舰船操舵系统的故障树诊断方法

船舶主机系统故障诊断中故障树分析法的应用近年来，随着我国经济及贸易的快速发展，水上运输行业同样取得了广泛的应用；由于船舶的常处于水上作业，各类维修工作及救援工作较陆地存在较大的难度，而一旦船舶在运输过程中发生任何细小的安全事故，带来的各类损失和危害将会十分严重，因此为了保证各类用途船支的行驶稳定性及安全性，对船舶进行日常的故障诊断是必不可少的工作，而船舶主机系统作为整体船舶的核心部件，经历了长时间的工作而产生各类安全隐患是很难避免的，而故障诊断分析方法的出现，能够保证对船舶主机系统存在的细小隐患第一时间进行科学、全面、高效的发现与诊断，从而及时采用相关措施对其出现的各类问题进行针对性的处理和完善，从而为船舶主机系统的平稳健康运行保驾护航。

标签：船舶主机系统；故障诊断；故障树分析法；应用Abstract：In recent years，with the rapid development of economy and trade in our country，the water transportation industry has also obtained the widespread application；because the ships are often in the water operation，each kind of maintenance work and the rescue work has the bigger difficulty than the land. And once the ship in the process of transportation any small safety incidents，the various losses and hazards will be very serious，so in order to ensure the stability and safety of the various uses of the vessel，it is necessary to make daily fault diagnosis for ships，and it is difficult to avoid all kinds of hidden dangers caused by the long time work o f the ship’s main engine system，which is the core part of the whole ship，and the main engine system of the ship is the core part of the whole ship. The fault diagnosis is the emergence of the analysis method，which can ensure the scientific，comprehensive and efficient detection and diagnosis of the small hidden dangers of the ship’s main engine system at the first time，so as to timely make use of relevant measures to deal with and improve the various problems that appear in order to protect the smooth a nd healthy operation of the ship’s main engine system.Keywords：ship main engine system；fault diagnosis；Fault Tree Analysis；application近年来我国水上运输行业得到了快速的发展，国内船舶的数量也在快速增多，而影响各类船舶运行状态及使用寿命的核心部件就是船舶的主机系统，一旦船舶主机系统运行中出现任何事故，带来的危害是难以估量的；同时由于船舶主机系统的工作原理较为繁琐，运行机制相对复杂，同时组成机构包含的设备、部件种类繁多，任何一个环节出现隐患都会对船舶的整体主机系统的正常运行产生严重影响，因此船舶主机系统故障诊断成为了制约水上运输行业发展的重要问题之一；故障树分析法能够为船舶主机系统故障诊断提供科学的措施和方法，通过画出故障树形图，其中划分为树干与分枝，把各类问题以及故障出现的原因清晰的在树形图中体现出来，对船舶主机系统进行全方位、准确化的故障分析；本文首先阐述了船舶主机系统常见的故障及故障分析的重要性，然后分析故障树分析法的基概念，最后就船舶主机系统故障诊断中故障树分析法的应用进行了讨论与研究。

