文/交通運(yùn)輸部上海打撈局 姜玉林

船舶的推進(jìn)裝置是為了保證船舶航行速度而設(shè)置的所有設(shè)備的總稱，是船舶動(dòng)力裝置中的最主要部分，包括主機(jī)、傳動(dòng)設(shè)備、軸系和推進(jìn)器等。船舶推進(jìn)裝置按傳遞功率方式的不同可分為：直接傳動(dòng)、間接傳動(dòng)、Z型傳動(dòng)、電力傳動(dòng)裝置、調(diào)距槳裝置、噴水推進(jìn)器傳動(dòng)裝置等。

船舶調(diào)距槳（可變螺距螺旋槳）推進(jìn)裝置的優(yōu)點(diǎn)在于：能在所有設(shè)計(jì)工況下吸收主機(jī)的全部功率，從而提高了螺旋槳的效率；可實(shí)現(xiàn)船、機(jī)、槳的最佳匹配，充分發(fā)揮主機(jī)的功率，達(dá)到節(jié)能減排；在保持主機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向的不變情況下，實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速、停車和倒航，減少主機(jī)的啟動(dòng)次數(shù)，延長主機(jī)的使用壽命；提高船舶的可操縱性和機(jī)動(dòng)性，并易于實(shí)現(xiàn)遙控等等，因而在多種船舶上得到廣泛應(yīng)用，其中以港內(nèi)作業(yè)船舶、海洋工程船舶、海洋石油支持船（三用船）、挖泥船、拖船、中型交通運(yùn)輸船、海洋調(diào)查船等尤甚。

船舶的調(diào)距槳推進(jìn)裝置的主要缺點(diǎn)在于：調(diào)距槳的結(jié)構(gòu)比定距槳復(fù)雜，制造成本高，維修管理要求高，對(duì)輪機(jī)管理人員的素質(zhì)要求亦高。

1 船舶調(diào)距槳裝置系統(tǒng)的組成

調(diào)距槳裝置是集機(jī)械、液壓、電氣為一體的伺服控制系統(tǒng)，通常每一套調(diào)距槳裝置由以下部分組成：

槳榖和槳葉。

軸系、聯(lián)軸器和雙油管。

配油器，其功能是把液壓油經(jīng)配油機(jī)構(gòu)傳遞給槳榖油缸。

液壓系統(tǒng)，包含泵、閥組、油箱及管路。液壓系統(tǒng)接受電控系統(tǒng)的指令工作，并提供伺服油缸調(diào)節(jié)螺距所需的動(dòng)力源。

電氣控制系統(tǒng)，主要用于調(diào)距槳螺距、主機(jī)轉(zhuǎn)速和主機(jī)負(fù)荷的控制、顯示及報(bào)警等。其主要功能是發(fā)出調(diào)距控制指令和接收螺距發(fā)訊器的反饋信號(hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)運(yùn)行處理后，輸出控制閥的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)槳葉螺距的連續(xù)、精確的控制。

螺距發(fā)訊器主要功能是給出槳葉螺距位置的反饋裝置。通常裝在配油器上，為電氣控制提供槳葉螺距位置的反饋信號(hào)。

2 比例閥對(duì)調(diào)距槳推進(jìn)裝置的作用

比例閥是實(shí)行電液信號(hào)的轉(zhuǎn)換，起到液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)的橋梁作用。在系統(tǒng)中，該比例閥又稱電液伺服閥、微量閥，雖然習(xí)慣上常用“微量閥”為多，但稱比例閥更科學(xué)、貼切，故下文中以“比例閥”稱之。

比例閥根據(jù)放大器板輸出信號(hào)的大小和極性調(diào)節(jié)液壓油的流量和流向，使伺服油缸的活塞速度和運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化，帶動(dòng)配油閥偏離中央位置。此時(shí)具有一定壓力油進(jìn)入動(dòng)力油缸的相應(yīng)工作空間（另一空間回油），推動(dòng)動(dòng)力活塞。動(dòng)力活塞移動(dòng)帶動(dòng)調(diào)距桿（動(dòng)力活塞桿），繼而通過轉(zhuǎn)葉機(jī)構(gòu)使槳葉轉(zhuǎn)到相應(yīng)的角度。該閥能使系統(tǒng)快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地工作。

3 比例閥的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作

圖1是Dowty 4681系列比例閥的結(jié)構(gòu)示意圖。該比例閥由磁鐵、線圈、電樞轉(zhuǎn)子、上下磁極、噴嘴擋板、反饋彈簧、柱塞、濾網(wǎng)等部件構(gòu)成。

