今天,，我們一起來了解一下出鏡率不是很高，但是很重要的報(bào)警：舵機(jī)液壓鎖報(bào)警,，有些老輪機(jī)也戲稱為“不聽話”報(bào)警,。在海事的一系列檢查中，舵機(jī)的報(bào)警試驗(yàn)是非常常見的檢查項(xiàng)目,，但是很多人對(duì)于舵機(jī)的液壓鎖缺乏了解,，也不會(huì)做相應(yīng)的測試。同樣,，在舵機(jī)的運(yùn)行過程中，出現(xiàn)了液壓鎖報(bào)警如果不及時(shí)處理也會(huì)造成很嚴(yán)重的后果,，今天我們一起來看看到底什么是液壓鎖報(bào)警,，什么情況下會(huì)造成液壓鎖報(bào)警，不同品牌的舵機(jī)液壓鎖報(bào)警又應(yīng)該怎么測試,？好了,，下面上正菜：

一、舵機(jī)液壓鎖報(bào)警的定義即規(guī)范要求

1. 定義：

   舵機(jī)液壓鎖是指因兩套舵機(jī)系統(tǒng)中的液壓油運(yùn)動(dòng)方向不一致,，發(fā)生液壓油堵塞或旁通,，轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)不能完成操舵指令要求的動(dòng)作，導(dǎo)致失去操舵能力的情況,。

2.規(guī)范要求：

根據(jù) CCS,、 DNV 和 LR 的規(guī)定，多于一套的舵機(jī)系統(tǒng)（動(dòng)力或控制） 同時(shí)運(yùn)行時(shí),，液壓鎖定報(bào)警應(yīng)該能識(shí)別系統(tǒng)故障并在下列情況下動(dòng)作：在泵控型液壓舵機(jī)中,，變量泵的偏心位置（即變量泵中斜盤的傾斜方向）與操舵指令的要求不符合；在閥控型液壓舵機(jī)中，全流量三通閥處于不正確的位置,。如果發(fā)生液壓鎖定,，駕駛臺(tái)應(yīng)有聲光報(bào)警來指示該故障。

同時(shí),，在DNV 規(guī)范中還有明確規(guī)定：當(dāng)有超過一套的舵機(jī)系統(tǒng)布置在舵機(jī)室,，且可以被同時(shí)操作時(shí)，則需考慮由單一故障引起液壓鎖定故障的風(fēng)險(xiǎn),。液壓鎖定包含 2 套舵機(jī)系統(tǒng)（一 般是完全相同的系統(tǒng)）發(fā)生彼此動(dòng)作不一致現(xiàn)象而導(dǎo)致失去操舵能力故障的所有情形,。如 2 套舵機(jī)系統(tǒng)中的液壓油相互沖擊而引起的液壓鎖定故障，或是由于液壓油旁通而導(dǎo)致的管路的油壓下降,，或者液壓油的油壓完全不能建立從而導(dǎo)致的無法轉(zhuǎn)舵,。

《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范 2018》第三篇中第 13 章“操舵裝置與錨機(jī)裝置”規(guī)定：

13.1.7.7 液壓阻塞：如操舵裝置的布置多于一個(gè)系統(tǒng)（動(dòng)力系統(tǒng)或控制系統(tǒng)），并能同時(shí)進(jìn)行操作時(shí),，則應(yīng)考慮由于單項(xiàng)故障而引起液壓阻塞的危險(xiǎn)性,。

13.1.9.5 液壓阻塞報(bào)警：由單一故障引起的液壓阻塞， 可能會(huì)引起操舵失靈時(shí),，在駕駛室內(nèi)應(yīng)設(shè)置聲光報(bào)警,。在下列情況下，此報(bào)警應(yīng)動(dòng)作：

