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船舶液壓系統的診斷與維修
點擊次數：1336 發布時間：2016-11-11
船舶在航行和靠離碼頭時，應能按照駕駛員的意圖實現轉向或維持航向，以保證船舶航行的安全。控制船舶航向的方法隨船舶類型和用途的不同而異，zui普遍的方法是靠船舶尾部舵的偏轉來實現轉向，舵機就是用以控制舵偏轉的重要機械設備。以下是大中型船舶中被廣泛采用的電動液壓舵機使用過程中出現的故障。
(1)舵機不運動
該故障的根本原因是主泵未向轉舵機構供油或轉舵機構不能回油，撞桿無往復運動。液壓泵未向轉舵機構供油的原因主要有以下幾點。
①液壓泵電動機電源斷路，液壓泵空轉，主油路換向閥未換向，或轉舵機構進回油路旁通。其中液壓泵空轉和換向閥不換向主要與操縱系統有關。
②操縱油路的工作油壓過低或建立不起油壓，遠程操縱機構傳動件的卡死或緊固件的松動、折斷或脫落，追隨機構的貯存彈簧張力太小或換向閥卡住等，都會因變量機構仍在中位而導致變向變量泵空轉、因換向閥不能換向而導致定向定量泵的排油直接經換向閥旁通回油箱。
③影響操縱油壓的主要因素是系統中的閥件，如旁通閥和限位旁通閥的開啟，溢流閥的調整壓力過低或閥芯、節流孔被污物堵塞等。
④造成轉舵機構不能回油的原因，主要是主油路上的液動單向閥不能開啟，或未引入控制油，或是控制活塞卡死。
(2)只能單方向轉舵
此類故障的主要原因如下。
①由操縱系統單邊不正常引起，例如一個發送器的交通閥處于常開，單邊操縱油壓不能建立，變向變量泵的變量機構不能變向，泵空轉。
②某個限位旁通閥被外物壓下，該側操縱油路失壓，或換向閥卡死于某一端，控制主油路的換向閥不能換向，定向定量泵的排油就無法供人相應的轉舵液壓缸。
③主油路中某一安全閥泄漏或某回油側的液動單向閥不能開啟。
(3)舵速太慢
轉舵速度的快慢取決于撞桿移動的速度，即供入轉舵機構液壓缸的油量。供油流量大，舵速快；反之，舵速慢。所以該故障多由主泵的排量不足引起。若不是泵的選配不當，則可能是因電壓過低，泵的轉速下降；或者補給油箱油位過低、吸入濾器阻塞、吸入截止閥未開足或泵的吸入管路不嚴密破壞了泵的吸入條件以及泵的有關零件磨損過甚，內漏嚴重；還有可能是變量泵的zui大排量限制調節不當。
主油管路或液壓件的外漏、旁通閥和安全閥關閉不嚴，也會使轉舵速度降低。操縱油路積存空氣，交通閥關閉不及時，或換向閥的換向速度調得過慢，必然會延遲主泵開始向轉舵機構供油的時間，使舵速變慢。
(4)空舵
①由于液壓系統中積存空氣、泄漏或發送器的交通閥開度過大所致。若操縱系統積存有空氣，開始轉動舵輪時必須先壓縮空氣，待系統的壓力上升到一定值時，受動器才動作，即受動器的動作滯后發送器一定時間，因而造成舵輪空轉一定角度后才來舵。可見，壓縮空氣的過程就是舵輪空轉的過程，積存的空氣越多，空舵現象就越嚴重。
②因操縱系統和動力系統均采用閉式回路，當存在泄漏時，液壓泵（發送器也是手動泵）從執行機構（受動器或轉舵機構）的一側吸油，若有一部分油在泵排出的高壓管路上泄漏，則進入執行機構另一側的油液推動液壓缸或撞桿移動所掃過的容積，就不足以填補被泵吸出的油液的容積，因而在執行機構的回油側產生“空穴”。如果補給油箱的油位過低，系統的補油壓力過低或補給閥不能開啟，以致補充油液不及時，則反向轉動舵輪回舵時，液壓泵輸送的油首先得填充“空穴”，執行機構的液壓缸或撞桿才能被推動，于是產生了空舵現象。
③若發送器交通閥的開度過大，其關閉勢必延后，開始轉動舵輪時，壓力油或經另一交通閥旁通，或經交通閥和安全閥泄回油箱，直至交通閥關閉，受動器才動作，于是產生了空舵現象。
④主油路中旁通閥或安全閥關閉不嚴，也會產生空舵，管理中不可忽視。
⑤系統中的空氣可能因未*驅除而積聚，也可能因發送器、受動器和轉舵機構的填料泄漏而滲入。液壓缸填料發生泄漏，旋緊壓蓋往往無濟于事，條件許可取出換新，或修整切平，使裝復后能平服貼緊。
(5)實際舵角與操舵角不符
