中国液压舵机行业发展概述

中国液压舵机行业发展概述

液压舵机是近代船舶工业的科技进步的体现，我们可以从八十年代开始追溯舵机以及液压舵机更新换代的十年发展过程。

引起这种更新的原因主要有二方面。最直接的原因是：1978年装有22万吨轻厥油的美国油轮阿莫戈.卡迪兹号在途经法国西北海面对因舵机失灵而触礁，造成严重污染和重大经济损失。为此，舵机在紧急情况下的可靠性引起了国际上的普遍关注。经煞一段时间酝酿，1981年国际海事会议正式通过了对1974年SOLAS公约的修正案，其中对舵机的要求提出了重要的新条款。修正案明确规定：1万总吨及以上的油轮(包括化学品船、液化气运输船)的舵机动力执行系统应符合“单项故障原则”，即除了舵柄(或舵扇)或舵执行器卡住外，任何其它部分发生单项故障，应能在45秒内恢复操舵能力。这就要求舵机有二个独立的液压系统，或者能各自单独工作满足要求，或者平时共同工作，而任一系统液体流失时能自动检铡和自动隔离，使另一系统仍能保持工作，以保持50％的扭矩。而1万总吨以上、十万载重吨以下的油轮采用单一的舵执行器时(倒如一般单缸体的转叶式油缸)，如设计、材料和密封。试验检查等符合严格的专门规定，可不对舵执行嚣提出单项故障的要求。

舵机更新的另一原因，是液压传动技术从七十年代以来一直在迅速发展，产品的高压化和集成化不断取得进展，逻辑阀、比例阀等新型液压元件开始应用于舵机和其它船用液压装置中，另外，舵机电气遥控系统的技术也更趋成熟，不仅淘汰了液压遥控系统，而且使传

统的浮动杆机械追随机构也显得陈旧。进入八十年代以来，世界舵机主要制造厂家都开始认真检查其产品，并按1981年修正案的要求重新设计各自的舵机，力争在市场上保持较大的竞争优势。

新一代的液压舵机的性能和可靠性更趋完善。归纳起来目前液压舵机变化动向如下：

1．普遍设置了油箱液位报警开关，并设置了两套液压系统的人工和自动隔离装置。

这种自动隔离装置具有代表性的是采用电液换向阀的装置。生产转叶舵机相当长历史的挪威富利登渡公司认为上述方案使设备复杂化，产品价格较贵，而且某些阀正常工作时长期不动，紧急情况能否正常动怍使难于保证，因而又提出了一种仅采用二个主油路自动锁闭阁来隔离损坏的油路系统的方案。这种方案仅适台于转叶式油缸，它在缸体内部设有油路连通相应油腔，但如果一对油腔密封损坏时，并不能使之与工作油路隔离。显然，单缸体的转叶式油缸如发生故障(如密封损坏、动叶断裂等)，是不能接单项故障原则迅速恢复工作的，因此它不能用于10万载重吨以上的油轮。为此，日本三井一AEG公司提出了双油缸体转叶舵机的设计，它将二个转叶油缸迭置在同一舵杆上方，其二套油路系统之一可以被隔离和旁通，以适应10万载重吨以上油轮的要求

2．阀控型舵机的应用功率范围在扩大，性能也在改善。

阀控型舵机因稳舵时主油泵仍需全流量工作，虽然排出压力小，但仍要消耗一定的功率，故经济性较差，而且换向时液压冲击大，故

过去多用于功率较小的舵机。现在随着阀控型舵机设计的改善，扭矩范围也有了显著提高。例如西德哈特拉帕R系列阀控型舵机最大公称扭矩已达到1200KNM，完全能胜任一般数万吨级海船的需要。

阀控型舵机液压系统的发展趋向是取消辅泵。这种舵机采用辅泵的主要用途是为电液换向阀提供控制油。取消辅泵，由主泵本身为电液换向阀提供控制油，可以减少设备，提高可靠性。但主泵在换向阀位于中位(稳航)时需要卸荷，即排油直通油箱，为了保持换向阀所需要的最低控制油压(一般不超过1 MPA)，不得不在主泵回油管上增设背压阀，这就使稳舵时主泵功率损失增加。

哈特拉帕舵机稳舵时用先导溢流阀卸荷，较好地解决了这个问题。挪威生产的闷控型转叶式舵机也采用了类似的卸荷方法。这种舵机系统实际上属于半闭式系统。

3．半闭式系统有所增加

半闭式系统多用于液压起货机。起货机液压系统采用闭式比开式经济性好得多，但由于起货机负荷大，筒式系统油液发热严重，为此设置了低压选择阔，使系统工作时从低压倒连续与油箱换油达总流量的三分之一左右，故称半闭式系统。舵机因为大多数情况下轻载运行，发热不严重，除少数小型阀控型舵机用开式系统外，大多数采用闭式系统。

近年来半闭式系统增多主要不是解决油液发热的需要。一种情况是前述阀控型舵机稳舵时采用了开式系统，转舵时用闭式系统，可称为半闭式，另一种情况是摆缸式转舵机构也占领了一部分市场，它采

用的双作用活塞两侧油腔进排泊流量不等，为此而采用了半闭式系统。

活塞式油缸即使采用双缸或四缸对称布置，将工作油腔分为有效工作面积相等的二组，转过任一舵角时二组油腔容积变化仍是不等的，这是因为转过任一舵角时二个对称的活塞移动距离并不相同。因此，从容积变化较大的一侧吸油排向容积变化较小的一侧时，就会使活塞移动量增加，油泵吸油侧压力升高而阻碍活塞移动。为了解决两组油腔进排流量不等的矛盾，泵控型系统可设置与超货机相同的低压选择阀连续更油，成为半闭式系统阀控型系统则可使定向定量主泵吸油侧管路与高置膨胀油箱相通。如果只使用一对容积不太大的活塞式油缸，二侧的进排油流量差小于漏泄流量，也可以仍用普通闭式系统。

4．新型液压阀件得到应用

随着液压技术迅速进步，从60年代末开始，能根据电气信号的变化对液压油流向及压力、流量进行连续的按比倒的远程控制的比例迅速发展，70年代为解决大流量(200升／分以上)系统控制固集成化的困难，逻辑阀(又称二通插装阀)元件不仅开始在工程船液压传动装置中出现，也开始用于棱压舵机。

5．浮动杆机械反馈机构日渐被淘汰

在变量泵舵机中采用浮动杆机械反馈机构已有较长的历史。但随着舵机电气遥控系统更趋成熟，浮动杆机构已显得落后，它表现出以下缺点：增加了机攘元件数量，也增加了安装调试的工作量I增加了维护保养的工作，也增加了故障发生的可能；增加了一次反馈环节，

降低了控制精度而且，浮动杆机构往往是双泵共用的，这样，备用泵变量机构也必须动作，其主油路也必须锁紧。更重要的是万一一台泵变量机构卡死，则必须使之与浮动秆脱离，否则另一台泵也无法操纵(曾发生泵控制杆折断事故)，这样显然不能满足万吨以上油轮在45秒内排除单项故障的原则，因此，新一代舵机采用伺服马达、比例阀等比例控制元件而取消机械反馈的日渐增多。