（1）變量泵控制系統(tǒng)的位置與所給操舵指令不一致,；或

（2）在定量泵系統(tǒng)中的全流量三通閥位置不正確,。

二、舵機(jī)液壓鎖定報(bào)警原因

那么有什么原因可能造成舵機(jī)報(bào)液壓鎖報(bào)警呢,？液壓鎖定報(bào)警常見原因包括：

①力矩馬達(dá)發(fā)生故障,；

②油泵變量機(jī)構(gòu)發(fā)生故障；

③壓力開關(guān)故障,；

④位置傳感器故障或接線有問題,；

⑤位置傳感器安裝不當(dāng)或與換向閥連接件松動(dòng)；

⑥電磁換向閥線圈接觸不良或者損壞,；

⑦先導(dǎo)換向閥或主換向閥閥芯卡阻,；

⑧單向閥卡阻 （僅對(duì) ROLLS-ROYCE 泵控變頻舵機(jī)）；

⑨電動(dòng)機(jī)或油泵發(fā)生故障,；

⑩液壓鎖報(bào)警控制電路中線圈或接觸器故障,。

三、不同品牌舵機(jī)的液壓鎖原理及實(shí)驗(yàn)方法

（一）Rolls-Royce 舵機(jī)

1.舵機(jī)液壓鎖分析

Rolls-Royce 舵機(jī)液壓鎖定報(bào)警檢測具體方法是：在舵機(jī)操縱閥的每一端安裝一個(gè)接近傳感器,，用來檢測閥芯是向左還是向右動(dòng)作,。 如果是雙泵單元舵機(jī)，那么在系統(tǒng)中的每一臺(tái)泵單元均安裝這種傳感器,。

具體的動(dòng)作過程是：

（1）如果無轉(zhuǎn)舵指令并且操縱閥閥芯沒有在中位而是鎖定在左或者右的位置,，即接近開關(guān)動(dòng)作,，則在大約 5 s 后，將在駕駛臺(tái)和控制室出現(xiàn)液壓鎖定報(bào)警,；

（2）或者如果一臺(tái)舵機(jī)油泵處于遙控運(yùn)行模式,，駕駛臺(tái)給出轉(zhuǎn)舵指令時(shí)接近開關(guān)檢測到操縱閥被鎖定沒有動(dòng)作或者與駕駛臺(tái)的轉(zhuǎn)舵指令不符合，將在駕駛臺(tái)和控制室出現(xiàn)液壓鎖定報(bào)警,。

Rolls-Royce 舵機(jī)液壓鎖定報(bào)警具體的報(bào)警原理如圖 1 所示,，在操縱閥的兩側(cè)安裝有接近傳感器開關(guān)用來檢測閥芯的運(yùn)動(dòng)方向，如果閥芯靠近任意一端的接近傳感器,，則傳感器動(dòng)作其內(nèi)部的觸點(diǎn)閉合,，如果沒有靠近則觸點(diǎn)處于斷開的狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)內(nèi)部安裝有光電耦合器,，它是用來接收舵角指令信號(hào)，當(dāng)有舵角指令時(shí),，光電耦合器觸點(diǎn)閉合,，反之觸點(diǎn)斷開。Rolls-Royce 舵機(jī)液壓鎖定報(bào)警有兩種設(shè)計(jì)方式,，一種是有轉(zhuǎn)舵指令時(shí),，觸點(diǎn) K02 或 K03 中有一個(gè)閉合就會(huì)輸出報(bào)警，這種設(shè)計(jì)通常用于閥控舵機(jī),；另一種是無轉(zhuǎn)舵指令時(shí),，觸點(diǎn) K02 或 K03 中有一 個(gè)斷開則輸出報(bào)警，這種設(shè)計(jì)通常用于泵控舵機(jī),。

好了我們明白了這種品牌的舵機(jī)液壓鎖的具體動(dòng)作原來就可以深入的分析下具體動(dòng)作過程,。我們分別從泵控型和閥控型兩種來分析一下：

（1）泵控型：

Rolls - Royce 泵控舵機(jī)的液壓鎖定情況可參照?qǐng)D 2 來了解。在這套系統(tǒng)中,，轉(zhuǎn)舵方向與速度的改變是依靠變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)變向油泵得以實(shí)現(xiàn)的,。