故障树分析法在船舶动力系统的应用摘要：故障树分析法符合人们的常规思维，浅显易懂，能够适用于每一名在船艇动力部门从事工作的船员。

故障树分析法能够应用到质量建设的输入、输出、过程的始终，能够与质量建设完美相容。

故障树的建立能够累积大量的经验，为保障船舶动力系统的有效运行能够起到积极的作用。

关键词：故障树分析法船舶动力1 故障树分析法简介从20世纪60年代以来，在一些复杂系统的故障分析中，形成和发展了一种新的故障树分析法。

这是一种从系统到部件再到零件的下降形式分析方法。

它是从系统开始，通过逻辑符号与具体单元、零部件相联系；与失效的的状态事件相联系；构成一幅树状分支图，称为故障树。

故障树分析法首先将分析的系统故障事件作为第一阶（即第一行—顶事件），再将导致该事件发生的直接原因（包括硬件故障、环境因素、人为差错等）并列为第二阶段。

用适当的事件符号表示，用逻辑门把他们与系统故障事件联结起来。

其次将导致第二阶段延长事件发生的原因列出为第三阶段。

两阶之间同样用事件符号和逻辑门联系。

这样逐段展开，直到把最基本的原因都分析出来为止，这样的逻辑图便是故障树。

利用故障树去分析系统发生故障的各种途径和可靠性特征量，这就是故障树分析法。

2 故障树分析法主要特点（1）它是一种直观的图形演绎法。

把系统的故障与引起故障的因素，用图形比较形象的表现出来。

用它来分析系统失效事件发生的概率，也可用来分析零、部件或子系统的失效事件对系统失效的影响。

从故障树图由上往下看可知：系统的故障与那些单元有关系？有怎样的关系？多大关系。

从图由下往上看：知道单元故障对系统故障的影响，什么影响？影响途径怎样？程度有多大？（2）故障树分析可作定性分析还可作定量分析；不仅可分析单一机件引起系统失效的影响，而且可以分析多机件构成的子系统对系统影响；不仅可反映系统内部单元与系统故障的关系，也能反映系统外部因素（环境因素和人为因素）对系统的影响。

（3）故障树分析不仅可用于指导设计，也可用于指导正确的维修管理。

舵机故障分析及应急措施陈向阳中港疏浚港浚6轮[摘要] 众所周知，船舵的作用是用来改变船舶方向和保持航向的，它的好坏直接影响着整个船舶的航行，所以对船舶舵机的平安检查是轮机人员的经常性进行的最重要的工作之一。

本文希望通过船舶舵机容易出现的故障分析和对船舶舵机进行平安检查的重点的论述，使大家对舵机的故障分析提供一些借鉴的经验，船舶故障大局部原因是认为造成的，只有提高轮机人员的技术水平，才能有效的防止因船舶故障引起的海事事故。

[关键词] 船舶；液压舵机；故障分析引言施工船舶在航道施工挖泥及在港区内施工需要良好的操纵性能。

除了侧推和双主机外舵机是保证船舶平安的重要装置。

对于舵机日常比拟容易出现故障的情况，主要分为两大局部。

一是属于硬件类故障，二是属于软件类故障。

常见故障有：1 通信类故障，2 电力系统故障，3 液压系统故障。

软件类的故障是指与舵机运行有关的管理制度，船员对舵机的操作存在问题。

通常主要是船员对应急舵的操作不熟悉，在需要的时候无法启动应急舵。

因此加强对舵机的日常维护与保养对工作的可靠性和延长舵机的无故障寿命至关重要，轮机员必须依照使用说明书的要求严格执行，不可因为舵机工作正常而放松对其的维护管理。

液压舵机的根本工作原理船舵主要由舵叶、舵杆、舵机等局部组成。

船舶舵机按驱动动力分为蒸汽舵机、电动舵机与电动液压舵机(简称液压舵机)。

液压舵机具有重量轻、尺寸小、灵敏度高，工作平稳平安可靠，能缓冲风浪对舵叶的冲击，运转噪音低、振动小，而且可实现无级变速，功率的范围广。

所以现代化的大中型船舶上，广泛采用液压舵机。

故本文以液压舵机作为分析对象。

液压舵机一般采用电动机带动油泵，因而又称电动液压舵机。

液压舵机用油液作为传递能量的介质，利用油液的不可压缩性及流量、压力和流向的可控性来实现转舵。

舵机通过油泵把机械能转化为油液的压力能，然后通过转舵机构把压力能又转化为机械能，来实现舵的左、右转向。

结合本船进行故障分析及应急方案：本船舵机位于机舱艉部舵机间内，共有左舷，右舷共两台型号为YDZ400/2型双转叶式液压舵机。

船舶自动操舵仪故障及排除方案论文对自动操舵仪这一部件进行一些简单介绍，继而重点针对船舶自动操舵仪的常见故障提出故障诊断与检测方案，旨在通过有益的探讨不断丰富船舶控制技术经验，为提高船舶的自动控制水平建言献策。

【Abstract】The paper briefly introduces the autopilot. And then，in view of the common faults of the ship autopilot，the fault diagnosis and detection scheme is put forward. The purpose of this paper is to offer suggestions for improving the automatic control level of the ship through enriching the experience of ship control technology.【關键词】自动舵；故障诊断；故障排除1 引言对于船舶而言，要使其能在航线上稳定而安全的运行，那么则需要保证自动操舵仪能够正常工作。

