第09卷 第9期 中 国 水 运 Vol.9 No.9 2009年 9月 China Water Transport September 2009
内河船舶液压舵机的故障及排除
周晓波，张 宏，陈 奇
（贵港船舶检验局，广西 贵港 537100）
摘 要：本文简要介绍了船用液压舵机常见故障，分析了故障产生的原因以及排除故障的主要方法。 关键词：船舶；液压舵机；故障；排除
中图分类号：U664.4 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2009）09-0167-02
一、绪言
舵机是船舶保持航向、改变航向、旋回的重要操纵设备，其基本原理是利用原动机带动油泵运转，当有操舵信号时，油泵开始排吸油，产生的高压油通过管路系统进入转舵油缸，推动油缸中的柱塞或叶片运动，从而带动舵杆、舵叶转动；当舵转至要求的角度后，通过反馈系统使油泵停止排吸油，舵就停在所需的舵角上。
目前在内河船舶中，电动液压舵机被广泛使用，其核心部件是由油泵和三位四通电磁阀组成，通过遥控系统既可在驾驶室也可在舵机舱分别控制，它具有运转平稳、快速、结构紧凑、操作轻便、动作灵敏、准确等优点，但同时也具有突发故障频率高等缺点，在实际营运中，因液压舵机突发故障而导致船舶失控的事故很多，故本文对电动液压舵机的常见故障和原因进行分析，探讨了排除故障的相应方法。
二、常见故障及排除方法 1．舵机失灵
舵机失灵即舵机不能动作，故障的原因：（1）主泵不能供油，此时可更换备用泵进行验证，如备用泵工作正常，则说明主泵故障，应拆下检修；（2）主油路旁通或严重泄漏，主要原因在于备用泵锁闭不严或阀件故障，造成供油不畅，导致舵机不能正常运转；（3）主油路完全闭塞，如管路中截止阀未打开、吸油管滤器堵死等，可打开相应截止阀、拆洗滤器；（4）油箱油位太低，泵吸口进气，应修复低液位报警器、加油、排气；（5）换向阀与操舵手轮脱开；（6）电磁阀供电线路故障，如桥式整流或降压变压器烧毁；（7）装有失电保护装置的舵机，当发生失电故障时造成电机停转；（8）由于舵角指示器机械故障或线路故障，操舵时无舵角显示，造成舵机失灵的假象。
2．只能单向转舵
遥控系统不能完成舵的正反向运转。故障的原因：（1）主操舵开关单边接触不良，此时应立即使用应急操舵开关，待停航后，再对操舵开关进行检修；（2）电磁阀线圈故障引起电磁阀只能单边工作，或是舵机专用阀卡死，引起舵机单向转舵，此时必须停航检修，查找原因，及时修复；（3）更换备用泵测试后，若发现舵机运行正常，则要检查主油泵是
否只能单向排油；（4）主油路单方向不通或旁通泄漏严重，此时可观察单侧安全阀压力表，是否有压力过低的情况，以及主油路锁闭阀回油时开启的情况，如不能开启，则有旁通泄漏，需拆下检修。
3．转舵慢
舵在设计航速下自一舷的35°转至另一舷的30°所需时间超过设计值（一般为20秒），其原因可能有：（1）油路不通畅，如溢流阀阀芯被脏物卡死、油箱内过滤器被脏物堵塞、单向截流阀开度不足、溢流阀调压不足等，排除方法相应为：拆开清洗阀芯并重新调整压力、清洗过滤器或油太脏需更换、调大截流口、调高压力到规定值；（2）存在泄漏、阀件关闭不严等情况，如油缸、管接头或阀件内外严重泄漏、推舵装置严重内泄等，排除方法是消除泄漏、更换密封圈等；（3）系统内空气较多，放气即可；（4）油泵流量过小，存在内泄漏、局部损坏、变量执行机构行程太短、转速太低等问题，都会导致油泵流量太小不能顺利完成转舵的故障，此时重点检查油泵和皮带；（5）遥控系统动作过慢。此时应重点检查伺服电机系统，有无电路故障、激磁电流不足、反馈信号太强等故障。此外，伺服油缸系统的辅泵流量不足、调速阀流量太小、伺服油缸严重泄漏等，也会造成转舵缓慢，不能在规定时间内完成转舵过程。
4．冲舵
冲舵即舵转动时越过指令舵角却不停止转动的故障。其原因是：（1）变量泵机构不能及时回中，或因变量机构卡死、油孔堵塞等原因不能回中；（2）遥控伺服油缸的换向阀或阀控型主油路换向阀因阀芯在一端卡住不能回中；（3）遥控伺服油路闭锁不严、油路存在泄漏或旁通管路；（4）控制系统反馈线路出现故障，不能将工作情况正常反馈到指示面板。排除方法是：对第一、二条，用小螺丝刀在换向阀一头的小孔往里推就可将阀芯回中，根本的解决办法是更换液压油，清洗阀件和管路，若还出现阀芯卡死的故障，再将阀芯作研磨和抛光处理。