①追隨機構調節不當，以致舵轉至操舵要求的舵角時，液壓泵的變量機構還未回中，舵就會因液壓泵未停止供油而繼續偏轉，造成沖舵；或舵還未轉至要求的舵角，追隨機構已把液壓泵的變量機構拉回中位，舵因液壓泵停止供油而停轉，結果造成舵不足。發生這種現象，追隨機構應重新定位。定位時應注意兩點：a． 舵在正中時，液壓泵排量的調零；b．舵在正中時，保證追隨桿與連接杠桿的垂直度。
②對于定向定量泵電液舵機，若駕駛人員操作不熟練，易出現沖舵現象。這是由于舵轉至要求的舵角時，主油路的換向閥未及時回中，舵會因液壓泵供油未停而繼續轉動，從而造成沖舵。這要靠熟練操作來解決。
(1)液壓油乳化現象及危害
某科學觀察船航行于大洋，機艙值班員巡視舵機艙時，從油箱液位指示窗口異常地發現，箱體內油液由原先的澄清、淺黃色，變為渾濁、乳白色。顯見，這是一起典型的舵機液壓乳化事故，必須將系統內的油液全部換新，而不是部分換液，否則將使新添加的油液也迅速乳化。乳化液生成的泡沫，不但影響系統壓力的建立，同時會引起液壓沖擊，致使舵機失效。再則油液乳化后，不溶性雜質懸浮在乳化液中，污損摩擦表面。而電動一液壓型舵裝置中，泵、馬達、轉舵機構多為機床加工精度和配合精度很高的精密偶件，由于乳化液黏度降低，運動副間難于建立油膜，必然使偶件部件摩擦損耗加劇。再加上乳化液中水分對機件的銹蝕，長此，勢必會使精密偶件永遠失效。
液壓系統中，液壓油含水量應＜0.025%。系統中漏入較多量水（尤其是海水），與油液混合進入系統，經攪拌和擠壓后，是產生油液乳化的直接原因。不難查找，該輪舵機液壓系統進水，是因為設置在油箱中的海水冷卻盤管滲漏引起的。此類現象在多條船舶上都曾經發生。
(2)問題的分析和改進
該輪航行于無限航區、萬噸級船型，采用四缸柱塞往復式舵機，舵機扭矩800 kN·m，液壓系統（30#透平油）工作壓力為21MPa，電機功率約40kW。油箱容積550L，尺寸700×700×700（二只）。系統散熱采用在油箱中設20×600（直徑×長度）的10根紫銅盤管，管內冷卻海水壓力0.2MPa。規定油箱內油液溫度高于60℃時開啟冷卻器，系統溫度低于15℃時開啟電加熱器。以下問題，值得人們注意。
舵機液壓系統中，無論開式或者半閉式系統，油箱總是與大氣相通的，即舵機液壓回路中，流經背壓閥后的系統回油壓力為大氣壓力。而油箱冷卻盤管內海水壓力為0.2MPa，即海水壓力高于液壓油壓力。一旦盤管因腐蝕等原因發生滲漏，就不可避免地出現海水漏入油箱，發生液壓油乳化事故。這種冷卻系統的設計方法，違背了熱交換器中，系統介質的工作壓力應高于冷卻介質壓力的原則。例如船舶主柴油機滑油潤滑系統中，運轉中的滑油壓力應保持在0.15～0.4MPa，高于海水壓力，以防冷卻器泄漏時，海水漏入滑油中；同理，主機缸套冷卻淡水壓力應保持在0.15～0.3MPa，高于冷卻器中冷卻介質海水壓力（一般在0.18MPa以下），以防海水中漏入淡水，腐蝕缸套。因此，舵機液壓系統直接在油箱中設置高壓海水冷卻盤管的設計有待改進。不如采用擴大油箱容積，以增加散熱面積，并將油箱盡量設置在機艙抽風口，增加冷卻介質流速，*取消冷卻盤管，杜絕海水進入油箱的可能，防止液壓油乳化現象和事故的發生。
按舵機使用說明書規定，當液壓系統溫度高于60℃時，再開啟冷卻系統。若嚴格遵循此原則，則海水冷卻系統工作（指海水冷卻盤管）總時間縮短，因而冷卻器提前發生腐蝕的期限大大推遲，甚至在整個裝置壽命期間內，不會發生海水日久侵蝕破壞產生漏泄，避免油液乳化。但實際上船舵機的使用情況是：因為舵機油箱溫度計設在舵機艙油箱上，無延伸顯示，冷卻海水管路閥門啟、閉為手動操作，值班員貪圖省事，避免巡視和管理麻煩，因而讓冷卻系統常開啟。結果冷卻系統由設計時的短時間歇工作制，變為長期工作制，勢必使盤管提前腐蝕破壞，油液乳化。
溫度系統本身慣量大，待得到溫度超限報警指令后，再手動開啟閥門，也不致影響系統的溫升。實現此方案，只需在油箱上增設一只所謂“開關量”型的溫度控制器，將此開關量信號送機艙集控室，顯示并報警。與配備海水冷卻盤管備件的方案相比較，可將損失降到zui低程度。威斯特小編敬上。