实际上，其中舵机震荡带来的问题的发生频次最高。

在我国，船舵制造行业在近几十年来已经发展得较为成熟，特别是小型船舶，年制造数量非常惊人，并且性能相当可靠。

因此，我国自主制造的船舶自动操舵仪完全符合国际主流水平。

笔者将对自动操舵仪这一部件进行一些简单介绍，继而重点针对船舶自动操舵仪的常见故障提出故障诊断与检测方案，旨在通过有益的探讨不断丰富船舶控制技术经验，为提高船舶的自动控制水平建言献策。

2 船舶自动操舵仪工作原理常规自动操舵通常是指用电罗经或磁罗经检测航向偏差，在通过航向控制器进行舵角操纵，达到航向纠偏。

罗经对船舶实际的航行方向进行实时把控，我们由此可以了解船舶的航行是否存在方向误差以及多大的误差，得到信号数据之后，自动操舵仪可以直接对转动舵进行控制，以此来调整航行方向。

舵机液压系统产生故障原因分析摘要：舵机是船舶上的一种大甲板机械。

舵机的大小由外舾装按照船级社的规范决定，选型时主要考虑扭矩大小。

船用舵机目前多用电液式，即液压设备由电动设备进行遥控操作。

本文中就针对相对常见的泵控型液压舵机为例，对液压系统失效原因，进行分析并对可能出现的故障点进行故障排除。

关键词：舵机；大甲板机械；故障排除引言舵机是船舶上的一种大甲板机械。

舵机的大小由外舾装按照船级社的规范决定，选型时主要考虑扭矩大小。

船用舵机目前多用电液式，即液压设备由电动设备进行遥控操作。

有两种类型：一种是往复柱塞式舵机，其原理是通过高低压油的转换而做功产生直线运动，并通过舵柄转换成旋转运动。

另一种是转叶式舵机，其原理是高低压油直接作用于转子，体积小而高效，但成本较高。

1.舵机液压系统产生故障原因分析1.1液压系统常见故障类型根据液压油流向变换方法的不同，液压舵机分为泵控型液压舵机和阀控型液压舵机。

其液压系统都是由动力元件液压泵、控制元件、执行元件、辅助元件、工作介质液压油等五部分组成。

液压舵机是在海上进行使用，由于受到使用环境的限制，舵机液压系统故障不容易进行检测，也比较难以发现，同时出现故障的类型又呈现多样化。

因此要对舵机在使用过程中液压系统容易出现的故障进行统计和分析，找出产生各种故障之间内在的共同因素，总结出容易出现以下比较常见的几种故障类型。

1.1.1异常振动和响声当液压系统出现故障时，往往表现为产生异常的振动和响声。

当舵机运行过程中出现异常的振动和响声，很大可能是液压系统中某一个环节出现了故障。

图1 舵机液压系统示意图1.1.2液压系统液压油压力不足或压力波动较大液压系统中液压油的压力决定了执行元件液压缸输出的推力的大小。

液压油压力不足或没有压力都将难以驱动舵叶转动，从而不足以产生足够的转船图2 舵机液压系统压力不足或压力波动较大系统原因示意图1.1.3液压油流量不稳定液压系统中液压油的流量决定了执行元件液压缸移动的速度。

