浅析内河船舶舵机及现场检验

孙传奇 中国船级社广州分社

舵机系指在正常航行情况下，为驾驶船舶而使舵产生动作所必需的设备，包括操舵装置控制系统、舵机装置动力设备及其附属设备和转舵机构。它是保证船舶操纵性能，确保船舶安全的重要设备。近些年随着国家对船舶人命财产越来越重视，船舶安全的要求也越来越高，舵机作为关系船舶操纵性能的重要设备，其质量可不可靠直接影响到船舶的安全。但是作为一名中国船级社验船师，日常检验工作中发现，船舶设计人员、产品厂及船厂技术人员、内河船员，甚至某些船检机构的现场验船师，普遍存在对内河舵机不熟悉，对现场检验要求不了解，对舵机出现的问题无从下手，从而出现因舵机问题造成船舶检验不合格或导致船舶出现船检质量缺陷，甚至发生船舶安全事故。下面本文从一名船舶现场验船师的角度，以广东省内河船舶广泛使用的阀控型液压舵机为基础，总结内河法规、规则、规范、国家标准对内河船舶舵机的基本要求，分析内河船舶舵机的特点及工作原理，并归纳现场检验过程中经常遇到的问题及处理方法，希望对内河船舶设计人员、产品厂及船厂技术人员、内河船员以及船检机构的现场验船师在以后的工作中有所帮助，共同促进内河船舶的安全发展。

1.内河舵机的特点

内河船舶上使用的舵机可以分为人力舵机、气动舵机、电动舵机和液压舵机。其中液压舵机以其工作可靠、操作维修方便、轻巧耐用、经济性高的特点，深得内河船东的认可，已在内河船舶上广泛使用。液压舵机按遥控方式分为：直控型、液控型、电控型和机械控型；按系统控制类别分为：泵控型和阀控型。目前广东省内内河船上普遍使用的是主机、电动机混合驱动的阀控型液压舵机，它配置两个相互独立的舵机专用阀组，即一个电磁阀组和一个液控阀组。电磁阀组通过驾驶台遥控手柄及与之相连的电气线路进行电磁遥控控制；液控阀组通过驾驶台的操舵手轮及与之连接的液压管路进行液压遥控控制。这种舵机兼有电控型舵机和液控型舵机的优点，无论是在主机不运行情况下，还是在发电机组不运行的情况下，驾驶台都可以正常操舵，提高了船舶的安全性能。

2.现场检验的基本要求

内河舵机现场检验的依据主要有中华人民共和国海事局颁布的《内河船舶法定检验技术规则》、《船用产品检验规则》；中国船级社颁布的《钢质内河船舶建造规范》；中华人民共和国国家标准《内河船液压舵机》GB/T 7185。这些法规、规则、规范、国家标准分别从不同方面对内河船舶舵机性能提出了要求，但是他们的基本精神都是要求舵机必须具有可靠的、足够的转舵扭矩和转舵速度，并且在某一部分发生故障时，能迅速采取替代措施，以确保船舶的操纵能力。综合学习、熟练掌握各个技术标准，对舵机的现场检验至关重要，总结它们的基本要求如下：

2.1 系统配置及基本性能

对于急流航段公称转舵扭矩大于2.5 kN·m和其他航段公称转舵扭矩大于4 kN·m的自航船舶液压舵机，其操舵装置应采用动力设备操纵。

①动力设备的要求。动力设备操纵装置应具有2台操舵能力相同的舵机装置动力设备。动力设备可采用由2台主机分别驱动液压泵的形式，也可采用1台液压泵由主机驱动，另设1台独立动力驱动液压泵的形式。特别注意的是主机驱动的液压泵应采用恒流泵，否则应另设蓄压器或手动液压泵。对转舵扭矩大于16kN·m的电控型液压舵机，其动力设备的管系和附件应相互独立设置，仅在油缸入口隔离阀处汇合。当其管系或1台动力设备发生单项故障时，此缺陷能被隔离，且能迅速转换至另1台使用，转换时间应不大于10秒，并应设有转换的信号标识。

②操舵能力的要求。当船舶在最大营运前进航速时，每台操舵装置动力设备的转舵时间应满足下列要求：对转舵角度为±35°的舵机，舵从一舷 35°至另一舷 30°时，操舵时间应小于等于20s；并且应设计成船舶在后退航行时不致损坏。

