船舶液壓舵機安全性配置研究

趙有鵬

摘要：船舶液壓舵機技術應用交流變頻調速技術與液壓舵機系統有機結合，并利用交流變頻液壓驅動技術的節能優勢，彌補傳動液壓舵機系統的效率不高的不足。但由于變頻調速的交流異步電機本身是一個多變量系統，使得原本較為簡單的傳統液壓舵機系統變得復雜。對此，本文將對船舶液壓舵機安全性配置展開研究

關鍵詞：船舶;液壓舵機;安全

一、增設兩套獨立動力系統

動力設備通常指電動機、與電動機相連的泵以及主機通過皮帶輪與主機帶泵連接。附件常常指為設備提供液壓油的油箱、空氣濾清器、濾油器、液位報警器等附件，以及換向閥、溢流閥、舵機專用閥等元件。在船舶航行中，造成舵機出現故障的原因有很多。當有1臺動力設備發生單項故障時，就會將其隔離，繼續操舵以確保船舶可以正常航行，因此有必要增設兩套相對獨立的動力系統。

二、換取自動隔離閥

自動隔離能使舵機及時隔離故障，并快速轉換到另一套系統繼續航行。對于老舊的舵機，當其發生故障時，船員從跑到船尾的舵機艙，分別打開左右舵機艙艙蓋，關掉故障管路或手動隔離閥，大概需要約5分鐘，這段時間船舶很可能處于失控狀態，發生撞船、撞橋墩等安全事故的概率較大。因此，必須對舵機產生的故障及時隔離，所以可以應用采用自動隔離閥，當動力設備轉換時，自動隔離非工作設備和管路，不需要額外的操作，具備簡單便捷的特征，安全性也比較好。

三、應用舵機專用閥

當船舶在航行中遇到風暴或急流河灘時，舵桿容易受到負力的作用，若外界干擾能量較大且方向與舵葉轉動方向相反，單向閥便能起到止回作用，切斷油缸和油泵之間的聯系，有效防止油泵變為油馬達。若外界負力矩的方向與舵葉的轉動方向一致時，油缸活塞就會加速，如果油泵不能及時供油，液壓系統就會出現抽空現象，液壓系統中就會進入大量空氣，產生沖擊、振動和噪音，在這種負力矩下，油缸活塞移動加速，進油腔的壓力降低，出油腔油壓迅速增高，此時專用閥回流通道面積會逐漸減小，起到節流作用，以此實現平衡，避免活塞會產生“頓舵”、振動以及噪聲等現象。但此處還需注意，如為節省生產成本，采用雙向液壓鎖、液控單向閥等元件代替舵機專用閥，無法起到克服負扭矩的作用，會增加船舶航行安全隱患，這種方式是不可取。

四、主機怠速時保證轉舵時間

船舶在進出港、?？堪?、轉彎掉頭的時候，主機往往處在怠速運行狀態，此時要保障舵機轉舵時間滿足≤20秒的要求，具體做法通常如下加大主機泵的排量，綜合分析船舶在正常航行中主機轉速與怠速的變化范圍，做好主機皮帶輪與帶泵皮帶輪的合理配比，既能滿足主機怠速時舵機的轉舵時間，又能確保船舶在正常航行時不超出主機帶泵的額定轉速。因此，要想在正常航行時確保轉舵的時間，此時駕駛員便可借助手動轉向器改變操舵的轉速來控制進入轉舵機構的流量，從而得到合適的轉舵速度。

五、各部件流量的校核

在液壓系統設計中，當管道內液流速度出現急劇變化時，系統的壓力就會產生壓劇烈變化，壓力峰值也會升高，這種現象被稱作液壓沖擊，液壓沖擊有著較大的危害性，不但使系統產生振動和噪聲，而且導致液壓元件、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超過安全閥整定壓力的10%。值得特別注意的是，由于主機帶泵存在流量變化，校核應依據最大航行轉速時油泵的流量計算來選取，否則很容易出現背壓過高、系統噪聲過大、發熱嚴重、機帶泵停轉等問題，液壓舵機的安全性就會受到影響，進而導致船舶在航行中容易引發安全隱患。

六、液壓系統的清潔性

液壓油清潔是確保液壓系統順暢運行的關鍵，舵機也包括其中，在舵機制造、安裝和使用過程中，需要將以下幾個環節把握好：第一，是在裝配液壓元件前，應用抹拭、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，是管路內部需要經過酸洗、中和等清洗工藝;第三，是在工廠做好產品的制造工藝的同時，也需培養出合格的制造、檢驗、安裝人員，生產出的產品需通過檢驗員質量檢測合格后，才可以出廠使用;第四，是在應用過程中，除了正常的維護保養外，也應該時刻關注液壓油的清潔度，并及時按照說明書對液壓油進行有效的過濾及更換。

七、結語

總而言之，舵機確保船舶安全航行的重要設備，其性能同船舶安全航行的技術性、經濟性和生命力有著直接影響，一旦性能變差或者控制失靈，就會導致船舶失去控制，對船舶和船員造成很大的傷害。隨著船舶朝著大型化發展，隨之而來的是要求船舶液壓舵機安全性，特別是港內頻繁操舵過程，這就對舵機系統的控制有了更高的要求。

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