5．异常噪音和振动
此事故的重要原因：（1）主油泵可能存在问题；（2）管路内有空气或者是液压油中有水；（3）因吸油管的滤器堵塞或吸入管漏气、油温低、粘度太大等原因产生的液体噪音；（4）因对中不良、轴承损坏等原因产生的油泵机组噪音；（5）
收稿日期：2009-07-21 作者简介：周晓波（1973-），男，贵港船舶检验局船检科副科长，工程师。
168 中 国 水 运 第09卷 管路或其他零件固定不到位；（6）主油路锁闭阀在舵承受负扭矩且转动快时敲击而产生的噪音；（7）舵承磨损严重超过合理值，或者润滑系统出现故障而产生的机器噪音；（8）液体流动方向的迅速改变或急剧停止运动造成的液压冲击，使液压系统产生温升，连接件松动，甚至破坏管路、液压元件和仪表，主要由压力阀调整不当或发生故障、油液黏度太低、系统中进入大量空气等原因。
6．舵稳不住
舵稳不住是指舵按指令转动到预定角度后，在未进行操舵的情况下，舵自行发生了转动。原因有：（1）管路中有空气，放气即可；（2）安全阀卡死，可拆开安全阀清洗排除脏物，重新调压后锁紧；（3）双向液压锁泄漏，可清洗阀件，修整阀口或更换双向液压锁；（4）油缸活塞密封圈磨损漏油，更换油缸密封圈即可；（5）舵机专用阀卡死，可清洗阀件，如发现是阀芯弹簧断裂，则更换弹簧。
7．停泊时舵转动
一是缓冲阀失灵或阀芯被脏物堵塞而卡死，可拆洗后并重新调整压力；二是油缸活塞密封圈磨损漏油，更换油缸密封圈即可；三是舵机专用阀卡死，也有可能引起自行转舵，清洗阀件即可。
8．因液压油产生的故障
据统计，液压系统75%以上的故障是由于油液污染造成的，常见的因液压油引起的故障有：安全阀卡死、油缸活塞密封圈磨损老化、缓冲阀失灵或卡死、油箱内过滤器堵塞等。液压油品质是否良好是液压舵机正常运转的保证，国际海上人命安全公约（SOLAS）有此类条款规定：液压操纵的操舵设备应设有能针对该液压系统的形式和设计保持液体清洁的装置。国内的船检规范也有类似的条款规定。
要保证舵机有效运转，防止造成系统工作不稳定并使快速性降低，提高液压元件寿命，在选择液压油的时候，要做
（上接166页） 时节约计算时间。基本思想是用离散小波变换将接收到的图像和原始图像分解成四个子带（即一层分解），然后计算加在HH1子带中的水印和接收图像与原始图像小波系数之差间的互相关。如果互相关中有一个峰值，则认为检测到水印；否则，考虑同一层上的其它子带，如果仍检测不到水印，则计算下一层DWT（即第二层分解），再检测水印。该过程一直执行到检测到水印或计算到最后一层DWT。目前基于DWT的算法层出不穷。
另外，Mandelbrot 1997年提出了分形水印。将扩展频谱技术用于水印的扩频水印也引起了人们广泛的兴趣。
三、结束语
数字水印是一种全新的信息安全技术，原创者可以通过一定的算法加入不可见的信息，能让原创者证实此信息确实为其所创作的，从而保障著作权.数字水印研究目前集中在如下几个方面：（1）水印验证的可视化技术（2）如何选用具有特定含义的水印信号（3）利用人类视觉特性加入水印（4）在视频和音频信号中加入水印。
参考文献
[1] I.J.Cox，M.L.Miller.The First 50 Years of Electronic
Watermarking[J].EURASIP Journal of Applied Signal Processing.2002，1（2）：126-132.
[2] 易开祥，石教英，孙 鑫.数字水印技术研究进展[J].中国
图像图形学报.2001，6（2）：123-124.
[3] 杨兴江，陈 健.数字水印技术研究综述[J].阿坝师范高等
专科学校学报.2004，21（4）：151~154.
[4] 胡 荣，陈 健.数字图像的水印技术[J].上海交通大学学
报.2001，27（5）：111~114.
