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

一、舵機液壓鎖報警的定義即規(guī)范要求

1. 定義：

   舵機液壓鎖是指因兩套舵機系統(tǒng)中的液壓油運動方向不一致，發(fā)生液壓油堵塞或旁通，轉(zhuǎn)舵機構不能完成操舵指令要求的動作，導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，多于一套的舵機系統(tǒng)（動力或控制） 同時運行時，液壓鎖定報警應該能識別系統(tǒng)故障并在下列情況下動作：在泵控型液壓舵機中，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，駕駛臺應有聲光報警來指示該故障。

同時，在DNV 規(guī)范中還有明確規(guī)定：當有超過一套的舵機系統(tǒng)布置在舵機室，且可以被同時操作時，則需考慮由單一故障引起液壓鎖定故障的風險。液壓鎖定包含 2 套舵機系統(tǒng)（一 般是完全相同的系統(tǒng)）發(fā)生彼此動作不一致現(xiàn)象而導致失去操舵能力故障的所有情形。如 2 套舵機系統(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致的無法轉(zhuǎn)舵。

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

13.1.7.7 液壓阻塞：如操舵裝置的布置多于一個系統(tǒng)（動力系統(tǒng)或控制系統(tǒng)），并能同時進行操作時，則應考慮由于單項故障而引起液壓阻塞的危險性。

13.1.9.5 液壓阻塞報警：由單一故障引起的液壓阻塞， 可能會引起操舵失靈時，在駕駛室內(nèi)應設置聲光報警。在下列情況下，此報警應動作：

（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、舵機液壓鎖定報警原因

那么有什么原因可能造成舵機報液壓鎖報警呢？液壓鎖定報警常見原因包括：

①力矩馬達發(fā)生故障；

②油泵變量機構發(fā)生故障；

③壓力開關故障；

④位置傳感器故障或接線有問題；

⑤位置傳感器安裝不當或與換向閥連接件松動；

⑥電磁換向閥線圈接觸不良或者損壞；

⑦先導換向閥或主換向閥閥芯卡阻；

⑧單向閥卡阻 （僅對 ROLLS-ROYCE 泵控變頻舵機）；

⑨電動機或油泵發(fā)生故障；

⑩液壓鎖報警控制電路中線圈或接觸器故障。

三、不同品牌舵機的液壓鎖原理及實驗方法

（一）Rolls-Royce 舵機

1.舵機液壓鎖分析

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

具體的動作過程是：

（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，即接近開關動作，則在大約 5 s 后，將在駕駛臺和控制室出現(xiàn)液壓鎖定報警；

（2）或者如果一臺舵機油泵處于遙控運行模式，駕駛臺給出轉(zhuǎn)舵指令時接近開關檢測到操縱閥被鎖定沒有動作或者與駕駛臺的轉(zhuǎn)舵指令不符合，將在駕駛臺和控制室出現(xiàn)液壓鎖定報警。

Rolls-Royce 舵機液壓鎖定報警具體的報警原理如圖 1 所示，在操縱閥的兩側安裝有接近傳感器開關用來檢測閥芯的運動方向，如果閥芯靠近任意一端的接近傳感器，則傳感器動作其內(nèi)部的觸點閉合，如果沒有靠近則觸點處于斷開的狀態(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，當有舵角指令時，光電耦合器觸點閉合，反之觸點斷開。Rolls-Royce 舵機液壓鎖定報警有兩種設計方式，一種是有轉(zhuǎn)舵指令時，觸點 K02 或 K03 中有一個閉合就會輸出報警，這種設計通常用于閥控舵機；另一種是無轉(zhuǎn)舵指令時，觸點 K02 或 K03 中有一 個斷開則輸出報警，這種設計通常用于泵控舵機。

好了我們明白了這種品牌的舵機液壓鎖的具體動作原來就可以深入的分析下具體動作過程。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 泵控舵機的液壓鎖定情況可參照圖 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驅(qū)動變向油泵得以實現(xiàn)的。

