SRP2500A型舵槳控制系統典型故障分析

張 潔，王威超

(青島前進船廠，山東 青島 266001)

該船配置SRP2500A型舵槳裝置，控制系統主要包括操縱面板、中央控制箱、氣控閥箱、調速器及主機等。遙控系統通過駕駛室操縱面板上的左、右控制手柄控制主機加、減速，駕駛室操縱面板上的控制手柄發出主控指令，送給機艙中央控制器處理，輸出轉速控制信號用于驅動主機調速裝置調節主機轉速。

1 舵槳裝置控制系統組成和工作原理

該船配置2臺6DKM-28型柴油機主機，柴油機單機額定功率1 912 kW，額定轉速為750 r/min。主機調速系統主要包括駕駛室主機控制手柄、機艙舵槳中央控制箱、主機機旁控制箱、主機氣控閥箱、主機調速裝置及柴油機本體等，主機調速系統框圖如圖1所示。

圖1 主機調速系統框圖

機艙內通過機旁控制箱上的控制權選擇開關將主機控制權轉換為駕駛室后，通過駕駛室的主機控制手柄可進行轉速控制。遙控狀態下推動主機控制手柄，齒輪聯動控制手柄后的精密電位器，輸出0～10 V的主控指令，主控指令送給舵槳中央控制箱內的可編程控制器進行綜合處理，對應輸出4～20 mA的電流信號，控制氣控閥箱內的電空轉換閥，電空轉換閥輸出壓力為0.093～0.373 MPa的控制空氣，不同的氣壓推動主機調速裝置為柴油機提供不同的燃油供給量，最終控制主機轉速。

遙控狀態下主機接排,首先需將離合器自動控制按鈕按下，控制手柄推到接排位置，手柄接排限位開關動作，動作信號發送給舵槳中央控制箱內可編程控制器，中央控制箱輸出加速指令使主機轉速微上升，舵槳中央控制箱監控系統監測柴油機當前的轉速信號，將轉速信號與程序內接排設定值比較來判斷是否可以接排。

不同的船型和主機對應的主機接脫排轉速不同，而主機轉速的高低反映了主機輸出功率大小：主機轉速過低時，在接排瞬間主機輸出轉矩小于接排啟動的最小轉矩，會導致接排失敗甚至主機被“憋停”；主機轉速過高時，在接排時會加速摩擦片和軸系的損耗。

2 典型故障分析排除

2.1 故障現象

主機機旁啟動，穩定運行在怠速400 r/min后控制權轉至駕駛室，在駕駛室進行遙控接排，左機可正常接排，接排到位指示燈亮起；右機接排無動作，接排指示燈無反應，同時出現遙控手柄推到最大轉速時、轉速無法達到規定轉速(750 r/min)的現象。

2.2 故障分析

右主機控制手柄在推到接排位置時，觀察轉速表，發現主機轉速沒有相應上升，舵槳艙內控制接排的氣動裝置無動作，氣胎離合器無動作，根據遙控調速原理及接排流程進行信號檢查，相關檢查情況如下。

1)控制手柄檢查。控制手柄主要由手柄自身機械結構、接排限位開關、調速電位器等組成。推動控制手柄檢查接排限位開關動作正常，開關量信號可正常輸出到舵槳中央控制箱內可編程控制器；根據自身阻值的變化，調速電位器可對應輸出電壓信號到可編程控制器模擬量模塊，輸出電壓信號檢測正常。手柄位置對應調速電位器輸出電壓數據見表1。

表1 手柄位置對應調速電位器輸出電壓數據 V

舵槳中央控制箱內可編程控制器根據手柄上調速電位器輸出的電壓信號轉換為對應的4～20 mA信號，控制主機氣控閥箱內的電空轉換閥(E/P閥)動作。

來回操作控制手柄，將其在最低轉速位置、合排位置、最高轉速位置重復動作檢測舵槳可編程控制器輸出到主機氣控閥箱的電流值及相應主機轉速，手柄位置與E/P閥接收電流及對應轉速對照表見表2。

表2 手柄位置與E/P閥接收電流及對應轉速對照表

2)E/P閥動作情況檢查。舵槳中央控制箱內可編程控制器輸出4～20 mA的電流信號給主機氣控閥箱內電空轉換閥，電流大小控制閥的開度大小，實現控制主機轉速對應的變化，調速氣壓與主機轉速之間理論值對應關系圖如圖2所示。

圖2 調速氣壓與主機轉速之間理論值對應關系圖

操作控制手柄，觀察E/P閥動作狀態，閥門動作正常，手柄位置與E/P閥輸出氣壓間實際對應關系見表3。氣壓隨閥門的開度大小變化而變化，右主機轉速并未隨著氣壓的變化而變化，將右主機控制手柄推到最大轉速位置時，右主機實際轉速只有700 r/min，無法達到750 r/min。

表3 手柄位置E/P閥輸出氣壓對照表 MPa

3)轉速反饋信號檢測。對舵槳控制系統輸入主機模擬轉速信號，模擬主機運行狀態，監測舵槳中央控制箱內可編程控制器接收到的主機轉速反饋信號，信號傳輸通道正常，接收到的4～20 mA信號正常。駕駛室操縱控制手柄接排，同時不斷調節轉速模擬信號，反復試驗確認右主機在轉速410 r/min至500 r/min時，是否可以正常接排。實際啟動主機，監測兩主機在手柄推動到接排位置時的實際轉速，發現在接排位置時，左主機轉速為422 r/min，右主機轉速只有403 r/min，導致右主機無法正常接排。

2.3 故障排除

主控信號正常、電空轉換閥信號正常，柴油機未正常供油導致接排位置轉速無上升，判斷右主機因為調速器供油連桿部分匹配問題導致調速過程無法正常執行，接排失敗。重新標定右主機調速器，操作控制手柄接排，主機轉速上升至420 r/min，接排成功。

使其接排轉速符合正常情況，同時使控制手柄達到最大轉速位置，此時電空轉換閥開到最大限制氣壓位置，調整調速器油門連桿伸縮長度和匹配角度，使控制手柄最大位置時主機轉速達到額定值750 r/min，故障排除。

3 結束語

SRP2500A型舵槳控制系統中，控制手柄發出的主控信號的重要性毋庸置疑。在氣控閥箱中，電信號與氣壓信號的轉換是劃分故障范圍的關鍵點，如果對應主控轉速信號的氣壓正常，則故障為柴油機調速器方向；如果此時輸出的氣壓異常，則可由電空轉換閥逆推，通過測量進一步判斷故障點。

關于SRP2500A型舵槳控制系統中轉速控制系統的故障，通常可首先確定控制手柄在最低轉速和最高轉速的位置時，其輸出的信號在程序設定的范圍內，否則會出現“隨動速度故障”，導致無法正常加減速；其次控制手柄輸出的主控轉速信號到受控端電空轉換閥時，要滿足能達到對應的氣壓設定值，實現轉速在最大和最小限值內可控，否則相應的主機轉速將無法達到規定的轉速。控制手柄主控指令輕易不可改動，一經改動需將后續信號重新進行系統標定。