2.2 操舵控制系统

电控型和液控型舵机，除能在驾驶室遥控操舵外，还应能在舵机处所设置的操纵手柄或按钮进行操纵。对于电控型舵机，驾驶室和舵机处所的操纵应互相联锁，以舵机处所就地操纵优先，并且应设置2套均能在驾驶台操作的独立操舵装置控制系统（不要求设2套操舵手轮或操舵手柄）。对可以在舵机处所实施操舵的船舶，在驾驶室与舵机处所之间应设有通信设备。

2.3 安全阀

液压系统中由于动力源或外力作用可能产生过高压力且能被隔断的任何部位，均应设置安全阀。安全阀的整定压力应不低于最大工作压力的1.25倍，但应不超过设计压力；安全阀的最小排量应不低于通过安全阀排放的泵的容量的110%，在此情况下，其压力的升高应不超过整定压力的10%。

2.4 管路和附件

操舵装置的液压系统，应设有放气装置。要求具有挠性，且在正常运转工况下不承受扭曲的两点之间，方可安装经认可的挠性软管组件。操舵装置的液压系统，应具有保持液压油清洁的滤油器；应设置带有液位计的固定储存油柜，其容量应至少可通过固定管路为一个动力执行系统（包括工作油箱）进行再充液。

2.5 舵角指示及限制

在转舵机构上应设有机械舵角指示器。对动力操纵的操舵装置，驾驶室内应设有舵角指示器，舵角指示（包括其电源）应独立于操舵装置控制系统。需在舵机处所进行操舵时，还应在舵机处所设有舵角指示器；操舵装置应设置坚固的机械舵角限位器，限位器应设置在大于最大舵角1.5°处；对电控型舵机，还应设有可靠的舵角限位开关，限位开关应设置在最大转舵角处。转舵机构转动到所需角度时，应能保持舵的角度不变。

2.6 报警功能要求

舵机系统应设置舵机失电、过载、油箱油位低、液压油滤器压力差过高的报警信号。注意操舵装置的电动机仅应设置过载报警，不应设置过载保护装置。

3.系统分析

现以广东省内内河船舶广泛使用的阀控型液压舵机为例进行分析，其系统图见图1。

图1 阀控型液压舵机系统图

3.1 系统设置

内河船舶由于艉尖舱空间狭小，舵机动力装置一般都设置在机舱，只有转舵机构设置在艉尖舱。驾驶台设有一个机械操舵手轮20和电动操舵手柄，机舱舵机处所设有机旁操舵控制箱，能够在舵机处所对舵机进行操纵。电控操舵系统和液控操舵系统相互独立，管路和附件没有共用，两套管路仅在液压油缸13入口处汇合，且液压油缸13入口处设置有隔离阀18。系统设置一个工作油箱1，液位控制器4用于检测工作油箱1油位，当液位低时发出报警；另外设置一个备用油箱23，通过固定管路与工作油箱1相连，以便当工作油箱1液压油不足或泄漏时对系统进行再充液。驾驶台和机舱各有一个控制报警板，设有启动/停止按钮，能够启动、停止舵机，并对舵机的失电、过载、油箱低液位、滤器堵塞故障进行声光报警。满足前述法规、规则、规程、规范、标准的各项基本要求。

3.2 工作原理

①机械操舵手轮操舵。当船舶正常航行时，主机驱动机带液压泵22向系统提供恒定压力的液压油，P1口始终保持一定的压力，当驾驶台操舵手轮20不操舵时，液压油经P1口—P口—T口—T1口流回到工作油箱1。液控阀组8由于两端液压油无压力差，所以始终工作在中位，系统通过电磁阀组7和液控阀组8内部的液压油止回功能，保持舵的角度不变。

当操舵手轮操右舵时，P口始终跟B口相通，T口始终跟A口相通，液压油经P口—B口流向液控阀组8，液控阀组8左侧工作，液压油由B口流向B1口，这时两个液压油缸13都是左侧进油，右侧液压油通过A1口—A口—T口—T1口回流到工作油箱1；两个液压油缸13都是左侧进油、右侧回油，油压差带动油缸活塞12连同活塞杆10一起向右运动，活塞杆10向右运动时带动舵柄17向右运动，进而带动舵杆16逆时针旋转，实现船舶的右舵功能。当舵柄17运动时，同时带动与之相连的舵角指示器11转动，舵角指示器11通过其自带的舵角刻度盘进行机械舵角指示的同时，并把舵角信号转换成电信号传递给驾驶台和舵机机旁操舵的舵角表，实现舵角的远程指示功能。