當(dāng)駕駛臺(tái)發(fā)出向左轉(zhuǎn)舵的指令之后，左轉(zhuǎn)舵電磁閥隨即通電,，此時(shí)油泵開始執(zhí)行左吸右排的動(dòng)作。液壓油會(huì)先經(jīng)由右側(cè)的單向閥以及插裝閥,，接著進(jìn)入轉(zhuǎn)葉油缸,，從而推動(dòng)舵葉朝著左舵方向轉(zhuǎn)動(dòng)。而油缸的回油則會(huì)經(jīng)過負(fù)荷感應(yīng)閥進(jìn)入濾油器,，隨后推開安裝有液壓鎖定傳感器的單向閥,，最終回到油泵左側(cè)的吸口。

就該系統(tǒng)的報(bào)警設(shè)計(jì)而言,，當(dāng)沒有轉(zhuǎn)舵指令的時(shí)候,，如果存在一個(gè)接近開關(guān)觸點(diǎn)斷開的情況,，那么就會(huì)輸出液壓鎖定報(bào)警信號(hào)。具體來看,，圖中的液壓鎖定接近傳感器是安裝在左側(cè)的兩個(gè)單向閥附近的,，其主要作用在于檢測這兩個(gè)單向閥的閥芯位置。依據(jù)圖 2 所展示的液壓系統(tǒng)原理,，在即將轉(zhuǎn)左舵之前,，要是安裝傳感器的單向閥處于開啟狀態(tài)，那么液壓油便會(huì)直接經(jīng)過這兩個(gè)安裝了傳感器的單向閥,，然后徑直回到油泵吸口,。如此一來，就會(huì)形成閉式回路,，進(jìn)而導(dǎo)致無法順利轉(zhuǎn)舵,，在這種情形下，理應(yīng)輸出液壓鎖定報(bào)警信號(hào),。

當(dāng)沒有轉(zhuǎn)舵指令時(shí),，存在兩種情況。一種情況是,，如果安裝傳感器的兩個(gè)單向閥都處于關(guān)閉位置,，那么此時(shí)接近傳感器的觸點(diǎn)是閉合的，繼電器 K02 和 K03 都會(huì)通電,，它們各自的觸點(diǎn)也都會(huì)閉合,，這種情況下就不會(huì)輸出液壓鎖定報(bào)警信號(hào)。另一種情況是,，如果其中某個(gè)單向閥處于開啟位置,，那么與之對(duì)應(yīng)的接近傳感器觸點(diǎn)就會(huì)斷開，這就會(huì)使得繼電器 K02 或者 K03 其中之一失電,，相應(yīng)地,，觸點(diǎn) K02 和 K03 當(dāng)中就會(huì)有一個(gè)斷開，如此便會(huì)輸出液壓鎖定報(bào)警信號(hào),。

由于在正常進(jìn)行轉(zhuǎn)舵操作時(shí),，安裝傳感器的單向閥當(dāng)中必然會(huì)有一個(gè)處于開啟狀態(tài)，為了避免在此過程中輸出液壓鎖定報(bào)警信號(hào),，所以在接近傳感器的安裝位置上采用了交叉安裝的方式,。具體來講，就是將左舵接近傳感器安裝在轉(zhuǎn)右舵時(shí)所涉及的單向閥上,，而把右舵接近傳感器安裝在轉(zhuǎn)左舵時(shí)所涉及的單向閥上,。當(dāng)控制系統(tǒng)接收到左舵指令的時(shí)候，左舵光電耦合器的觸點(diǎn)會(huì)閉合,。不過,，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)左舵所涉及的單向閥上安裝的是右舵接近傳感器,，并且此時(shí)該單向閥處于關(guān)閉位置，所以繼電器 K03 會(huì)通電,，其觸點(diǎn) K03 也會(huì)閉合,，基于此，就不會(huì)輸出液壓鎖定報(bào)警信號(hào)了,。