船舶自动操舵仪故障分析及其解决方案作者：李成玉摘要:文章分析了半导体分立元件和集成电路设计的自动舵工作原理,指出它们的缺点及其故障产生的根本原因。

应用可编程序控制器(PLC)技术研制的自动舵,克服了常规自动舵的缺点及其参数整定困难和控制效果的不足。

自整定比例微积分调节器(PID)自动舵能够自动适应船况和海况的变化,实现无扰动切换、变增益调节、抗积分饱和、微分先行等功能,克服了舵机振荡。

实船应用证明了该自整定比例微积分调节器船舶自动舵的有效性。

0引言船舶自动操舵仪是保证船舶安全航行的重要设备,而舵机振荡出现的故障率最高。

我国造船工业已具规模,每年生产艘数甚多的小型船舶,开发出性能可靠、价格合理的船舶自动操舵仪,完全可以得到推广和应用。

针对船舶自动操舵仪出现的故障,分析了其控制单元的特点及工作原理,给出了通用的性价比高的技术解决方案。

1常规自动舵控制单元分析1)半导体分立元件自动舵。

半导体分立元件正常工作需要一定的条件,若超出其允许的范围,将不能正常工作,甚至造成永久性的破坏。

对于大功率管的功耗能力并不服从等功耗规律,其工作电压升高,其耗能功率相应减小。

三极管在工作时,可能Uce并未超过BUceo,Pc也未达到Pcm,而三极管已被击穿损坏了。

因此,使用半导体模拟元件要考虑di/dt、du/dt的影响,即使在其允许工作范围内也可能造成损坏。

特别是外延型高频功率管,在使用中要防止二次击穿。

元器件老化、特性飘移,引起性能下降、工作不稳定,故障率最高。

2)集成电路设计的自动舵。

集成电路与分立元器件组成的电路相比,具有体积小、功耗低、性能好、重量轻、可靠性高、成本低等许多优点。

但同样对电源电压、温度、湿度等外界因素变化敏感,其内部又存在固有噪声,这些将引起回路特性和参数变化,降低其稳定性和可靠性。

其功能扩展困难,难以调试,不能在线修改和故障诊断,对制作工艺要求很高。

故障分析和排除十分困难。

3)舵机振荡出现的几率最高。

基于故障树分析法船舶舵机故障诊断方法研究李雪;孙峥;赵尚【期刊名称】《镇江高专学报》【年(卷),期】2016(29)4【摘要】液压舵机是船舶最重要的辅机之一，舵机结构复杂，故障繁多且不易排除。

以“舵机不能转动”故障为例，利用故障树分析法建立故障树模型，并进行定性和定量分析，得出故障树最小割集和各底事件的概率重要度，将故障树的分析结果应用于故障的排查和分析，可以直观、高效地解决问题。

这种方法可以为舵机的维修和维护提供依据。

%Hydraulic steering gear is the most important ship auxiliary machinery.Its structure is complicated with various faults and difficult to eliminate.This thesis sets up fault tree model based on fault tree analysis,taking the steering gear fault of not rotating as an example,and discusses the minimal cutest of fault and the probabilistic im-portance through the qualitative analysis and quantitative analysis.The trouble shooting analysis is conducted by the result.It can solve audio-visually and efficiently by this method,which provides references for repair and mainte-nance of ship steering gear system.【总页数】4页(P50-53)【作者】李雪;孙峥;赵尚【作者单位】镇江船艇学院装备保障系，江苏镇江 212003;镇江船艇学院装备保障系，江苏镇江 212003;镇江船艇学院装备保障系，江苏镇江 212003【正文语种】中文【中图分类】U664.4【相关文献】1.基于故障树分析法的船舶电动交流起货机故障诊断 [J], 顾益民;王前进;张立文2.基于故障树分析法的船舶电力控制系统故障诊断应用 [J], 何勰;郁立虎3.故障树分析法在故障诊断中的应用研究——以船舶柴油机燃油系统故障诊断为例[J], 李江华;董胜先4.故障树分析法在故障诊断中的应用研究——以船舶柴油机燃油系统故障诊断为例[J], 李江华;董胜先;5.用故障树分析法研究中小型船舶液压舵机的故障 [J], 卢运娇;麦冬玲;王贵因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

浅谈大型船舶舵机系统的调试及故障船舶舵机装置主要用来驱动和控制舵叶的转动，以保证船舶能够在达到要求的情况下准确、安全的将舵叶转到指定的舵角并且能够保持在那指定的舵角，从而保证船舶能够航行在指定的航线上，然而舵机装置若故障则会直接影响到船舶的航行安全。

本文主要介绍了大型船舶舵机在建造过程中的系统调试方法，以及简单的分析调试过程中容易出现的一些问题，希望能够帮助的相关人员。

标签：故障分析;调试;大型船舶一、电动液压舵机电气系统的具体调试步骤电动液压舵主要是由舵机电控箱、舵机液压电机、油温开关、油液位开关、舵机油脂泵控制箱等一些重要的部件组成。