②电动手柄操舵。当不使用驾驶台的操舵手轮20操舵，改为使用驾驶台的电动手柄操舵时，首先应启动电动机6，带动电动液压泵5运行。当驾驶台的电动操舵手柄不动时，电磁阀组7工作在中位，液压油经P2口—T2口回流至工作油箱1，系统通过电磁阀组7和液控阀组8内部的液压油止回功能，保持舵的角度不变。

当电动操舵手柄操右舵时，电磁阀组7左侧得电，工作在左侧位置，液压油经P2口流向B2口，这时两个液压油缸13都是左侧进油，右侧液压油通过A2口—T2口回流到工作油箱1；两个液压油缸13都是左侧进油、右侧回油，油压差带动油缸活塞12连同活塞杆10一起向右运动，活塞杆10向右运动时带动舵柄17向右运动，进而带动舵杆16逆时针旋转，实现船舶的右舵功能。

4.现场检验经常遇到的问题及处理方法

（1）装船的舵机无船舶检验机构颁发的船用产品证书。根据《船用产品检验规则》要求，舵机系统需要经船舶检验机构审图、型式认可并持有产品证书。现场检验船舶舵机时，首先应关注该船舵机是否持有船检部门签发的产品证书，并需核对舵机的型号、编号、厂家，是否与舵机产品证书的信息一致，产品本体上或产品铭牌上是否有船舶检验机构的检验标志钢印，如：ZC、CCS等。没有产品证书或装船产品与提供的产品证书不一致的舵机禁止使用。

（2）实际装船产品信息与产品证书相符，但是系统部分元器件与证书中元器件信息不一致。现场检验工作过程中，遇到过个别舵机厂家取得舵机产品证书后，在实际装船过程中私自对舵机系统进行改装，例如：更换系统中的液压泵类型、电磁阀组或液压阀组等。经常遇到的有，厂家舵机装船时为了节约成本，不安装舵机的备用油箱或产品发证时主机的机带液压泵是恒流泵，但是私自改为齿轮泵或者柱塞泵。私自改装后的舵机系统质量无法保证，并且会导致舵机产品证书失效，一旦发现有私自改装嫌疑，应根据产品证书上说明的产品检验图纸编号，找到对应的舵机产品检验图纸进行核对，可要求按证书信息恢复原状或对改装后的产品重新做产品认可发证。

（3）舵机系统现场安装时没有严格按照图纸施工，部分液压油管路存在共用现象。2011年09月01日实施的《内河船舶法定检验技术规则》就已经明确要求，对转舵扭矩大于16kN·m的电控型液压舵机，其动力设备的管系和附件应相互独立设置，仅在油缸入口隔离阀处汇合。当发现存在共用管路时，应及时纠正错误，要求整改。

（4）现场检验试验舵机的失电、过载、油箱低液位、滤器堵塞报警时不发出报警信号或者电路正常，但是系统出现缺相和欠压报警。一般出现这种情况都是由于电路接线错误导致，但是特别注意当主电源相序错误时也会导致系统出现缺相和欠压报警。

（5）从一舷 35°操舵至另一舷30°时，操舵时间大于20s。这种故障一般为稳压阀压力设定过小，导致系统压力不足，需要重新调整稳压阀压力。

5.结语

内河船舶液压舵机虽然是关系船舶安全的重要设备，但是并不是高科技产品，目前内河船舶上使用的液压舵机基本大同小异。了解法规、规则、规范、国家标准对内河船舶舵机的基本要求，熟悉内河船舶最常见的液压舵机系统，掌握舵机问题的处理方法，无论是在今后的舵机设计、制造、维护还是现场检验过程中都至关重要。保障内河船舶舵机的安全，需要船舶设计人员、产品厂及船厂技术人员、内河船员以及船检机构的共同努力，大家在平时的工作学习中，只有不断钻研总结、多学习别人的经验教训，才能保证少一份事故隐患，多一份船舶安全，才能保证内河船舶的安全发展。