下自任一舷的35°转至另一舷的30°所需时间不超过28s。

一、故障现象

某散货船，56 760DWT，国内南方某船厂建造，2014年下水。

船上采用Rolls．Royce公司SV850-3型转叶式液压舵机。

某航次由墨西哥空放美国新奥尔良装粮前往喀麦隆。

在密西西比河航行时，引航员发现船上舵机转舵速度较慢，要求船舶在河道内锚地抛锚，拒绝继续进行引航，并报告当地COASTGUARD。

船舶轮机部门进行紧急处理，但未能在短时间内解决问题。

当地COASTGUARD上船检查后要求船舶限期整改，在整改之前在锚地进行抛锚，不得继续航行。

若在限定时间内无法完成整改，将对船舶进行滞留。

船舶马上报告公司并组织轮机人员进行紧急抢修。

两天后，经过轮机部门的紧急抢修，舵机恢复正常，顺利通过COASTGUARD的复查。

二、故障排除经过

1、故障原因初步分析

（1）系统基本组成

Rolls.Royce公司SV850.3型转叶式液压舵机为泵控型液压舵机，主要由舵机、液压油泵、液压组合阀单元、滤器单元、膨胀油柜、补油柜等组成。

如图1所示。

▲图1 SV850-3型转叶式液压舵机的基本组成

(2)系统工作原理

如图2所示，SV850.3型转叶式液压舵机液压系统采用双向定量液压泵。

当需要转舵时，如左(右)舵，泵从左(右)侧吸油向右(左)侧开始供油。

二位三通阀(7)得电，工作于右位，使两个插装阀(6)导通，同时下(上)方低压侧卸荷溢流阀(8)打开，使系统油路打通，液压油进入转舵油缸，推动舵杆和舵叶逆(顺)时针转动。

由舵杆带动的舵角反馈发信器将实际舵角信号送回控制系统，当实际舵角与指令舵角相同时，液压油泵停止供油，同时二位三通阀(7)失电，插装阀(6)截止形成液压锁，转舵机构锁闭，使舵稳定在给定的舵角位置。

