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摘要：船舶舵機(jī)是保障船舶正常航行的關(guān)鍵設(shè)備之一，舵機(jī)的工況是否良好對一艘船舶的安全營運(yùn)有著直接影響。以PSC案例為ft發(fā)點(diǎn)，從PSC檢查中發(fā)現(xiàn)的一起舵機(jī)跑舵實(shí)例具體展開，通過運(yùn)用分步排除法逐步排查舵機(jī)故障原因，結(jié)合ftPSC

一、前言

舵機(jī)是船舶保持航向的關(guān)鍵設(shè)備，船上習(xí)慣籠統(tǒng)地將轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)、動力設(shè)備、輔助設(shè)備和相關(guān)電控系統(tǒng)等統(tǒng)稱為舵機(jī)。目前絕大多數(shù)船舶舵機(jī)都是靠轉(zhuǎn)動舵葉使其有不同的舵角來控制船舶航向的。

船舶上的舵機(jī)大多數(shù)為電動液壓舵機(jī)。船舶舵機(jī)按其工作原理可分為閥控型和泵控型兩種。

閥控型舵機(jī)的基本工作原理為：液壓舵機(jī)系統(tǒng) 使用單向定量液壓泵供液壓油，通過電磁閥來控制油路方向，從而改變舵的轉(zhuǎn)動方向。此種液壓舵機(jī)及其控制系統(tǒng)相對簡單，造價相對較低。缺點(diǎn)是任何時候泵都以全流量排油，經(jīng)濟(jì)性稍差，適用功率比泵控型要小。

泵控型液壓舵機(jī)基本工作原理為：液壓舵機(jī)系統(tǒng)是采用了雙向變量泵，通過伺服機(jī)構(gòu)控制泵的排油方向來控制油路方向，從而改變舵的轉(zhuǎn)動方向。舵機(jī)按轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的不同可以分為往復(fù)式舵機(jī)和轉(zhuǎn)葉式舵機(jī)。往復(fù)式舵機(jī)通過若干個活塞來控制舵葉轉(zhuǎn) 向，轉(zhuǎn)葉式舵機(jī)通過反向工作的葉片泵來控制舵葉轉(zhuǎn)向。

舵機(jī)是保證船舶的操縱性能、確保船舶安全航行的重要設(shè)備，保持船舶舵機(jī)工作性能良好對于船舶安全具有重要意義。

二、船舶舵機(jī)相關(guān)公約要求

1.公約適用范圍船舶舵機(jī)的要求是來自《1974年國際海上人命安全公約》附則第II-1章第29條操舵裝置和第30條電動和電動液壓操舵裝置的附加要求這兩條的要求?！?974年國際海上人命安全公約》1981年修正案（MSC.1（45））對附則II- 1 章1-54條進(jìn)行了重寫，形成本章的第29條操舵裝置和第30條電動和電動液壓操舵裝置的附加要求，并于1984年9月1日生效。即于1984年9月1日或以后安放龍骨或處于類似建造階段的船舶，都適用第29條和30條。第II-1章第29條操舵裝置的最新修訂是2014年的MSC.365（93），是對舵機(jī)海試要求的明確，對PSC檢查無影響。

2.幾個與PSC 檢查直接相關(guān)的定義

（1）操舵裝置控制系統(tǒng)系指將舵令由駕駛室傳至操舵裝置動力設(shè)備的設(shè)備。操舵裝置控制系統(tǒng) 由發(fā)送器、接收器、液壓控制泵及其電動機(jī)、電動機(jī)控制器、管系和電纜組成。

（2）主操舵裝置系指在正常情況下為操縱船舶而使舵產(chǎn)生動作所必需的機(jī)械、舵執(zhí)行器、操舵動力設(shè)備（如設(shè)有）和附屬設(shè)備以及對舵桿施加扭矩的裝置（如舵柄或舵扇）。

（3）操舵裝置動力設(shè)備：

①如為電動操舵裝置，系指電動機(jī)及有關(guān)的電

氣設(shè)備；

②如為電動液壓操舵裝置，系指電動機(jī)及有關(guān)的電氣設(shè)備和與之相連接的泵；或

③如為其他液壓操舵裝置，系指驅(qū)動機(jī)及與之相連接的泵。

（4）輔助操舵裝置系指如主操舵裝置失效時操縱船舶所必需的設(shè)備，其不屬于主操舵裝置的任何部分，但不包括舵柄、舵扇或作同樣用途的部件。

（5）動力執(zhí)行系統(tǒng)系指提供動力以轉(zhuǎn)動舵桿的液壓設(shè)備，由一個或幾個操舵裝置動力設(shè)備，連同有關(guān)的管系和附件以及舵執(zhí)行器組成。各個動力執(zhí)行系統(tǒng)可共用某些機(jī)械部件（即舵柄、舵扇和舵桿）或共用有同樣用途的部件。