[5] 孙 鑫，易开祥.数字水印技术原理算法及展望[J].辽宁工
程技术大学学报.2002，21（6）：160~163.
[6] 周 熠，蒋天发.图像数字水印技术[J].武汉理工大学学
报.2003，11（2）：45~47.
[7] 施鹏飞，赵之初.数字水印技术的研究[J].信息与控
制.2002，29（1）：40~44.
到：（1）粘度适宜，具有良好的粘温性能；（2）化学稳定性好，即不易因氧化、受热、水解而变质；（3）闪点高，凝固点低，能满足防火和在低温环境工作的要求；（4）不易与水进行乳化和形成空气泡沫。液压油中含有气泡会使工作不稳定，油液发热，产生噪音，增大功耗，严重甚至损坏油泵；（5）杂质少，含水量不超过0.1%。在日常维护工作中，要做到保持油液的清洁度、保持油温恒定、防止空气混入等防护措施。
液压油的品质鉴定可采用比较简单直观的滤纸滴油法，即用直径为2mm左右的金属丝将油样沾起并滴在滤纸上，待滤纸吸干油滴后，看其所形成的滴痕。由于油液在滤纸上将从中心向周围渗透、扩散，并将固体粒子积留在中心部位，故中心部位颜色较深，而扩散部分则颜色较浅。显然，若油液未变质，整个滴痕的颜色就应比较均匀，否则就会产生颜色明显有别的环形斑痕，而且斑痕越明显，变质的程度就越严重。如果滴痕呈现棕色或灰色，则表明油中已生成胶质、沥青或炭渣。
三、小结
液压舵机在内河船舶中已经广泛使用，舵机作为船舶的重要辅机，其可靠性与船舶安全密切相关。本文通过对液压舵机常见故障的论述和分析，提出了相应的解决方法，然而，同一故障产生的原因又是多种多样的，一定要具体问题具体分析。因此，在分析处理故障时需做好以下几项工作：
（1）首先向操作、使用者仔细询问设备的运行情况，全面了解故障发生前后所出现的各种异常现象。
（2）熟悉设备的工作原理、性能和结构，查找设备的原始记录并做一些必要的测量和实验，以便对故障的原因做出正确的分析和判断。
（3）故障处理后还要做必要的数据测量和试验，并记录存档，为日后处理故障积累经验。
第09卷 第9期 中 国 水 运 Vol.9 No.9 2009年 9月 China Water Transport September 2009
内河船舶液压舵机的故障及排除
周晓波，张 宏，陈 奇
（贵港船舶检验局，广西 贵港 537100）
摘 要：本文简要介绍了船用液压舵机常见故障，分析了故障产生的原因以及排除故障的主要方法。 关键词：船舶；液压舵机；故障；排除
中图分类号：U664.4 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2009）09-0167-02
一、绪言
舵机是船舶保持航向、改变航向、旋回的重要操纵设备，其基本原理是利用原动机带动油泵运转，当有操舵信号时，油泵开始排吸油，产生的高压油通过管路系统进入转舵油缸，推动油缸中的柱塞或叶片运动，从而带动舵杆、舵叶转动；当舵转至要求的角度后，通过反馈系统使油泵停止排吸油，舵就停在所需的舵角上。
目前在内河船舶中，电动液压舵机被广泛使用，其核心部件是由油泵和三位四通电磁阀组成，通过遥控系统既可在驾驶室也可在舵机舱分别控制，它具有运转平稳、快速、结构紧凑、操作轻便、动作灵敏、准确等优点，但同时也具有突发故障频率高等缺点，在实际营运中，因液压舵机突发故障而导致船舶失控的事故很多，故本文对电动液压舵机的常见故障和原因进行分析，探讨了排除故障的相应方法。
二、常见故障及排除方法 1．舵机失灵
舵机失灵即舵机不能动作，故障的原因：（1）主泵不能供油，此时可更换备用泵进行验证，如备用泵工作正常，则说明主泵故障，应拆下检修；（2）主油路旁通或严重泄漏，主要原因在于备用泵锁闭不严或阀件故障，造成供油不畅，导致舵机不能正常运转；（3）主油路完全闭塞，如管路中截止阀未打开、吸油管滤器堵死等，可打开相应截止阀、拆洗滤器；（4）油箱油位太低，泵吸口进气，应修复低液位报警器、加油、排气；（5）换向阀与操舵手轮脱开；（6）电磁阀供电线路故障，如桥式整流或降压变压器烧毁；（7）装有失电保护装置的舵机，当发生失电故障时造成电机停转；（8）由于舵角指示器机械故障或线路故障，操舵时无舵角显示，造成舵机失灵的假象。