(3)故障初步分析

通过分析，转舵速度的快慢取决于供入转舵机构油缸的油量。

供油流量大，舵速快；反之，舵速慢。

因此，造成转舵速度慢的主要原因如下：

1)液压油泵故障。

油泵流量变小，造成转舵速度变慢。

具体原因是电压太低、频率变小、断相、电机轴承损坏及油泵内部泄露；

2)液压组合阀故障。

具体原因是单向阀卡阻、堵塞或泄露及卸荷溢流阀问题，如调压太低、调压弹簧变软、弹簧断裂、阀芯卡阻、插装阀卡阻、堵塞或泄露、二位三通阀故障、防浪阀等问题；

3)滤器脏堵、膨胀油箱油位太低、液压管路破损；

4)转舵机构问题。

具体原因是舵承损坏、舵杆卡阻、转舵机构内漏。

通过初步检查，首先排除油位过低、液压系统外漏及滤器脏堵等方面的问题。

通过舵机效能试验发现，不管是单泵运行还是双泵运行，转舵速度都无法达到规范的要求。

考虑两套液压系统同时损坏的概率较小，排除泵、液压组合阀损坏的问题。

通过综合分析认为，转舵机构出问题的可能性较大。

2、转舵机构故障查找

（1）转叶式转舵机构的结构

转叶式舵机主要由舵机壳(1)、舵机压盖(2)、转子(3)、定叶(4)、转叶(5)、安全阀(6)、液压组合控制阀块(7)等组成。

如图3、4所示。

▲图4 转叶式舵机的内部结构

（2）转叶式转舵机构的工作原理

图5为三转叶式转舵机构的示意图。

安装在船体上的圆筒形油缸(2)内，固定有三个均匀分布的定叶(5)。

缸内与舵杆连接的转子(3)上，嵌装着三个均匀分布的转叶(4)。

转叶与缸体内壁及缸盖、缸底之间，定叶与转子外缘及缸盖、缸底之间，均设有密封元件。

这样，定叶和转叶就将油缸内分成了六个隔离腔室，它们通过油路间隔相连，分成两组。

当液压泵将压力油供入一组腔室，使另一组腔室回油至油箱或泵时，作用在转叶上的油压力就会通过轮毂带动舵杆(1)转舵。

通过分析可知，若转叶与缸体内壁及缸盖、缸底之间，定叶与转子外缘及缸盖、缸底之间的密封元件密封性能下降，则会造成内漏，进而使转舵速度变慢。

（3）转叶式转舵机构密封性测试

根据厂家提供的测试说明，对转舵机构密封性进行测试，具体步骤如下：

1)关闭通到膨胀油箱的漏油管(图2中的L1管)上的阀门；

2)拆开转舵油缸上漏油管接头，如图6所示：

▲图6 漏油管接头位置

3)在拆开的接头处接上一根合适的管或软管，并准备一个干净的桶用于接油；

4)在舵机房舵机控制面板上，如图7所示，准备进行1号油泵的测试操作。

将2号舵机油泵选择开关打到“停止”位，将1号舵机油泵选择开关打到“机旁控制”位，通过应急舵按钮3，用1号油泵进行操舵；

▲图7  舵机控制面板

1-选择开关  2-运行指示灯  3-操舵按钮

5)运行舵机，左满舵，直至机械限位开关动作，测量30s内的漏油量，并记录油温(因此时油泵全负荷运行，油压升高，溢流阀打开，油温将升高)；

6)等5～10min，待油温下降到正常值后，再进行测试；

7)右满舵，直至机械限位开关动作，保持30秒，测量漏油量，并记录油温；

8)测试2号油泵(方法与1号油泵相同)。

测试完毕，接上漏油管并打开漏油管阀门。

通过密封性测试，发现漏油量严重超标，说明转舵机构密封性能严重下降。

3、转舵机构故障检修

（1）转舵机构内部密封结构

转舵机构内部密封结构，如图8所示。

（2）转舵机构故障检修

首先，拆下转舵机构上端盖，如图9所示。

▲图9 吊出上端盖

注意：在吊出上端盖之前应先拆除附件，如液压管系、指示器、信号电缆等；舵机上端盖与舵壳之间做好马克；吊运时保持端盖平衡。

通过检查，发现转子上端面油封己损坏，如图10所示。

▲图10 上端面油封

特别在前方位置发现有明显的挤压、磨损的现象。

通过测量转叶与油缸内边缘之间的间隙及定叶与转子之间的间隙，如图11所示。

▲图11 转叶间隙及定叶间隙

发现前面的间隙明显大于后面的间隙，转子不对中。

通过分析认为，极可能转子推力轴承出现偏磨，或舵杆轴线有偏差。

但由于时间较紧，吊转子工作量巨大，且船舶上无推力轴承备件。

经报公司机务后，公司决定暂不吊转子，先更换转子上端面油封。

装复后，经测试，舵机漏油量明显减少，转舵速度明显加快，符合规范要求。

经COASTGUARD复查后，同意继续航行。

4、转舵机构故障后续处理

经过检修后，虽然暂时解决了问题，使得船舶得以继续航行，避免了船舶被滞留。但潜在的问题并没有根除，舵机极可能在短时间内继续出现这种故障。

为了保证安全，船舶紧急申请了转舵机构的备件，包括推力轴承、各种油封及转子上下铜套等。

通过公司努力，备件在开航前供应上船。

在新奥尔良港再次对舵机进行漏油测试及舵机效能试验，发现状态正常。

大约20天后，船抵达喀麦隆锚地抛锚，船舶再次进行舵机试验。

发现漏油量有所增加，转舵速度有所下降，但都符合说明书及规范的要求。

同时下一航次船将回国，公司决定回国后再进行吊转子。

一个多月后船回国内，在船厂吊出转子后，发现推力轴承偏磨，如图12所示，造成转子不对中，进而使转子下部与铜套(未画出)出现偏磨，如图13所示，及转子上端面油封损害，如图10所示。

