某型艦船調(diào)距槳控制系統(tǒng)故障修理實(shí)例

1、<p>　　某型艦船調(diào)距槳控制系統(tǒng)故障修理實(shí)例</p><p>　　王 欣 沈亞東</p><p>　　內(nèi)容摘要：調(diào)距槳是近年來出現(xiàn)的一種新型的推進(jìn)裝置，因其固有的性能優(yōu)勢(shì)，使其很快在實(shí)踐中得到廣泛的應(yīng)用，并在船舶應(yīng)用中不斷的進(jìn)行發(fā)展和完善。本文介紹了某型艦船的調(diào)距槳螺距控制原理，并且分析了兩個(gè)關(guān)于該調(diào)距槳槳角波動(dòng)的故障現(xiàn)象，著重分析了故障現(xiàn)象的排除方法和原因查找。&

2、lt;/p><p>　　關(guān)鍵字：調(diào)距槳； 螺距； 槳角</p><p><b>　　0 引言</b></p><p>　　近些年來，我國(guó)航運(yùn)事業(yè)快速發(fā)展，這就對(duì)船舶動(dòng)力性能提出了更高的要求，于是具有優(yōu)良的動(dòng)力性，機(jī)動(dòng)性和可靠性的調(diào)距槳的應(yīng)用也就日臻廣泛，也對(duì)船舶管理人員維護(hù)保養(yǎng)設(shè)備提出更高的工作要求，對(duì)解決調(diào)距槳故障問題的能力要求也更高。<

3、;/p><p>　　該艦船調(diào)距槳型號(hào)：KL42/3-1B型 </p><p>　　連續(xù)使用功率：770KW</p><p>　　額定功率：755KW</p><p>　　最大輸出功率：940KW</p><p>　　螺距控制精度：±1° </p><p>　　螺距指示

4、精度：±1° </p><p>　　1 調(diào)距槳螺距控制原理</p><p>　　當(dāng)操縱手把在零位時(shí)，即指令信號(hào)為零，指令電位器輸出電壓為零伏，調(diào)距槳葉片在零螺距位置。當(dāng)操縱手把離開零位朝正車或倒車方向轉(zhuǎn)過一個(gè)角度時(shí)，指令電位器就輸出一個(gè)與操縱手把轉(zhuǎn)過的角度成正比的信號(hào)，該信號(hào)輸入至控制箱中的故障檢測(cè)板，檢查信號(hào)是否正常。如果控制面板操縱頭的電位器上連接導(dǎo)線斷路或短路，

5、該信號(hào)就不正常，故障檢測(cè)板上的繼電器動(dòng)作，系統(tǒng)發(fā)出“控制故障”報(bào)警。如果信號(hào)正常，則該信號(hào)輸送至螺距控制板，信號(hào)經(jīng)過放大，輸出至控制調(diào)距槳液壓系統(tǒng)的電液轉(zhuǎn)換元件——電磁換向閥，電磁換向閥動(dòng)作，接通正車或倒車油路，高壓油進(jìn)入調(diào)距槳?dú)?nèi)的正車油缸或倒車油缸，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，調(diào)距槳槳?dú)?nèi)的調(diào)距機(jī)構(gòu)在活塞運(yùn)動(dòng)的同時(shí)也一起轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)槳葉回轉(zhuǎn)。當(dāng)槳葉轉(zhuǎn)至與駕駛室控制面板操縱頭的操縱手把相應(yīng)的角度位置時(shí)，螺距發(fā)訊器與活塞機(jī)械桿連接，螺距發(fā)訊器內(nèi)的螺距反

6、饋電位器也相應(yīng)轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，因此輸出一個(gè)與螺距發(fā)訊器轉(zhuǎn)過的角度成正比的信號(hào)，對(duì)應(yīng)的反饋電壓信號(hào)的大小也可通過螺距發(fā)訊板調(diào)整。反饋信號(hào)輸入至控制箱內(nèi)的故障檢測(cè)板，檢測(cè)信號(hào)是否正常，如不正常（螺距發(fā)訊器內(nèi)電位器接線斷路或短路），檢測(cè)板上的報(bào)警繼電器動(dòng)作，發(fā)出“控制故障”報(bào)警</p><p>　　2 故障現(xiàn)象和排除過程</p><p><b>　　2.1 故障現(xiàn)象1</b>