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

就該系統(tǒng)的報警設計而言，當沒有轉(zhuǎn)舵指令的時候，如果存在一個接近開關觸點斷開的情況，那么就會輸出液壓鎖定報警信號。具體來看，圖中的液壓鎖定接近傳感器是安裝在左側的兩個單向閥附近的，其主要作用在于檢測這兩個單向閥的閥芯位置。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)，那么液壓油便會直接經(jīng)過這兩個安裝了傳感器的單向閥，然后徑直回到油泵吸口。如此一來，就會形成閉式回路，進而導致無法順利轉(zhuǎn)舵，在這種情形下，理應輸出液壓鎖定報警信號。

當沒有轉(zhuǎn)舵指令時，存在兩種情況。一種情況是，如果安裝傳感器的兩個單向閥都處于關閉位置，那么此時接近傳感器的觸點是閉合的，繼電器 K02 和 K03 都會通電，它們各自的觸點也都會閉合，這種情況下就不會輸出液壓鎖定報警信號。另一種情況是，如果其中某個單向閥處于開啟位置，那么與之對應的接近傳感器觸點就會斷開，這就會使得繼電器 K02 或者 K03 其中之一失電，相應地，觸點 K02 和 K03 當中就會有一個斷開，如此便會輸出液壓鎖定報警信號。

由于在正常進行轉(zhuǎn)舵操作時，安裝傳感器的單向閥當中必然會有一個處于開啟狀態(tài)，為了避免在此過程中輸出液壓鎖定報警信號，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)左舵時所涉及的單向閥上。當控制系統(tǒng)接收到左舵指令的時候，左舵光電耦合器的觸點會閉合。不過，因為在轉(zhuǎn)左舵所涉及的單向閥上安裝的是右舵接近傳感器，并且此時該單向閥處于關閉位置，所以繼電器 K03 會通電，其觸點 K03 也會閉合，基于此，就不會輸出液壓鎖定報警信號了。

（2）閥控型：

在 Rolls - Royce 閥控舵機液壓鎖定報警的設計機制中（如圖 3 所示），當不存在舵角指令之時，先導換向閥會處于中位狀態(tài)。此時，油泵所排出的油液會依次經(jīng)由節(jié)流孔、先導換向閥的 P 口與 T 口，再經(jīng)過濾油器后回流至油箱。與此同時，溢流閥的外控口是與油箱相通的，這使得溢流閥開啟，進而讓油泵處于卸荷的工作狀態(tài)。并且，先導換向閥的 A 口、B 口也都和 T 口相互連通，在復位彈簧的作用下，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 就會通電，使得先導閥切換至左位導通狀態(tài)。這時，P 口的油液會經(jīng)過 A 口抵達主換向閥的左側，從而將主閥芯推動至右側，致使主閥處于左位導通。如此一來，主閥芯右側的油液就會通過先導閥的 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，便會關閉，油泵也就隨之轉(zhuǎn)變?yōu)榧虞d狀態(tài)，其排出的油液會經(jīng)過主閥的 P 口、A 口進入轉(zhuǎn)舵油缸，推動舵葉朝著左舵方向發(fā)生轉(zhuǎn)動。

在這個過程中，當主閥芯處于右側時，安裝在右側的左舵接近傳感器的觸點會閉合，對應在圖 1 中的繼電器 K02 便會通電，其觸點 K02 也隨之閉合。又因為此時并沒有右舵指令，所以右舵光電耦合器的觸點是斷開的，并且安裝在主閥左側的右舵接近傳感器的觸點同樣是斷開的，這就導致繼電器 K03 處于失電狀態(tài)，其觸點 K03 也斷開，如此便不會輸出液壓鎖定報警信號。

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，那么此時安裝在左側的右舵接近傳感器的觸點就會閉合，繼電器 K03 會因此通電，其觸點 K03 也會閉合。與此同時，左舵光電耦合器的觸點也會閉合，在這種情形下，就會輸出液壓鎖定報警信號了。

2.液壓鎖測試方法

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

（2）對于圖 3 中的 ROLLS-ROYCE 閥控舵機，在駕駛臺選擇 OVERRIDE 模式，將電機控制器轉(zhuǎn)到遙控位置，啟動兩臺舵機油泵，手動按壓左舵或右舵電磁閥的閥芯約 5 s，正常應將會出現(xiàn)液壓鎖定報警。

（二）KAWASAKI 舵機

1.舵機液壓鎖定報警分析

如圖 4 所示，收到轉(zhuǎn)舵指令后，控制系統(tǒng)會將舵角指令信號與實際舵角反饋信號的偏差值傳給力矩馬達。力矩馬達驅(qū)動伺服滑閥，伺服油缸進而驅(qū)動主泵變量機構，使主泵輸出指令所需的排向和排量。