2．只能单向转舵
遥控系统不能完成舵的正反向运转。故障的原因：（1）主操舵开关单边接触不良，此时应立即使用应急操舵开关，待停航后，再对操舵开关进行检修；（2）电磁阀线圈故障引起电磁阀只能单边工作，或是舵机专用阀卡死，引起舵机单向转舵，此时必须停航检修，查找原因，及时修复；（3）更换备用泵测试后，若发现舵机运行正常，则要检查主油泵是
否只能单向排油；（4）主油路单方向不通或旁通泄漏严重，此时可观察单侧安全阀压力表，是否有压力过低的情况，以及主油路锁闭阀回油时开启的情况，如不能开启，则有旁通泄漏，需拆下检修。
3．转舵慢
舵在设计航速下自一舷的35°转至另一舷的30°所需时间超过设计值（一般为20秒），其原因可能有：（1）油路不通畅，如溢流阀阀芯被脏物卡死、油箱内过滤器被脏物堵塞、单向截流阀开度不足、溢流阀调压不足等，排除方法相应为：拆开清洗阀芯并重新调整压力、清洗过滤器或油太脏需更换、调大截流口、调高压力到规定值；（2）存在泄漏、阀件关闭不严等情况，如油缸、管接头或阀件内外严重泄漏、推舵装置严重内泄等，排除方法是消除泄漏、更换密封圈等；（3）系统内空气较多，放气即可；（4）油泵流量过小，存在内泄漏、局部损坏、变量执行机构行程太短、转速太低等问题，都会导致油泵流量太小不能顺利完成转舵的故障，此时重点检查油泵和皮带；（5）遥控系统动作过慢。此时应重点检查伺服电机系统，有无电路故障、激磁电流不足、反馈信号太强等故障。此外，伺服油缸系统的辅泵流量不足、调速阀流量太小、伺服油缸严重泄漏等，也会造成转舵缓慢，不能在规定时间内完成转舵过程。
4．冲舵
冲舵即舵转动时越过指令舵角却不停止转动的故障。其原因是：（1）变量泵机构不能及时回中，或因变量机构卡死、油孔堵塞等原因不能回中；（2）遥控伺服油缸的换向阀或阀控型主油路换向阀因阀芯在一端卡住不能回中；（3）遥控伺服油路闭锁不严、油路存在泄漏或旁通管路；（4）控制系统反馈线路出现故障，不能将工作情况正常反馈到指示面板。排除方法是：对第一、二条，用小螺丝刀在换向阀一头的小孔往里推就可将阀芯回中，根本的解决办法是更换液压油，清洗阀件和管路，若还出现阀芯卡死的故障，再将阀芯作研磨和抛光处理。
5．异常噪音和振动
此事故的重要原因：（1）主油泵可能存在问题；（2）管路内有空气或者是液压油中有水；（3）因吸油管的滤器堵塞或吸入管漏气、油温低、粘度太大等原因产生的液体噪音；（4）因对中不良、轴承损坏等原因产生的油泵机组噪音；（5）
收稿日期：2009-07-21 作者简介：周晓波（1973-），男，贵港船舶检验局船检科副科长，工程师。
168 中 国 水 运 第09卷 管路或其他零件固定不到位；（6）主油路锁闭阀在舵承受负扭矩且转动快时敲击而产生的噪音；（7）舵承磨损严重超过合理值，或者润滑系统出现故障而产生的机器噪音；（8）液体流动方向的迅速改变或急剧停止运动造成的液压冲击，使液压系统产生温升，连接件松动，甚至破坏管路、液压元件和仪表，主要由压力阀调整不当或发生故障、油液黏度太低、系统中进入大量空气等原因。
6．舵稳不住
舵稳不住是指舵按指令转动到预定角度后，在未进行操舵的情况下，舵自行发生了转动。原因有：（1）管路中有空气，放气即可；（2）安全阀卡死，可拆开安全阀清洗排除脏物，重新调压后锁紧；（3）双向液压锁泄漏，可清洗阀件，修整阀口或更换双向液压锁；（4）油缸活塞密封圈磨损漏油，更换油缸密封圈即可；（5）舵机专用阀卡死，可清洗阀件，如发现是阀芯弹簧断裂，则更换弹簧。
7．停泊时舵转动
一是缓冲阀失灵或阀芯被脏物堵塞而卡死，可拆洗后并重新调整压力；二是油缸活塞密封圈磨损漏油，更换油缸密封圈即可；三是舵机专用阀卡死，也有可能引起自行转舵，清洗阀件即可。
8．因液压油产生的故障
据统计，液压系统75%以上的故障是由于油液污染造成的，常见的因液压油引起的故障有：安全阀卡死、油缸活塞密封圈磨损老化、缓冲阀失灵或卡死、油箱内过滤器堵塞等。液压油品质是否良好是液压舵机正常运转的保证，国际海上人命安全公约（SOLAS）有此类条款规定：液压操纵的操舵设备应设有能针对该液压系统的形式和设计保持液体清洁的装置。国内的船检规范也有类似的条款规定。