7、</p><p>　　2.1.1 故障現(xiàn)象1介紹</p><p>　　在駕駛室使用“正車”、“倒車”按鈕操縱調(diào)距槳時(shí)，當(dāng)按下“正車”或“倒車”控制按鈕的瞬間，調(diào)距槳槳角指示表指針向反方向移動(dòng)約4度，而按鈕抬起的瞬間，調(diào)距槳的槳角指針向前（即向相應(yīng)增大值方向）跳動(dòng)約5度。</p><p>　　2.1.2 故障現(xiàn)象1分析</p><p>　　通過

8、故障現(xiàn)象表現(xiàn)出來的是螺距槳角指針的顯示不穩(wěn)定，推測(cè)可能是電源電壓不穩(wěn)定而造成的“正車”或“倒車”的電位器分壓不穩(wěn)定，而使槳角的指針顯示不穩(wěn)定。</p><p>　　2.1.3 故障現(xiàn)象1排除過程</p><p>　　通過查閱調(diào)距槳系統(tǒng)及外圍接線圖，分析調(diào)距槳槳角顯示部分控制功能，該故障是由槳角反饋電路控制回路的反饋環(huán)節(jié)波動(dòng)造成的。首先，對(duì)外圍線路進(jìn)行檢查，對(duì)接線不實(shí)和有松動(dòng)的螺絲進(jìn)行緊固。

9、打開螺距反饋發(fā)訊器接線盒，給系統(tǒng)送電，使用萬用表測(cè)量反饋電位器電壓，發(fā)現(xiàn)零點(diǎn)漂移，調(diào)整反饋電位器回到零點(diǎn)。此時(shí)，按動(dòng)“正車”、“倒車”按鈕，觀察螺距指示表的變化，指針仍然存在波動(dòng)。測(cè)量反饋電壓，觀察其變化，與螺距角度的變化基本上成正比，排除反饋電位器引起該故障。</p><p>　　繼續(xù)排查，螺距反饋信號(hào)送入到變距槳控制箱的螺距發(fā)訊板。通過測(cè)量和觀察，其他電路板相互之間有信號(hào)的交換。為了排查該故障，需要知道每塊電

10、路板工作原理。對(duì)照7塊印刷電路板繪制成原理圖進(jìn)行分析。</p><p>　　圖1螺距發(fā)訊板電源原理圖1</p><p>　　圖2螺距發(fā)訊板指示原理圖2</p><p>　　分析螺距發(fā)訊板原理圖紙（如圖2），螺距指示信號(hào)是由螺距發(fā)訊器（共兩個(gè)電位器，一個(gè)用于信號(hào)控制，另一個(gè)用于螺距指示）中的螺距指示電位器發(fā)出，送到發(fā)訊板的差動(dòng)信號(hào)放大器的輸入端（506）、（508），

11、當(dāng)螺距變化后，放大器N1的同向輸入端和反向輸入端產(chǎn)生一個(gè)差值信號(hào)，該差值信號(hào)經(jīng)放大器N1放大后，送入輸出放大器N2再次信號(hào)放大，經(jīng)不同電位器送到各自的螺距指示表。電位計(jì)RP8、RP9、RP10用于螺距指示顯示的增益調(diào)節(jié)。</p><p>　　給系統(tǒng)送電后，使用數(shù)字示波器測(cè)量螺距發(fā)訊板信號(hào)處理的各個(gè)部分。測(cè)量結(jié)果是在使用機(jī)旁按鈕操縱螺距時(shí)，輸入信號(hào)（508與506兩端）的波形是平穩(wěn)變化，而輸出信號(hào)（XJ1）有跳變現(xiàn)

12、象；測(cè)量螺距發(fā)訊板的電源信號(hào)（螺距發(fā)訊板原理圖1），操縱螺距時(shí)，在倒車情況下，電源波形比較穩(wěn)定，而在正車情況下，電源波形發(fā)生畸變。測(cè)量電源回路的元器件，有些元器件已經(jīng)老化，把這些老化的元件換成新元件,如穩(wěn)壓集成塊7809、7909等。系統(tǒng)再次送電后，按動(dòng)機(jī)旁的正車和倒車按鈕操縱螺距，螺距指示表指示不穩(wěn)現(xiàn)象消失。反復(fù)調(diào)整螺距發(fā)訊板的信號(hào)放大倍數(shù)，調(diào)節(jié)電位器和每個(gè)螺距指示表的調(diào)節(jié)電位器，使顯示與機(jī)械指針指示一致。操縱部位轉(zhuǎn)換到駕駛室，使用正