（2）閥控型：

在 Rolls - Royce 閥控舵機(jī)液壓鎖定報(bào)警的設(shè)計(jì)機(jī)制中（如圖 3 所示）,，當(dāng)不存在舵角指令之時(shí)，先導(dǎo)換向閥會(huì)處于中位狀態(tài),。此時(shí),，油泵所排出的油液會(huì)依次經(jīng)由節(jié)流孔、先導(dǎo)換向閥的 P 口與 T 口,，再經(jīng)過濾油器后回流至油箱,。與此同時(shí)，溢流閥的外控口是與油箱相通的,，這使得溢流閥開啟,，進(jìn)而讓油泵處于卸荷的工作狀態(tài)。并且,，先導(dǎo)換向閥的 A 口,、B 口也都和 T 口相互連通，在復(fù)位彈簧的作用下,，主換向閥的閥芯便處于中位,。

倘若控制系統(tǒng)接收到了左舵指令，那么電磁鐵 Y1 就會(huì)通電,，使得先導(dǎo)閥切換至左位導(dǎo)通狀態(tài),。這時(shí)，P 口的油液會(huì)經(jīng)過 A 口抵達(dá)主換向閥的左側(cè),，從而將主閥芯推動(dòng)至右側(cè),，致使主閥處于左位導(dǎo)通。如此一來,，主閥芯右側(cè)的油液就會(huì)通過先導(dǎo)閥的 B 口,、T 口回流到油箱。而溢流閥由于其外控口不再與 T 口相通,，便會(huì)關(guān)閉,，油泵也就隨之轉(zhuǎn)變?yōu)榧虞d狀態(tài)，其排出的油液會(huì)經(jīng)過主閥的 P 口,、A 口進(jìn)入轉(zhuǎn)舵油缸，推動(dòng)舵葉朝著左舵方向發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),。

在這個(gè)過程中,，當(dāng)主閥芯處于右側(cè)時(shí),，安裝在右側(cè)的左舵接近傳感器的觸點(diǎn)會(huì)閉合，對(duì)應(yīng)在圖 1 中的繼電器 K02 便會(huì)通電,，其觸點(diǎn) K02 也隨之閉合,。又因?yàn)榇藭r(shí)并沒有右舵指令，所以右舵光電耦合器的觸點(diǎn)是斷開的,，并且安裝在主閥左側(cè)的右舵接近傳感器的觸點(diǎn)同樣是斷開的,，這就導(dǎo)致繼電器 K03 處于失電狀態(tài)，其觸點(diǎn) K03 也斷開,，如此便不會(huì)輸出液壓鎖定報(bào)警信號(hào),。

然而，要是在接收到左舵指令的情況下,，主閥閥芯卻處于左側(cè),，那么此時(shí)安裝在左側(cè)的右舵接近傳感器的觸點(diǎn)就會(huì)閉合，繼電器 K03 會(huì)因此通電,，其觸點(diǎn) K03 也會(huì)閉合,。與此同時(shí)，左舵光電耦合器的觸點(diǎn)也會(huì)閉合,，在這種情形下,，就會(huì)輸出液壓鎖定報(bào)警信號(hào)了。

2.液壓鎖測試方法

（1）對(duì)于圖 2 中的 ROLLS-ROYCE 泵控變頻舵機(jī),，首先駕 駛臺(tái)選擇 OVERRIDE 模式,，然后將接線端子塊 X8:1（具體的線號(hào)按說明書為準(zhǔn)） 拆下來（斷開接近傳感器的電源），或者直接拆下一個(gè)接近傳感器的接線,，延時(shí) 5 s 后,，正常將會(huì)出現(xiàn)液壓鎖定報(bào)警。

（2）對(duì)于圖 3 中的 ROLLS-ROYCE 閥控舵機(jī),，在駕駛臺(tái)選擇 OVERRIDE 模式,，將電機(jī)控制器轉(zhuǎn)到遙控位置，啟動(dòng)兩臺(tái)舵機(jī)油泵,，手動(dòng)按壓左舵或右舵電磁閥的閥芯約 5 s,，正常應(yīng)將會(huì)出現(xiàn)液壓鎖定報(bào)警。