（6）跑舵系指舵機(jī)不能保持指定舵角。

（7）沖舵系指舵機(jī)轉(zhuǎn)到指令舵角后仍繼續(xù)轉(zhuǎn)

動一定角度。

（8）滯舵系指舵機(jī)收到舵角指令后不能立即

轉(zhuǎn)舵。

三、PSC檢查典型案例分析

（一）船舶概況（見表1）

表1 PSC 檢查案例船舶概況

船名	國籍	船舶類型	龍骨安放日期	總噸	船舶檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)
HIGH**	P*	散貨船	1998-11-09	43 642	A*

（二）檢查缺陷認(rèn)定及描述

在詳細(xì)檢查階段，檢查員在檢查舵機(jī)的過程中，要求船員進(jìn)行機(jī)旁應(yīng)急操舵測試?，F(xiàn)場操作過程中發(fā)現(xiàn)在用1號舵機(jī)進(jìn)行機(jī)旁應(yīng)急操舵時，轉(zhuǎn)到左舵15度后，舵角持續(xù)向左舵增大；回正到0度，舵角向左舵逐漸增大；轉(zhuǎn)到右舵10度后，舵角逐漸向0度減小。經(jīng)過多次測試核實(shí)，無論舵角轉(zhuǎn)到何角度均出現(xiàn)跑舵現(xiàn)象。試驗(yàn)2號應(yīng)急舵，也有類似現(xiàn)象。但從駕駛臺隨動控制沒有出現(xiàn)上述問題。

針對發(fā)現(xiàn)的缺陷，檢查員開具了如表2中所述

的缺陷：

表2 舵機(jī)跑舵相關(guān)缺陷描述

Code	Nature of Deficiency	Convention	Action（s） taken
	EM’CY STEERING GEAR
	STILL MOVE TO PORT SIDE
02105	（NO.1 2 DEGREES PER MIN，NO.2 3 DEGREES	S74-1/ CII-1/R29	30
	PER MIN）WHEN KNOB
	CONTROL STOPPED
	DURING INSPECTION

（三）缺陷分析

無論是閥控型還是泵控型液壓舵機(jī)，其控制系統(tǒng)基本原理都如圖1所示。

比較環(huán)節(jié)是船舶隨動操舵和自動舵中重要的一個環(huán)節(jié)。當(dāng)實(shí)際舵角與舵輪、自動舵給出角度不同時，經(jīng)過比較環(huán)節(jié)，給出舵機(jī)控制機(jī)構(gòu)一個信號，舵機(jī)控制機(jī)構(gòu)通過傳動機(jī)構(gòu)來控制舵葉角度，舵機(jī) 控制機(jī)構(gòu)在給傳動機(jī)構(gòu)信號的同時也會給比較環(huán)節(jié) 一個反饋，舵葉也會給比較環(huán)節(jié)反饋，來實(shí)現(xiàn)船舶轉(zhuǎn)向。

機(jī)旁應(yīng)急操舵是屏蔽比較和反饋環(huán)節(jié)，直接由人工控制舵機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以控制舵葉。圖2是該船舵機(jī)控制系統(tǒng)邏輯圖，從中可以看出舵機(jī)操控的邏輯結(jié)構(gòu)。

案例中該船舵機(jī)為泵控型舵機(jī)，通過控制雙向變量泵的排油方向來控制油路，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)舵。而雙向變量泵流量和方向的改變就是靠伺服機(jī)構(gòu)來控制。如本案例中，伺服機(jī)構(gòu)即由圖3中的伺服油泵、力矩馬達(dá)、電磁換向閥和伺服活塞組成。

（四）通過分步排除法對缺陷原因進(jìn)行分析

不同類型的舵機(jī)跑舵的原因各有不同，本案例中的舵機(jī)為川崎泵控型往復(fù)式舵機(jī)，其系統(tǒng)圖如圖3所示，根據(jù)其跑舵情況初步判斷跑舵的主要原因可能為：控制系統(tǒng)故障；反饋環(huán)節(jié)故障；舵機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障；雙向變量泵伺服機(jī)構(gòu)故障。

