某輪2號舵機故障分析與排除

摘 要：文章介紹了某輪2號舵機故障現象及其排除經過，供有關人員參考;

關鍵詞：舵機故障 分析與排除

0 引言

舵機是船舶最重要的機械之一，是保證操縱船舶航向、船舶機動性和生命力的主要設備。舵機主要由操舵控制裝置，舵機動力裝置、傳動機構和舵葉等組成。舵機必須保持良好的工作狀況，當出現故障時，船員應及時排查解決，確保船舶操縱安全。

1 故障現象

某輪舵機采用武漢船用機械有限責任公司的產品，型號為FE21-288，自動操舵儀（簡稱自動舵）采用日本橫河（YOKOGAWA）公司的產品，型號為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號舵機運行，處于自動舵1號系統控制，報警單元出現ACT FAIL 及EMRG ALM報警顯示，自動舵面板顯示EMERGENCY -12? 2 SERVO LOOP，同時舵角偏向右舵10°，轉手操舵同時轉換為2號系統，舵角仍保持不動。啟動1號舵機，停2號舵機，操舵恢復正常，分別使用1號和2號系統手操舵均正常，轉自動舵系統也正常。

2 故障發生后船員檢查過程

船員啟動2號舵機進行手操舵檢查，發現在正舵到左舵15°或正舵到右舵15°時正常，在回舵時卻出現ACT FAIL 及EMRG ALM報警顯示，自動舵面板顯示EMERGENCY -12? 2 SERVO LOOP，同時舵角保持不變，不能繼續轉舵，在轉動舵輪后恢復正常。自動舵控制大角度轉舵時也會出現該報警。在舵機房觀察，發現報警時2號自動舵控制及電源箱上“UNLOAD? DEVICE”指示燈不亮，卸荷閥失電停止工作。

對2號自動舵控制及電源箱內KT控制板（PC134）檢查，各電源指示燈均正常，測量內部電源模塊輸出為±15v。測量2號舵機差動變壓器（LVDT）各電阻值為：DT1-DT4：28.5Ω、DT2-DT4：28.5Ω、DT3-DT4：8.8Ω，力矩馬達TMA-TMB電阻值3.4Ω，又測量1號舵機差動變壓器各電阻值為： DT1-DT4：29.2Ω，DT2-DT4：29.2Ω，DT3-DT4：9.1Ω，力矩馬達TMA-TMB電阻值3.5Ω，兩個差動變壓器數值相差并不大。測量1號2號電位計電壓相同約為±14.5V，同時對比操舵時兩電位計電壓同步變化情況，也未見明顯不同。

再次啟動2號舵機進行觀察試驗，發現在每次不超過10°手操舵時，不會出現該報警，舵機正常;每次超過10°操舵時會出現報警，卸荷閥停止工作，舵角停止轉動，可轉動舵輪使之恢復。另舵角指示器在左、右舵時均偏左2-3°。

3 故障原因分析

這種自動舵系統在駕控臺下部有兩塊手動端子板（manual terminal board），分別由兩個電源模塊供電，公司機務主管初步分析故障現象，懷疑給2號手動端子板供電的電源模塊輸出電壓異常，2019年11月11日機務主管要求船員測量給2號手動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，應該是電源模塊（型號：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。

4 故障排查反饋

2019年11月11日船員反饋，測量2號手動端子板電源模塊上各電壓值，TP10-TP15：DC15.16V、 TP13-TP15：-15.28V、TP14-TP15： DC5V;

測量1號手動端子板電源模塊上各電壓值：TP10-TP15：DC15.08V 、TP13-TP15：-15.31V、TP14-TP15： DC5V;確認兩個電源模塊輸出電壓均正常。

5 故障排除經過

考慮到該輪即將抵達哥倫比亞港口，如果在抵港前不能及時排除2號舵機故障，進港靠泊機動航行期間只有1號舵機可用，存在一定的安全隱患，公司機務主管多次咨詢自動舵廠家，要求廠家提供自動舵控制及電源箱說明書《PC134 Control & Power box Service manual》及指導意見，2019年11月15日，機務主管將該說明書發船，要求船員按照說明書的內容進行檢查調節，2019年11月18日船員反饋，經多次檢查、測量和調整，故障終于排除了，經過如下：

1）參照說明書《PC134 Control & Power box Service manual》中2.11點內容：在隨動舵模式調節轉舵速度（最大油泵行程）

在隨動舵模式，左右轉舵速度是單獨調節的，在T/M控制放大器板上順時針旋轉VR10（P-SPAN）增加從右邊向左邊的轉舵速度，順時針旋轉VR11（S-SPAN）增加從左邊向右邊的轉舵速度;

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

（2）將萬用表置于直流電壓檔，接在KT控制板的CT4和CT12端子（COM）之間，測量變向變量泵的最大行程。

（3）將KT控制板的SW1（輸入信號選擇開關）設定在TEST模式;