（二）KAWASAKI 舵機(jī)

1.舵機(jī)液壓鎖定報(bào)警分析

如圖 4 所示,，收到轉(zhuǎn)舵指令后,，控制系統(tǒng)會(huì)將舵角指令信號(hào)與實(shí)際舵角反饋信號(hào)的偏差值傳給力矩馬達(dá)。力矩馬達(dá)驅(qū)動(dòng)伺服滑閥,，伺服油缸進(jìn)而驅(qū)動(dòng)主泵變量機(jī)構(gòu),，使主泵輸出指令所需的排向和排量。

比如,，若偏差信號(hào)讓力矩馬達(dá)驅(qū)動(dòng)伺服滑閥閥芯右移,，輔泵控制油進(jìn)伺服活塞左腔,，右腔通油箱，伺服活塞右移,，同時(shí)反饋桿帶動(dòng)伺服閥套也右移,，最終使閥芯回中位。此時(shí),，伺服活塞停在特定位置,，主泵變量機(jī)構(gòu)按要求向轉(zhuǎn)舵油缸送油，轉(zhuǎn)舵油缸推動(dòng)舵葉轉(zhuǎn)至規(guī)定舵角,，實(shí)際舵角反饋信號(hào)送回控制器,。當(dāng)實(shí)際舵角接近指令舵角，偏差信號(hào)變小時(shí),，力矩馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力不足克服伺服閥芯彈簧力,，閥芯左移，輔泵控制油進(jìn)伺服油缸左右兩腔,，伺服活塞左移并帶動(dòng)閥套左移,，使閥芯回中。此時(shí)主泵排量減至最小,，偏差信號(hào)為零,，轉(zhuǎn)舵停止，主油路鎖閉,。

若力矩馬達(dá)動(dòng)作與舵角及實(shí)際舵角偏差信號(hào)不符,，控制系統(tǒng)輸出力矩馬達(dá)故障報(bào)警。因變量泵排向和排量由斜盤方向和角度控制,，斜盤由伺服滑閥控制,，伺服閥由力矩馬達(dá)控制，通過檢測力矩馬達(dá)動(dòng)作可判斷斜盤方向是否正常,，所以部分船級(jí)社認(rèn)為力矩馬達(dá)故障報(bào)警可替液壓鎖定報(bào)警,，如 KAWASAKI FE - 21 泵控型電液舵機(jī)就如此。

KAWASAKI RV - 21 - 063 - H 閥控型舵機(jī)的液壓鎖定報(bào)警設(shè)計(jì)和其他閥控型舵機(jī)類似,，即電液換向閥不能按操舵指令正確動(dòng)作時(shí)輸出液壓鎖定報(bào)警,。其報(bào)警檢測裝置由閥芯位置傳感器、液壓鎖探測器,、報(bào)警面板,、電源模塊組成。每個(gè)電液換向閥裝左,、右舵?zhèn)鞲衅?，左舵時(shí)，閥芯右移，左舵?zhèn)鞲衅饔|點(diǎn)斷開,，右舵?zhèn)鞲衅饔|點(diǎn)閉合,；右舵時(shí)相反。液壓鎖定探測器對(duì)比舵機(jī)指令信號(hào)與閥芯位置傳感器反饋信號(hào),，若閥芯動(dòng)作不符指令，就發(fā)出液壓鎖定報(bào)警,。比如左舵時(shí),，閥芯應(yīng)右移，若在中位或左側(cè),，就發(fā)出報(bào)警,。

2.液壓鎖測試方法

（1）起動(dòng)1臺(tái)或2臺(tái)泵組，舵機(jī)控制置于遙控方式,；駕駛臺(tái)操舵模式選擇 NON-FOLLOWUP,，并將NF操作手柄置于中位，最后手 動(dòng)按壓舵機(jī)間電磁換向閥的閥芯持續(xù)約5s左右,，正常情況 應(yīng)將會(huì)出現(xiàn)液壓鎖定報(bào)警,。