本案例中跑舵情況為：1號舵機(jī)應(yīng)急舵無人操作跑舵，2號舵機(jī)應(yīng)急舵無人操作跑舵，兩臺舵機(jī)跑舵速率不同，從駕駛臺控制的隨動舵沒有跑舵現(xiàn) 象，隨動控制沒有問題。

（1）如為控制系統(tǒng)故障，通常情況會出現(xiàn)問題的是隨動控制操舵，與故障現(xiàn)象不同，排除自動控制系統(tǒng)故障。

（2）如果反饋環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，那么同樣隨動控制操舵會出現(xiàn)故障。應(yīng)急操舵由于不接入反饋信號，不受反饋故障影響，與故障現(xiàn)象不同，排除反饋環(huán)節(jié)故障。

（3）舵機(jī)周圍沒有明顯的漏油痕跡，如果舵機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等公共部分故障的話，無論何種操舵方式，故障現(xiàn)象均應(yīng)相同，據(jù)此檢查人員排除舵機(jī)轉(zhuǎn) 舵油缸等如圖3中所示的公共機(jī)械部分故障。

（4）從機(jī)旁應(yīng)急操舵跑舵故障現(xiàn)象來看，比較兩種操作方式，機(jī)旁應(yīng)急操舵相比隨動系統(tǒng)少了反饋調(diào)節(jié)，隨動舵無故障最有可能是正常工作的反饋機(jī)構(gòu)將跑舵消除。最明顯故障現(xiàn)象是在無人操舵時，本應(yīng)該處于零流量位置的雙向變量泵未保持零位，結(jié)合兩臺舵機(jī)旁應(yīng)舵無人操作有規(guī)律跑舵，那么最有可能是在無人操舵時應(yīng)保持零位的雙向變量泵伺服機(jī)構(gòu)存在故障。

雖然雙向變量泵伺服機(jī)構(gòu)故障是最可能原因，但要明確雙向變量泵伺服機(jī)構(gòu)是一套系統(tǒng)，由多個部件組成，如伺服機(jī)構(gòu)中換向閥鎖閉不嚴(yán)，液壓油會持續(xù)進(jìn)入伺服油缸，伺服活塞持續(xù)向一方向移動，使得雙向變量泵朝一方向持續(xù)加大油量。如為此種故障，舵機(jī)的表現(xiàn)為：在機(jī)旁應(yīng)急操舵，暫停操作時，舵機(jī)會持續(xù)向一方向偏，并且越來越快。如為隨動操舵，控制系統(tǒng)會不停地調(diào)節(jié)舵機(jī)，企圖使實(shí)際舵角與所給出舵角一致，不停的調(diào)節(jié)會使電磁換向閥不停動作。此種檢查情況與實(shí)際不符，因此不是電磁換向閥鎖閉不嚴(yán)產(chǎn)生的故障。

如為伺服活塞故障，例如活塞卡死，那么舵將無法工作；活塞漏油，則會出現(xiàn)滯舵、舵機(jī)轉(zhuǎn)動速度慢等情況與實(shí)際故障情況不同，排除該部件故障。如為伺服機(jī)構(gòu)零位偏移，在機(jī)旁應(yīng)急操舵的表現(xiàn)為：暫停操作時，舵機(jī)會以固定速度固定向一方向移動。如為隨動操舵，線性傳感器會反饋零位并進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此在隨動控制時，反饋系統(tǒng)將該故障消除，不會出現(xiàn)跑舵，這種情況與現(xiàn)場檢查一致。因此該船舵機(jī)跑舵應(yīng)該是伺服機(jī)構(gòu)零位故障導(dǎo)致的。

（五）檢查缺陷整改

所屬船級社于當(dāng)天登輪對缺陷進(jìn)行了確認(rèn)，服務(wù)商對該缺陷進(jìn)行修復(fù)時證實(shí)，該問題確實(shí)如PSC 檢查員判斷，是由于伺服機(jī)構(gòu)零位不準(zhǔn)導(dǎo)致，通過伺服泵控制閥進(jìn)行零位調(diào)節(jié)，修復(fù)該缺陷。船級社缺陷糾正報告如表3所示。