13、車和倒車按鈕操縱變距槳，螺距指示表變化平穩(wěn)，且與機(jī)械指針近乎一致，該故障排除。</p><p><b>　　2.2 故障現(xiàn)象2</b></p><p>　　2.2.1 故障現(xiàn)象2介紹</p><p>　　在駕駛室使用手把操縱調(diào)距槳時(shí)，向正車方向調(diào)整槳角，控制系統(tǒng)工作正常，向倒車方向調(diào)整槳角時(shí)，槳角有約5度的波動(dòng)。</p><

14、p>　　2.2.2 故障現(xiàn)象2分析</p><p>　　通過故障現(xiàn)象推測(cè)可能原因是螺距信號(hào)輸入與螺距信號(hào)反饋之間存在偏差，而使信號(hào)輸出端有一定的偏差，下面介紹具體排除過程。</p><p>　　2.2.2 故障現(xiàn)象2排除過程</p><p>　　故障1排除之后，系統(tǒng)送電后，把操縱部位轉(zhuǎn)換到駕駛室，由按鈕操縱轉(zhuǎn)換到手把操縱。手把向正車方向調(diào)整槳角，控制系統(tǒng)工作正

15、常，但向倒車方向調(diào)整槳角時(shí)，槳角有約5度的波動(dòng)現(xiàn)象仍然存在。</p><p>　　查看駕駛室手把發(fā)訊器輸出信號(hào)，經(jīng)過螺距故障檢測(cè)板放大后送入螺距控制板。螺距發(fā)訊器的控制電位器輸出信號(hào)同樣經(jīng)過螺距故障檢測(cè)板放大后送入螺距控制板。分析螺距控制板給定信號(hào)放大單元原理圖（如圖3），得知，由駕駛室發(fā)訊器的電位器發(fā)出正或倒車角度電壓信號(hào)，經(jīng)過故障檢測(cè)板放大后送入到螺距控制板的差動(dòng)放大器N1，再逐一經(jīng)過N1C、N1D、NA2三

16、級(jí)信號(hào)放大，最后由XJ2端輸出到比較執(zhí)行電路信號(hào)輸入端。</p><p>　　圖3 螺距控制板給定信號(hào)放大單元原理圖</p><p>　　參照?qǐng)D4分析螺距發(fā)訊器的控制信號(hào)，螺距發(fā)訊器的控制電位器電壓信號(hào)同樣經(jīng)過螺距故障檢測(cè)板放大后送入螺距控制板，送入差動(dòng)放大器N3—LM741，再經(jīng)過N4—LM741二級(jí)信號(hào)放大后，由Port-1端子輸出，與處理后的駕駛室發(fā)訊器信號(hào)一同送入加法運(yùn)算放大器做

17、加法運(yùn)算。</p><p>　　圖4 螺距控制板控制信號(hào)原理圖</p><p>　　參照?qǐng)D5分析，根據(jù)加法運(yùn)算放大器運(yùn)算的結(jié)果控制兩個(gè)大功率三極管N6-TIP132驅(qū)動(dòng)正車電磁閥，N7-TIP132一個(gè)驅(qū)動(dòng)倒車電磁閥。當(dāng)運(yùn)算結(jié)果大于0時(shí)，正車電磁閥工作，螺距向正車方向偏轉(zhuǎn)；當(dāng)運(yùn)算結(jié)果小于0時(shí)，倒車電磁閥工作，螺距向倒車方向偏轉(zhuǎn)；當(dāng)運(yùn)算結(jié)果等于0時(shí)，正倒車電磁閥均不工作，螺距運(yùn)動(dòng)停止。&l

18、t;/p><p>　　圖5 螺距控制板輸出執(zhí)行信號(hào)原理圖</p><p>　　根據(jù)工作原理，首先調(diào)整駕駛室發(fā)訊器的電位器和螺距發(fā)訊器中的反饋電位器。消除由于發(fā)訊和反饋的不準(zhǔn)引起的誤差。把操縱手把推到零度，打開發(fā)訊器后蓋，松開電位器的緊固螺絲，給系統(tǒng)送電，使用萬用表電壓檔測(cè)量電位器的輸出端，旋轉(zhuǎn)電位器，調(diào)整到輸出的電壓為0V，然后擰緊電位器固定螺絲。對(duì)于螺距發(fā)訊器中的反饋電位器同樣方法，調(diào)整到