圖1 Dowty 4681系列比例閥的結(jié)構(gòu)示意圖

A-A通道 R-回油 B-B通道 P-壓力油

（1）磁鐵（2）線圈（3）轉(zhuǎn)子（4）噴嘴 （5）柱塞 （6）濾器（7）上磁極（8）彎曲管 （9）拍動(dòng)片（10）下磁極（11）反饋彈簧 （12）固定阻尼孔

比例閥由產(chǎn)生兩極性電磁力矩馬達(dá)和兩級(jí)液壓動(dòng)力放大組成。馬達(dá)轉(zhuǎn)子貫穿磁通回路的氣隙，并由彎曲管構(gòu)件支承。彎曲管承擔(dān)起該閥的液壓部分和電磁場的密封，其兩邊各有一個(gè)轉(zhuǎn)子線圈。

第一級(jí)液壓放大的拍動(dòng)片剛性牢固地連接轉(zhuǎn)子的中間點(diǎn)。拍動(dòng)片穿過彎曲管和兩噴嘴的通道，噴嘴和拍動(dòng)片間建立兩個(gè)可變阻尼孔?？勺冏枘峥组_度產(chǎn)生引起的壓差作用到第二級(jí)液壓柱塞的兩端面。

第二級(jí)柱塞是以固定壓力降、對(duì)稱的常見四通道柱塞。反饋彈簧固定在拍動(dòng)片上，反饋針嚙在柱塞的狹槽內(nèi)。柱塞位移使反饋彈簧偏斜，反饋彈簧產(chǎn)生的力作用到轉(zhuǎn)子和拍動(dòng)片組件上。

輸入信號(hào)使轉(zhuǎn)子的磁鐵感應(yīng)產(chǎn)生磁場和磁力而發(fā)生轉(zhuǎn)子和拍動(dòng)片的偏差，而隨著彎曲管偏轉(zhuǎn)，使一個(gè)噴嘴的開度增大而另一個(gè)噴嘴的開度減小。這個(gè)動(dòng)作使柱塞的一端與另一端產(chǎn)生的壓力差而引起柱塞位移。該位移產(chǎn)生抵抗原先的輸入信號(hào)力矩的反饋力，反饋力與輸入信號(hào)力平衡時(shí)，柱塞停止移動(dòng)。

4 比例閥的故障分析與排除

因?yàn)楸壤y是電液伺服閥，所以其故障分析也從電、液、閥三方面來考慮。常見故障有比例閥不跟隨輸入指令信號(hào)、輸出流量僅從一個(gè)控制口獲得（流出）、低流量、高閥值（高起始點(diǎn)）、反應(yīng)慢、零位偏差大等，產(chǎn)生這些故障的原因與排除方法如下表所示：

比例閥的常見故障、產(chǎn)生原因與排除方法

反應(yīng)慢（缺少反應(yīng)）（比例閥輸出滯后于指令信號(hào)）濾網(wǎng)部分堵塞（臟堵）1 清洗或更換進(jìn)口阻尼孔2 清洗或更換濾器3 檢查液壓系統(tǒng)液壓油的清潔度零位偏差大（需要較大輸入電流能維持液壓氣缸或馬達(dá)穩(wěn)定）1 不適當(dāng)零位調(diào)整2 進(jìn)口阻尼孔部分堵塞3濾器部分堵塞4 噴嘴部分臟堵1 零位重新調(diào)整2 清洗進(jìn)口阻尼孔3 清洗或更換濾器并檢查液壓系統(tǒng)液壓油的清潔度4清洗液壓放大器

5 管理上的幾點(diǎn)建議

由于比例閥是屬于系統(tǒng)中的功放元件，其工作性能好壞將直接影響船舶調(diào)距槳推進(jìn)裝置的可靠性和穩(wěn)定性，從而影響船舶的操縱性和安全性。在日常維護(hù)管理上，如何合理使用比例閥、有效維護(hù)、降低費(fèi)用，提出如下建議。

1.比例閥是控制性能和高精度的伺服閥，其對(duì)油的清潔度要求很高，污油易堵。為確保系統(tǒng)工作正常、可靠、故障少和壽命長的要求，采取以下有效措施控制油的污染。