液压电机装置以电动机带动油泵，利用高压油泵产生的推力推动操舵机构。

它具有工作平稳，结构紧凑，重量轻，体积小，控制容易，易于实现自动化，零件寿命长，推舵力矩范围广等多种优点。

在电动液压舵机电气系统的具体调试过程中，首先应该检查的就是两台油泵电机控制箱;其次是要分别检查舵机控制箱的报警点到集控台、驾控台舵机报警板的正确运行、失压、错相、以及油温高、低油位等一些问题的存在;最后要将舵叶放置在机械舵角零位，还要将自动舵反馈装置以及舵角发讯器也全部调整到零位，需要特别注意的是一定要将它们的推动连杆调整到平行四边形的位置上。

舵机功能在实验过程中，单油泵舵机角度左35度—右30度，右35度—左30度，船舶检测规范最大不得超过28秒。

二、大型船舶舵机控制系统的检查和具体调试方法大型船舶舵机控制系统的检查以及具体的调试方法是：需要启动一套舵机动力装置，在驾驶台当中进行操作，并且要从中位开始，分别向两舷转舵，每增加5°的时候需要进行校核一次，直至到最大舵角。

然后在开始换用另一套动力装置和备用的遥控系统作同样的试验。

三、大型船舶舵机的安全阀调试调试之前需要做的准备工作工作油箱的油位因保持在油位计限位范围的2/3左右，如果在油不足时，需要从加油口进行补油。

在补油的时候千万千万要注意相同牌号的舵机油;还一定要注意检查各舵机油缸上的放气考克有没有正常关闭;检查舵机油温是否过高或过低，油压是否在正常的范围内;检查各滑动表面，在油缸、柱塞等滑动表面加以适量的工作油液，根据需要添加适量的润滑油或润滑脂。

船舶舵系检修舵系是由那些将舵机动力传递到舵叶产生舵效的部件和构件组成，包括固定件——舵杆舵承（上、下舵承）、舵销轴承、舵轴等和运动件——舵杆、舵叶和舵销等。

不包括舵机及其操纵系统。

舵系安装在船舶尾部螺旋桨的正后方，有单、双舵系之分。

一般远洋及近海商船为单桨、单舵；客船、军舰及有的内河船舶为双桨、双舵。

舵叶浸在水中，转动舵叶时，舵叶水动力对船舶产生力矩，迫使船舶改变航向或保持直线航行。

§12-1 舵系的检修1 舵的分类舵的种类很多，主要有以下几种：1）按舵的旋转轴线位置分为平衡舵、半平衡舵和不平衡舵（1）平衡舵：转动轴线在舵叶的中间，把舵叶分为两部分。

舵叶转动时两部分均承受水压产生力矩。

此二力矩方向相反，使转舵力矩降低，在某一舵角时为零，达到完全平衡。

平衡舵所需舵机功率较小。

图12-1a）为平衡舵。

（2）半平衡舵：仅舵的下半部起平衡作用，如图12-1b）。

（3）不平衡舵：舵的旋转轴线在舵叶的一边，即舵杆一侧有舵叶，对转舵力矩不起平衡作用，如图12-1c）。

2）按舵叶截面形状分为平板型舵和流线型舵（1）平板型舵：一般用钢板或木板制成，两侧表面可适当加固。

具有便于修造、成本低和舵效差的特点。

可作成平衡舵、半平衡舵或不平衡舵。

它只用于小船或非自航船。

（2）流线型舵：舵叶横截面呈机翼形，用钢板焊制，内部呈空心状并用钢板加强以增加舵叶刚性。

流线型舵产生的水动力大、阻力小、强度高，但结构复杂，制造成本高。

常作为平衡舵或半平衡舵，为大多数船舶采用。

3）按舵与船体的连接形式分类（1）悬挂舵（吊舵）：多数是平衡舵，完全由船体上的上舵承支承，中部通过下舵承，而下部整个舵叶悬空。

（2）半悬挂舵：多数是半平衡舵，其舵杆支承在船体上的上舵承，而舵叶支承在船尾支架上。

（3）多支承舵：该舵有两个以上的支承点，通过舵销将舵叶上的舵钮与船体尾柱上的舵承连接，如图12-1c），舵叶下部有舵底托支承。

（4）双支承舵：舵杆通过上、下舵承及舵底托支承，如图12-1a）。