要保证舵机有效运转，防止造成系统工作不稳定并使快速性降低，提高液压元件寿命，在选择液压油的时候，要做
（上接166页） 时节约计算时间。基本思想是用离散小波变换将接收到的图像和原始图像分解成四个子带（即一层分解），然后计算加在HH1子带中的水印和接收图像与原始图像小波系数之差间的互相关。如果互相关中有一个峰值，则认为检测到水印；否则，考虑同一层上的其它子带，如果仍检测不到水印，则计算下一层DWT（即第二层分解），再检测水印。该过程一直执行到检测到水印或计算到最后一层DWT。目前基于DWT的算法层出不穷。
另外，Mandelbrot 1997年提出了分形水印。将扩展频谱技术用于水印的扩频水印也引起了人们广泛的兴趣。
三、结束语
数字水印是一种全新的信息安全技术，原创者可以通过一定的算法加入不可见的信息，能让原创者证实此信息确实为其所创作的，从而保障著作权.数字水印研究目前集中在如下几个方面：（1）水印验证的可视化技术（2）如何选用具有特定含义的水印信号（3）利用人类视觉特性加入水印（4）在视频和音频信号中加入水印。
参考文献
[1] I.J.Cox，M.L.Miller.The First 50 Years of Electronic
Watermarking[J].EURASIP Journal of Applied Signal Processing.2002，1（2）：126-132.
[2] 易开祥，石教英，孙 鑫.数字水印技术研究进展[J].中国
图像图形学报.2001，6（2）：123-124.
[3] 杨兴江，陈 健.数字水印技术研究综述[J].阿坝师范高等
专科学校学报.2004，21（4）：151~154.
[4] 胡 荣，陈 健.数字图像的水印技术[J].上海交通大学学
报.2001，27（5）：111~114.
[5] 孙 鑫，易开祥.数字水印技术原理算法及展望[J].辽宁工
程技术大学学报.2002，21（6）：160~163.
[6] 周 熠，蒋天发.图像数字水印技术[J].武汉理工大学学
报.2003，11（2）：45~47.
[7] 施鹏飞，赵之初.数字水印技术的研究[J].信息与控
制.2002，29（1）：40~44.
到：（1）粘度适宜，具有良好的粘温性能；（2）化学稳定性好，即不易因氧化、受热、水解而变质；（3）闪点高，凝固点低，能满足防火和在低温环境工作的要求；（4）不易与水进行乳化和形成空气泡沫。液压油中含有气泡会使工作不稳定，油液发热，产生噪音，增大功耗，严重甚至损坏油泵；（5）杂质少，含水量不超过0.1%。在日常维护工作中，要做到保持油液的清洁度、保持油温恒定、防止空气混入等防护措施。
液压油的品质鉴定可采用比较简单直观的滤纸滴油法，即用直径为2mm左右的金属丝将油样沾起并滴在滤纸上，待滤纸吸干油滴后，看其所形成的滴痕。由于油液在滤纸上将从中心向周围渗透、扩散，并将固体粒子积留在中心部位，故中心部位颜色较深，而扩散部分则颜色较浅。显然，若油液未变质，整个滴痕的颜色就应比较均匀，否则就会产生颜色明显有别的环形斑痕，而且斑痕越明显，变质的程度就越严重。如果滴痕呈现棕色或灰色，则表明油中已生成胶质、沥青或炭渣。
三、小结
液压舵机在内河船舶中已经广泛使用，舵机作为船舶的重要辅机，其可靠性与船舶安全密切相关。本文通过对液压舵机常见故障的论述和分析，提出了相应的解决方法，然而，同一故障产生的原因又是多种多样的，一定要具体问题具体分析。因此，在分析处理故障时需做好以下几项工作：
（1）首先向操作、使用者仔细询问设备的运行情况，全面了解故障发生前后所出现的各种异常现象。
（2）熟悉设备的工作原理、性能和结构，查找设备的原始记录并做一些必要的测量和实验，以便对故障的原因做出正确的分析和判断。
（3）故障处理后还要做必要的数据测量和试验，并记录存档，为日后处理故障积累经验。