(1)控制油的工作溫度。當(dāng)油溫超過 55℃時(shí)，油液氧化加劇，使用壽命縮短。當(dāng)油溫64℃時(shí)，油的使用壽命將縮短一半。

(2)改進(jìn)或完善油的過濾系統(tǒng)，合理選擇 油的過濾精度。

(3)加強(qiáng)現(xiàn)場管理：檢查油液的清潔度；定期對(duì)油液取樣化驗(yàn)；定期清洗濾芯、油箱、管道及元件內(nèi)部的污垢；防止污染物侵入系統(tǒng)。

(4)加強(qiáng)油料管理：如建立嚴(yán)格的油料管理制度和化驗(yàn)制度；建立設(shè)備“用油卡”；建立油的保管制度；建立三過濾制度（即轉(zhuǎn)桶時(shí)過濾，領(lǐng)油時(shí)過濾，向設(shè)備加油時(shí)過濾）；建立容器清洗制度。

(5)合理換油

2.比例閥是系統(tǒng)中一個(gè)高精度的重要元件，拆裝檢修時(shí)要注意如下幾點(diǎn)：

(1)保持工作場所清潔，無灰塵。

(2)拆裝前，斷開電源，釋放系統(tǒng)壓力。

(3)拆裝時(shí)，不要觸碰磁鐵，防異物吸入；格外小心液壓放大器精密元件；柱塞和閥套是配對(duì)件，要做好記號(hào)，原拆原裝。

(4)裝配前，要進(jìn)行清洗檢查。清洗時(shí)所有 O-RING拆下；清洗液壓放大器時(shí)要小心反饋針，不能彎曲和拆斷；清洗濾器及進(jìn)口阻尼孔；要用空氣吹干，不能使用破布和紙巾。

檢查進(jìn)口阻尼孔、濾器有無外來物及損壞；檢查液壓放大器線圈導(dǎo)線有無損壞及反饋針彎曲或斷裂；檢查柱塞在閥套內(nèi)能自由移動(dòng)，避免有卡、粘住現(xiàn)象；檢查電線接口及接線柱；檢查所有O-RING及墊床密封面。

(5)更換部件：進(jìn)口阻尼孔、濾器要更換同規(guī)格的同型號(hào)。線圈導(dǎo)線或反饋針損壞要更換液壓放大器；接線接口損壞要更換。建議所有“O”令及墊床更換；“O”令要具有耐油性，防退化變壞。

(6)裝配時(shí)，要原拆原裝。所有“O”令加液壓油；柱塞在閥套內(nèi)能自由移動(dòng)；零位凸輪定位準(zhǔn)確；液壓放大器及反饋針不要觸碰損壞；不要觸碰磁鐵。

(7)裝配完畢后，安裝時(shí)要注意比例閥電線相序及極性；要功能測試；密封面檢查。

比例閥是一個(gè)精密元件，一般建議更換總成，由專業(yè)廠家進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，并可上校驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行校正。

3.比例閥是電液伺服閥，如何判斷是“電”方面或“液”方面出現(xiàn)故障，用一個(gè)簡易方法來檢查：用歐姆表測阻值，當(dāng)開路（斷路）時(shí)，電阻無窮大“∞ ”，檢查出故障的導(dǎo)線并修復(fù)。當(dāng)短路存在時(shí)，液壓放大器必須更換。正常阻值應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)或說明書標(biāo)定的范圍內(nèi)。

4.使用方面注意事項(xiàng)：

安裝前或更換備件總成時(shí)，檢查產(chǎn)品的銘牌及線圈上的技術(shù)數(shù)值是否符合實(shí)際使用要求。因比例閥內(nèi)導(dǎo)線連接方式不同，有串聯(lián)或并聯(lián)，阻值不同，雖同一銘牌及規(guī)格，但阻值有不同的。

安裝時(shí)注意接線極性準(zhǔn)確性；阻止異物落入磁鐵及液壓放大器內(nèi)；上緊螺帽按規(guī)定要求的力矩上緊。

使用時(shí)，保持閥件清潔，定期清除上面的灰塵和臟物；定期檢查電線接口緊固情況，無松脫；檢查閥件密封性，無漏油現(xiàn)象。

1.輪機(jī)管理 吳恒主編 大連海運(yùn)學(xué)院出版社 1993年6月

2.船舶液壓機(jī)械維護(hù)與故障分析 鄭士君、宋新新編著 國防工業(yè)出版社 1993年5月

3.船舶電氣工程 主編：馬偉明 張曉鋒 焦儂 鄒孟奇 李杰仁 周平 陸嘉明 中國電力出版社 2009年1月