（4）逆時針旋轉VR4到頭，使用VR10（P-SPAN）調節CT4和CT12端子（COM）之間的電壓，使之達到規定的轉舵速度對應的數值。

注意）：舵機轉舵速度由力矩馬達控制的油泵行程刻度設定。

（5）同樣地，逆時針旋轉VR4到頭，使用VR11（S-SPAN）調節CT4和CT12端子（COM）之間的電壓值，使之達到規定的轉舵速度對應的數值。

（6）確認舵機轉舵速度被設定在規定的數值。

對2號舵機轉舵速度進行調節（原從左舵35°轉至右舵30°需要36秒;從右舵35°轉至左舵30°需要25秒），檢查發現VR11已經被調整至順時針最大位置，測量CT4-CT12電壓為6.004V;測量VR10（P-SPAN）CT4-CT12電壓為5.579V，未做任何調整。

2）按照說明書中2.5點內容：力矩馬達控制的變向變量泵行程零位調節

（1） 在控制和電源箱內端子板TB3上斷開接線TMA、TMB，啟動舵機油泵馬達，確認力矩馬達停在中間位置;

（2） 將萬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） 調節VR24，使得CT9和CT12（COM）端子之間的電壓值為0V（目標值）;

（4） 將端子板TB3的接線TMA、TMB復原;

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

（6） 如果舵機在正舵時跑舵，將TMA、TMB接線復原后，在T/M控制放大器板上使用VR2進行調節;

對力矩馬達零位檢查，測量CT9-CT12電壓為：-2.930V，做標記調整該電位器，發現只能調整至-1.691V，不能調0，最后調回原位置;

3）按照說明書中 2.7點內容：差動變壓器量程調節

（1） 將力矩馬達旋鈕設定在3/4的位置;

（2） 將萬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） 調節VR20，使得CT9和CT12（COM）端子之間的電壓為±3.75V;

將力矩馬達手柄分別調節到左舵3/4和右舵3/4的位置，測量CT9-CT12電壓為-0.841V、-5.707V，刻度在0時CT9-CT12電壓為-2.233V。調節VR20不能使力矩馬達手柄分別在左舵、右舵刻度3/4時CT9-CT12電壓為±3.75V。

檢查測量至此，可以判斷問題出在力矩馬達和差動變壓器上，拆檢差動變壓器，發現差動變壓器內的軸（如圖1中第11項 SPINDLE）松出，如圖2所示，重新按說明書要求的長度（89±0.2mm）將軸上緊并鎖住，如圖3所示。

再次按說明書2.5點內容進行檢查測量，CT9-CT12電壓為：0V，測量值符合要求;按說明書2.7點內容檢查測量，力矩馬達手柄分別在左舵、右舵刻度3/4時CT9-CT12電壓為2.28V、-1.908V， 調整VR20，電壓分別為：4.12V、-3.76V。

啟動舵機，對舵機進行測試，報警單元未出現“ACT FAIL” 及“EMRG ALM”報警，反復試驗，報警均未出現，說明報警問題已解決;

2019年11月18日對2號舵機進行測試，轉舵時間分別為S35-P30：30S、P35-S30：25S，停止2號舵機，轉用1號舵機，對2號舵機進行再次調整，拆出差動變壓器外殼，測量反饋軸長度仍為89mm，差動變壓器外殼裝復;按說明書2.7點內容，再次調節VR20，電壓分別為：3.712V、-3.772V;又按說明書2.13點內容，對2號舵機轉舵速度進行調節，對VR10（P-SPAN）進行標記后調節，CT4-CT12電壓由5.579V調至5.803V;VR11（S-SPAN）未進行調整。

啟動2號舵機進行試驗，轉舵時間分別為 S35-P30：27S，? P35-S30：25S，符合要求，故障排除了。

調節前后測量結果記錄如下：

6 結束語

舵機是最重要的設備之一，必須隨時保持在良好的工作狀態，當舵機出現故障時，船員應及時排查并報告公司，及時取得岸基支持，爭取盡快解決問題。該輪當時即將抵達哥倫比亞港口裝貨，如果2號舵機故障不能及時排除，對船舶操縱存在一定的安全隱患，幸運的是，在船岸雙方的共同努力下，故障順利排除了，確保了船舶進出港口的操縱安全，同時為公司節省了一筆不菲的航修費用。通過這個案例，啟示我們船員應根據舵機說明書的內容定期做好維護保養工作，盡可能地減少舵機故障發生的幾率。

參考文獻

[1]PT500A Series Autopilot Users Manual? PT500A系列自動舵用戶手冊

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

作者簡介：徐國榮（1970-），男，福建省人，中遠海運散貨運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 。

（中遠海運散貨運輸有限公司? 船舶管理中心? 廣州? 510220）