（2）舵機(jī)運(yùn)行時(shí)，將液壓鎖定報(bào)警的時(shí)間繼電器的計(jì)時(shí)時(shí)間調(diào)?。梢哉{(diào)至0s）,，然后給出對(duì)應(yīng)方向的轉(zhuǎn)舵指令后即可激活液壓鎖定報(bào)警。

（三）KGW 舵機(jī)

1.液壓鎖定報(bào)警分析

KGW 舵機(jī)實(shí)現(xiàn)液壓鎖定報(bào)警是通過比例電磁閥的電流主管路上的壓力開關(guān)的相互作用,。如圖 5 所示,，比例電磁閥 的電磁鐵電流信號(hào)和舵角指令信號(hào)成比例，即有舵角指令時(shí),， 電磁鐵 1Y1 或 1Y2 有電流,，比例電磁閥工作在左位或右位， 閥芯的位移和電流成比例,，無舵角指令時(shí),，1Y1 和 1Y2 均失電，比例電磁閥處于中位,。壓力開關(guān) DS1A和DS1B設(shè)定為在壓力上升至36bar時(shí)觸點(diǎn)閉合,，壓力下降至30bar時(shí)觸點(diǎn)斷開?？刂葡到y(tǒng)接收左舵指令時(shí),，電磁鐵1Y1得電，油泵變量機(jī)構(gòu)產(chǎn)生與1Y1電流成比例的流量輸出,，液壓油經(jīng)壓力開關(guān) DS1A所在的主管路和A口至轉(zhuǎn)舵油缸,，轉(zhuǎn)舵油缸的回油經(jīng)B口和DS1B所在的主管路H回到油泵的吸口。正常轉(zhuǎn)左舵時(shí)，DS1A的觸點(diǎn)閉合,，DS1A的觸點(diǎn)斷開,，表明對(duì)應(yīng)管路的壓力正常，控制系統(tǒng)不輸出液壓鎖定報(bào)警信號(hào),。無轉(zhuǎn)舵指令時(shí),，電磁鐵1Y1和1Y2均無電流流過，比例電磁閥處于中位,，油泵變量機(jī)構(gòu)回到零位,，此時(shí)主管路的均應(yīng)低于30bar，壓力開關(guān)DS1A和DS1B均斷開,，控制系統(tǒng)不輸出液壓鎖定報(bào)警信號(hào),；如果主管路有一側(cè)壓力達(dá)到36bar，控制系統(tǒng)就會(huì)輸出液壓鎖定報(bào)警信號(hào),，既在無轉(zhuǎn)舵指令時(shí),，如果主管路壓力上升至36bar，控制系統(tǒng)輸出液壓鎖定報(bào)警,。為了消除主管路壓力波動(dòng)引起的誤報(bào)警,，液壓鎖定報(bào)警的設(shè)定延時(shí)8s。

（四） HATLAPA 舵機(jī)

1.液壓鎖定報(bào)警分析

如圖 6 所示,，指令舵角信號(hào)（0~5 V）使舵機(jī)變量變向  油泵產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的排向和排量輸出,，油泵排向和排量大小取決于舵角信號(hào)。給出指令舵角信號(hào)后,，油泵的電液比例閥就會(huì)根據(jù)指令舵角信號(hào)使油泵變量機(jī)構(gòu)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)方向的機(jī)械位移,， 油泵上的液壓傳感器檢測油泵變量機(jī)構(gòu)的機(jī)械位移和動(dòng)作方向，并產(chǎn)生與指令舵角對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)（0~5 V）,?？刂葡到y(tǒng)比較指令舵角信號(hào)和液壓鎖傳感器的輸出信號(hào)，如果二者之間的偏差超過設(shè)定值,，說明變量變向油泵產(chǎn)生的排向和排量 輸出和指令舵角信號(hào)所需不一致,，就會(huì)激活液壓鎖定報(bào)警。