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

若力矩馬達動作與舵角及實際舵角偏差信號不符，控制系統(tǒng)輸出力矩馬達故障報警。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，伺服閥由力矩馬達控制，通過檢測力矩馬達動作可判斷斜盤方向是否正常，所以部分船級社認為力矩馬達故障報警可替液壓鎖定報警，如 KAWASAKI FE - 21 泵控型電液舵機就如此。

KAWASAKI RV - 21 - 063 - H 閥控型舵機的液壓鎖定報警設計和其他閥控型舵機類似，即電液換向閥不能按操舵指令正確動作時輸出液壓鎖定報警。其報警檢測裝置由閥芯位置傳感器、液壓鎖探測器、報警面板、電源模塊組成。每個電液換向閥裝左、右舵?zhèn)鞲衅鳎蠖鏁r，閥芯右移，左舵?zhèn)鞲衅饔|點斷開，右舵?zhèn)鞲衅饔|點閉合；右舵時相反。液壓鎖定探測器對比舵機指令信號與閥芯位置傳感器反饋信號，若閥芯動作不符指令，就發(fā)出液壓鎖定報警。比如左舵時，閥芯應右移，若在中位或左側，就發(fā)出報警。

2.液壓鎖測試方法

（1）起動1臺或2臺泵組，舵機控制置于遙控方式；駕駛臺操舵模式選擇 NON-FOLLOWUP，并將NF操作手柄置于中位，最后手 動按壓舵機間電磁換向閥的閥芯持續(xù)約5s左右，正常情況 應將會出現(xiàn)液壓鎖定報警。

（2）舵機運行時，將液壓鎖定報警的時間繼電器的計時時間調(diào)小（可以調(diào)至0s），然后給出對應方向的轉(zhuǎn)舵指令后即可激活液壓鎖定報警。

（三）KGW 舵機

1.液壓鎖定報警分析

KGW 舵機實現(xiàn)液壓鎖定報警是通過比例電磁閥的電流主管路上的壓力開關的相互作用。如圖 5 所示，比例電磁閥 的電磁鐵電流信號和舵角指令信號成比例，即有舵角指令時， 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，1Y1 和 1Y2 均失電，比例電磁閥處于中位。壓力開關 DS1A和DS1B設定為在壓力上升至36bar時觸點閉合，壓力下降至30bar時觸點斷開。控制系統(tǒng)接收左舵指令時，電磁鐵1Y1得電，油泵變量機構產(chǎn)生與1Y1電流成比例的流量輸出，液壓油經(jīng)壓力開關 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，DS1A的觸點閉合，DS1A的觸點斷開，表明對應管路的壓力正常，控制系統(tǒng)不輸出液壓鎖定報警信號。無轉(zhuǎn)舵指令時，電磁鐵1Y1和1Y2均無電流流過，比例電磁閥處于中位，油泵變量機構回到零位，此時主管路的均應低于30bar，壓力開關DS1A和DS1B均斷開，控制系統(tǒng)不輸出液壓鎖定報警信號；如果主管路有一側壓力達到36bar，控制系統(tǒng)就會輸出液壓鎖定報警信號，既在無轉(zhuǎn)舵指令時，如果主管路壓力上升至36bar，控制系統(tǒng)輸出液壓鎖定報警。為了消除主管路壓力波動引起的誤報警，液壓鎖定報警的設定延時8s。

（四） HATLAPA 舵機

1.液壓鎖定報警分析

如圖 6 所示，指令舵角信號（0~5 V）使舵機變量變向  油泵產(chǎn)生對應的排向和排量輸出，油泵排向和排量大小取決于舵角信號。給出指令舵角信號后，油泵的電液比例閥就會根據(jù)指令舵角信號使油泵變量機構產(chǎn)生對應方向的機械位移， 油泵上的液壓傳感器檢測油泵變量機構的機械位移和動作方向，并產(chǎn)生與指令舵角對應的輸出信號（0~5 V）。控制系統(tǒng)比較指令舵角信號和液壓鎖傳感器的輸出信號，如果二者之間的偏差超過設定值，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所需不一致，就會激活液壓鎖定報警。