船舶液壓舵機(jī)安全性配置研究

趙有鵬

摘要：船舶液壓舵機(jī)技術(shù)應(yīng)用交流變頻調(diào)速技術(shù)與液壓舵機(jī)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，并利用交流變頻液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)傳動(dòng)液壓舵機(jī)系統(tǒng)的效率不高的不足。但由于變頻調(diào)速的交流異步電機(jī)本身是一個(gè)多變量系統(tǒng)，使得原本較為簡(jiǎn)單的傳統(tǒng)液壓舵機(jī)系統(tǒng)變得復(fù)雜。對(duì)此，本文將對(duì)船舶液壓舵機(jī)安全性配置展開(kāi)研究

關(guān)鍵詞：船舶;液壓舵機(jī);安全

一、增設(shè)兩套獨(dú)立動(dòng)力系統(tǒng)

動(dòng)力設(shè)備通常指電動(dòng)機(jī)、與電動(dòng)機(jī)相連的泵以及主機(jī)通過(guò)皮帶輪與主機(jī)帶泵連接。附件常常指為設(shè)備提供液壓油的油箱、空氣濾清器、濾油器、液位報(bào)警器等附件，以及換向閥、溢流閥、舵機(jī)專用閥等元件。在船舶航行中，造成舵機(jī)出現(xiàn)故障的原因有很多。當(dāng)有1臺(tái)動(dòng)力設(shè)備發(fā)生單項(xiàng)故障時(shí)，就會(huì)將其隔離，繼續(xù)操舵以確保船舶可以正常航行，因此有必要增設(shè)兩套相對(duì)獨(dú)立的動(dòng)力系統(tǒng)。

二、換取自動(dòng)隔離閥

自動(dòng)隔離能使舵機(jī)及時(shí)隔離故障，并快速轉(zhuǎn)換到另一套系統(tǒng)繼續(xù)航行。對(duì)于老舊的舵機(jī)，當(dāng)其發(fā)生故障時(shí)，船員從跑到船尾的舵機(jī)艙，分別打開(kāi)左右舵機(jī)艙艙蓋，關(guān)掉故障管路或手動(dòng)隔離閥，大概需要約5分鐘，這段時(shí)間船舶很可能處于失控狀態(tài)，發(fā)生撞船、撞橋墩等安全事故的概率較大。因此，必須對(duì)舵機(jī)產(chǎn)生的故障及時(shí)隔離，所以可以應(yīng)用采用自動(dòng)隔離閥，當(dāng)動(dòng)力設(shè)備轉(zhuǎn)換時(shí)，自動(dòng)隔離非工作設(shè)備和管路，不需要額外的操作，具備簡(jiǎn)單便捷的特征，安全性也比較好。

三、應(yīng)用舵機(jī)專用閥

當(dāng)船舶在航行中遇到風(fēng)暴或急流河灘時(shí)，舵桿容易受到負(fù)力的作用，若外界干擾能量較大且方向與舵葉轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，單向閥便能起到止回作用，切斷油缸和油泵之間的聯(lián)系，有效防止油泵變?yōu)橛婉R達(dá)。若外界負(fù)力矩的方向與舵葉的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致時(shí)，油缸活塞就會(huì)加速，如果油泵不能及時(shí)供油，液壓系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)抽空現(xiàn)象，液壓系統(tǒng)中就會(huì)進(jìn)入大量空氣，產(chǎn)生沖擊、振動(dòng)和噪音，在這種負(fù)力矩下，油缸活塞移動(dòng)加速，進(jìn)油腔的壓力降低，出油腔油壓迅速增高，此時(shí)專用閥回流通道面積會(huì)逐漸減小，起到節(jié)流作用，以此實(shí)現(xiàn)平衡，避免活塞會(huì)產(chǎn)生“頓舵”、振動(dòng)以及噪聲等現(xiàn)象。但此處還需注意，如為節(jié)省生產(chǎn)成本，采用雙向液壓鎖、液控單向閥等元件代替舵機(jī)專用閥，無(wú)法起到克服負(fù)扭矩的作用，會(huì)增加船舶航行安全隱患，這種方式是不可取。