四、進(jìn)一步的建議

筆者后續(xù)多次對此類問題跟蹤檢查，發(fā)現(xiàn)該種缺陷并不是個例，而是有規(guī)律呈現(xiàn)，船齡較大且是川崎及類似的泵控型往復(fù)式舵機(jī)存在該問題比例較高，只是跑舵方向和嚴(yán)重程度有所不同，因此，該類問題應(yīng)當(dāng)引起船舶相關(guān)方的關(guān)注和重視。

1.對船東和管理公司而言

作為最大利益方與履行所營運(yùn)船舶航行安全及防污染主體責(zé)任方，要對所屬船舶符合缺陷規(guī)律情況的船舶開展自查，及時將故障排除，防止意外發(fā) 生。同時要建立科學(xué)保養(yǎng)計劃。過度保養(yǎng)會使維護(hù) 費(fèi)用增加導(dǎo)致營運(yùn)利潤下降，而保養(yǎng)不足會造成船舶提前報廢且嚴(yán)重威脅船舶安全。因此航運(yùn)企業(yè)要加強(qiáng)先進(jìn)管理理念學(xué)習(xí)，統(tǒng)計船舶故障情況分布規(guī) 律，對船舶營運(yùn)、船舶壽命和維修保養(yǎng)等進(jìn)行綜合分析，在以保障船舶安全營運(yùn)、船員良好權(quán)益的前提下，制訂科學(xué)維修保養(yǎng)計劃來有效控制船舶的運(yùn)營成本。

2.對船員而言

船舶維護(hù)保養(yǎng)是一項(xiàng)長期的工作，良好的日常保養(yǎng)能將事故隱患消滅于萌芽狀態(tài)。船員在船舶維護(hù)保養(yǎng)工作中起的作用很大。不同船舶有著不同的維護(hù)保養(yǎng)特點(diǎn)，在每次上船后要及時掌握船舶的維護(hù)保養(yǎng)計劃，及時按要求開展工作，對于日常保養(yǎng) 不能浮于表面，要根據(jù)維修保養(yǎng)計劃將保養(yǎng)工作落到實(shí)處，良好的保養(yǎng)工作能減少突發(fā)事故的發(fā)生，更是對自己安全的一個保障，同時對于船舶關(guān)鍵設(shè) 備更要注意。除日常維修保養(yǎng)外，良好的演習(xí)也是發(fā)現(xiàn)隱患的重要途徑。本文案例中的舵機(jī)故障并不是突發(fā)性故障，而是一個長期存在的問題，雖然隨動操舵時沒有故障現(xiàn)象，但如果船員在進(jìn)行應(yīng)急操舵演習(xí)時能多用心，就能及時發(fā)現(xiàn)該故障，進(jìn)而消除隱患。

3.對PSC 檢查人員而言

舵機(jī)跑舵到什么程度不符合要求，公約中沒有明確規(guī)定，但是這個問題對于船舶安全有較大影響。發(fā)現(xiàn)該問題時具體處理意見為離港前糾正還是禁止船舶離港，可以參考以下要求：（1）中國船級社《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》第三分冊，13.1.5.9操舵裝置應(yīng)有保持舵位不動的制動裝置。（2）《液壓舵機(jī)通用技術(shù)條件》（CB/3129—82）中1.10無論舵處于任何位置，均不應(yīng)有明顯跑舵現(xiàn)象。

在臺架實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)舵桿扭矩達(dá)到公稱值時，往復(fù)式液壓舵機(jī)的跑舵速度不應(yīng)大于0.5度/分鐘，轉(zhuǎn)葉式液壓舵機(jī)不應(yīng)大于4度/分鐘。其次也要看船舶總體狀況而定。

五、總結(jié)

舵機(jī)作為船舶的重要組成部分，在保障船舶正常航行方面起著重要作用。保障舵機(jī)的正常工作對于船舶航行安全至關(guān)重要，各個公司要結(jié)合此種故障規(guī)律盡早排查以免造成事故，船員在日常工作中要加強(qiáng)設(shè)備的檢查與維護(hù)保養(yǎng)工作。PSC檢查只是起到監(jiān)督作用，只有船方作為責(zé)任主體做好相關(guān)工作，才能保障船舶的營運(yùn)安全與船員的生命安全。

作者簡介：杜榮耀珠海海事局港口國監(jiān)督檢查員 周亞旭珠海海事局港口國監(jiān)督檢查主管

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