19、輸出的電壓為0V。</p><p>　　對(duì)電路板進(jìn)行逐個(gè)排查。系統(tǒng)送電后，使用數(shù)字示波器觀察故障檢測(cè)板的輸入輸出信號(hào)。輸出信號(hào)隨著輸入信號(hào)的變化而線性變化。說明故障檢測(cè)板工作正常。</p><p>　　使用數(shù)字示波器觀察螺距控制板各個(gè)測(cè)試點(diǎn)(參照?qǐng)D4)。發(fā)訊器控制信號(hào)經(jīng)差動(dòng)放大器N3-LM741放大的信號(hào)波形正常，但經(jīng)過第二級(jí)放大器N4-LM741放大后的波形有畸變。測(cè)試第二級(jí)放大器外圍元

20、件，有電容C4損壞，N4的底座有松動(dòng)，更換后通電測(cè)試，發(fā)訊器控制信號(hào)在螺距控制板的二級(jí)放大信號(hào)波形正常，屬于正常工作。</p><p>　　參照?qǐng)D3，用示波器觀察給定信號(hào)放大單元輸入輸出信號(hào)，系統(tǒng)送電后，推動(dòng)駕駛室操縱手把，觀察給定放大單元輸入信號(hào)即xp-1/2與xp-5/6兩點(diǎn)的波形。逐點(diǎn)測(cè)量該放大單元其他各點(diǎn)信號(hào)，先是測(cè)量N1的第7腳，再測(cè)試N1的第8腳，發(fā)現(xiàn)放大倍數(shù)不合適，不符合放大器正常工作范圍，調(diào)整放大

21、器的反饋元件RP3與RP2的參數(shù)，使放大器的放大倍數(shù)符合要求。再次給系統(tǒng)供電，推動(dòng)駕駛室操縱手把，槳角波動(dòng)現(xiàn)象減輕。</p><p>　　但零點(diǎn)有些漂移，槳角波動(dòng)幅值還需調(diào)小。接下來需要做的工作是各項(xiàng)參數(shù)的精細(xì)調(diào)整。系統(tǒng)送電，操縱手把推到零度，調(diào)整控制板正車和倒車信號(hào)給定電位器RP9與RP8，使槳角的實(shí)際角度在零度。觀察槳角波動(dòng)幅度，調(diào)整槳角反饋放大器的正車和倒車反饋幅值以及調(diào)整其放大的系數(shù)，這是一個(gè)反復(fù)調(diào)整的過

22、程，各項(xiàng)參數(shù)均有制約，需要聯(lián)調(diào)。經(jīng)過反復(fù)參數(shù)調(diào)整，使槳角的波動(dòng)幅度變得非常小，在允許范圍內(nèi)。故該故障排出。</p><p><b>　　3 總結(jié)</b></p><p>　　如果電控系統(tǒng)工作不正常，除前面已由故障檢測(cè)板檢測(cè)外部電纜連接情況外，故障檢測(cè)板還能檢測(cè)系統(tǒng)跟蹤情況和穩(wěn)態(tài)誤差的大小。如操縱手把已改變位置，調(diào)距槳葉片不改變角度，延時(shí)1.5～2秒后，就發(fā)出“控制故障

23、”報(bào)警，又如操縱手把改變位置，調(diào)距槳葉片也改變角度，但與操縱手把所對(duì)應(yīng)的角度誤差超過某一范圍（一般為系統(tǒng)死區(qū)范圍），故障檢測(cè)板上報(bào)警繼電器動(dòng)作，發(fā)出“控制故障”報(bào)警，系統(tǒng)發(fā)生“控制故障”報(bào)警時(shí)，相應(yīng)繼電器動(dòng)作，報(bào)警燈閃光。</p><p>　　可用駕駛室控制面板上的正車／倒車按鈕進(jìn)行調(diào)距槳葉片角度控制，按鈕控制調(diào)距槳槳葉角度是一種開環(huán)系統(tǒng)，在操作時(shí)應(yīng)注意螺距指示表上的指針位置。</p><p&

24、gt;　　在機(jī)艙操縱箱上螺距控制是用按鈕，不過這時(shí)并不是“控制故障”，按鈕操作時(shí)應(yīng)密切注意螺距指示表的螺距指示角度。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　【1】李友善主編.自動(dòng)控制原理. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社1981.</p><p>　　【2】華成英、童詩白主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京：高等教育出版社20