▲图12 转子推力轴承偏磨

▲图13 转子下部偏磨

在船厂对舵杆和转子重新进行对中，对磨损部位进行修理，并更换推力轴承、转子下部铜套、转叶定叶竖直油封及上下端面油封后，舵机恢复正常。

至此故障彻底排除。

5、故障原因分析与探讨

通过对故障原因进行深入分析与探讨后，大家认为造成此次故障的深层原因极有可能是舵机在安装时舵杆和转子的对中度偏差偏大或超标，造成转子推力轴承出现偏磨。

当船舶进入河道航行时，舵叶由于受水流冲击，及船舶因空载前后吃水差过大(大副考虑装货速度较快,提前排出部分压载水)致使舵杆和转子的对中度偏差进一步加大，从而使转子上部油封损坏加剧，漏油加重，进而造成转舵速度变慢。

三、经验教训

1、故障造成的损失及风险

此次舵机故障虽未给船舶带来严重的不良后果，但却极其危险。

舵机故障时，船舶正处于河道的繁忙水域，来往货船很多，航道狭窄，水文条件复杂，稍有不慎就存在撞船、搁浅等危险。

若是如此，后果将不堪设想。

2、对故障的几点反思

通过此次故障分析认为，故障绝非偶然。

对于船舶来说，舵机故障是一种较为危险的紧急事故，特别是在特殊水域或特殊气象条件时，更为危险。

为了能减少类似事故的发生，建议如下:

1)加强船员管理，提高船员工作责任心与敬业精神，使其发扬良好的职业道德。

从故障原因来分析，显然此次舵机故障主要是由转舵机构内漏过大引起的。

通过了解得知舵机转舵速度慢的问题由来已久，期间几任大管轮也都对故障原因进行过查找分析，但均未彻底消除故障。

同时船舶也曾多次报请公司派专业技术人员上船修理，但公司可能因费用过高也一直未予安排。

因此造成该问题一直拖而未决。

在船舶上，舵机是一个相对较为复杂精密的设备，且发生故障的概率较小，很多轮机员可能都未曾有过拆检转舵机构的经历，缺乏经验，且工作量巨大，造成船舶轮机员对拆解、维修转舵机构存在一定的畏惧心理，存在不敢拆解的问题。

目前，因航运不景气，船公司经营困难，在开源困难的情况下为了维持船舶的运营只能不断节流，缩减船舶的维修成本。

作为船员应不断提高敬业精神与工作责任心，充分发扬中国船员良好的职业道德，多理解公司的难处，对船舶设备的故障多争取自修，尽量减少岸修，尽可能缩减船舶维修费用，与船公司共度时艰。

2）加强培训，不断提高船舶监造人员的工作责任心与业务水平。

从故障原因来分析，虽然此次舵机故障主要是由转舵机构内漏过大引起的。

但其深层原因极有可能是舵机安装时转子的对中度偏差偏大或超标。

因此，船舶监造人员应切实担起监造的责任，确保船舶的建造质量。

3)切实加强部门领导对轮机员的技术指导与业务监督的职能。

舵机转舵速度偏慢在较长时间内存在的这一现象也从侧面反映出了部门领导在对轮机员的技术指导与业务监督方面存在欠缺。

船舶机械设备繁多，各种故障层出不穷，出现一些疑难问题一时解决不了也在所难免，但作为部门领导面对船舶存在的问题时不能放任不管，应切实加强对轮机员的技术指导与业务监督。

当个人能力有限时，必须充分发挥轮机部团队的作用，大家集思广益共同解决问题。

这样不但有利解决问题，而且还有利于增强大家的团队意识和业务水平。

四、结束语

舵机故障是一种可能造成船舶失控的紧急情况，而转舵机构故障对于船员来说是相对比较少遇到的。

希望通过此次故障的分析、查找，对解决类似的问题能够起到一定的参考作用。

免责申明：本文作者：福建船政交通职业学院 王必改；仅代表作者观点，不代表中国海员之家立场。其真实性及原创性未能得到中国海员之家证实，在此感谢原作者的辛苦创作，如转载涉及版权等问题，请作者与我们联系，我们将在第一时间处理，谢谢！联系邮箱：cnisu@54seaman.com