四、主機(jī)怠速時(shí)保證轉(zhuǎn)舵時(shí)間

船舶在進(jìn)出港、?？堪丁⑥D(zhuǎn)彎掉頭的時(shí)候，主機(jī)往往處在怠速運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)要保障舵機(jī)轉(zhuǎn)舵時(shí)間滿足≤20秒的要求，具體做法通常如下加大主機(jī)泵的排量，綜合分析船舶在正常航行中主機(jī)轉(zhuǎn)速與怠速的變化范圍，做好主機(jī)皮帶輪與帶泵皮帶輪的合理配比，既能滿足主機(jī)怠速時(shí)舵機(jī)的轉(zhuǎn)舵時(shí)間，又能確保船舶在正常航行時(shí)不超出主機(jī)帶泵的額定轉(zhuǎn)速。因此，要想在正常航行時(shí)確保轉(zhuǎn)舵的時(shí)間，此時(shí)駕駛員便可借助手動(dòng)轉(zhuǎn)向器改變操舵的轉(zhuǎn)速來(lái)控制進(jìn)入轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的流量，從而得到合適的轉(zhuǎn)舵速度。

五、各部件流量的校核

在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，當(dāng)管道內(nèi)液流速度出現(xiàn)急劇變化時(shí)，系統(tǒng)的壓力就會(huì)產(chǎn)生壓劇烈變化，壓力峰值也會(huì)升高，這種現(xiàn)象被稱作液壓沖擊，液壓沖擊有著較大的危害性，不但使系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，而且導(dǎo)致液壓元件、密封裝置等的損壞。液壓元件、管路及接頭的流量校核極為重要，通常不能低于泵流量的110%，并且壓力的升高不應(yīng)超過(guò)安全閥整定壓力的10%。值得特別注意的是，由于主機(jī)帶泵存在流量變化，校核應(yīng)依據(jù)最大航行轉(zhuǎn)速時(shí)油泵的流量計(jì)算來(lái)選取，否則很容易出現(xiàn)背壓過(guò)高、系統(tǒng)噪聲過(guò)大、發(fā)熱嚴(yán)重、機(jī)帶泵停轉(zhuǎn)等問(wèn)題，液壓舵機(jī)的安全性就會(huì)受到影響，進(jìn)而導(dǎo)致船舶在航行中容易引發(fā)安全隱患。

六、液壓系統(tǒng)的清潔性

液壓油清潔是確保液壓系統(tǒng)順暢運(yùn)行的關(guān)鍵，舵機(jī)也包括其中，在舵機(jī)制造、安裝和使用過(guò)程中，需要將以下幾個(gè)環(huán)節(jié)把握好：第一，是在裝配液壓元件前，應(yīng)用抹拭、清洗、鉸刀、壓縮空氣的措施，去除粉塵、焊渣毛刺、鉆孔鐵屑等;第二，是管路內(nèi)部需要經(jīng)過(guò)酸洗、中和等清洗工藝;第三，是在工廠做好產(chǎn)品的制造工藝的同時(shí)，也需培養(yǎng)出合格的制造、檢驗(yàn)、安裝人員，生產(chǎn)出的產(chǎn)品需通過(guò)檢驗(yàn)員質(zhì)量檢測(cè)合格后，才可以出廠使用;第四，是在應(yīng)用過(guò)程中，除了正常的維護(hù)保養(yǎng)外，也應(yīng)該時(shí)刻關(guān)注液壓油的清潔度，并及時(shí)按照說(shuō)明書(shū)對(duì)液壓油進(jìn)行有效的過(guò)濾及更換。

七、結(jié)語(yǔ)

總而言之，舵機(jī)確保船舶安全航行的重要設(shè)備，其性能同船舶安全航行的技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性和生命力有著直接影響，一旦性能變差或者控制失靈，就會(huì)導(dǎo)致船舶失去控制，對(duì)船舶和船員造成很大的傷害。隨著船舶朝著大型化發(fā)展，隨之而來(lái)的是要求船舶液壓舵機(jī)安全性，特別是港內(nèi)頻繁操舵過(guò)程，這就對(duì)舵機(jī)系統(tǒng)的控制有了更高的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮福欽.增強(qiáng)船舶液壓舵機(jī)安全性配置關(guān)鍵點(diǎn)[J].中國(guó)船檢，2020（10）：69-71.

[2]劉亮，孫麗穎，那海濤，等.布風(fēng)器形式對(duì)船舶會(huì)議室內(nèi)氣流分布影響的數(shù)值模擬[J].流體機(jī)械，2018，41（1）：73-77.

[3]邱少輝，李安桂.條縫型送風(fēng)口形成的豎壁貼附射流通風(fēng)模式研究：送風(fēng)速度的影響[J].暖通空調(diào)，2018，40（1）：101-105.