某型艦船調(diào)距槳控制系統(tǒng)故障修理實例

1、<p>　　某型艦船調(diào)距槳控制系統(tǒng)故障修理實例</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)的一種新型的推進裝置，因其固有的性能優(yōu)勢，使其很快在實踐中得到廣泛的應用，并在船舶應用中不斷的進行發(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，并且分析了兩個關于該調(diào)距槳槳角波動的故障現(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，我國航運事業(yè)快速發(fā)展，這就對船舶動力性能提出了更高的要求，于是具有優(yōu)良的動力性，機動性和可靠性的調(diào)距槳的應用也就日臻廣泛，也對船舶管理人員維護保養(yǎng)設備提出更高的工作要求，對解決調(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：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>　　當操縱手把在零位時，即指令信號為零，指令電位器輸出電壓為零伏，調(diào)距槳葉片在零螺距位置。當操縱手把離開零位朝正車或倒車方向轉過一個角度時，指令電位器就輸出一個與操縱手把轉過的角度成正比的信號，該信號輸入至控制箱中的故障檢測板，檢查信號是否正常。如果控制面板操縱頭的電位器上連接導線斷路或短路，

5、該信號就不正常，故障檢測板上的繼電器動作，系統(tǒng)發(fā)出“控制故障”報警。如果信號正常，則該信號輸送至螺距控制板，信號經(jīng)過放大，輸出至控制調(diào)距槳液壓系統(tǒng)的電液轉換元件——電磁換向閥，電磁換向閥動作，接通正車或倒車油路，高壓油進入調(diào)距槳殼內(nèi)的正車油缸或倒車油缸，推動活塞運動，調(diào)距槳槳殼內(nèi)的調(diào)距機構在活塞運動的同時也一起轉動，帶動槳葉回轉。當槳葉轉至與駕駛室控制面板操縱頭的操縱手把相應的角度位置時，螺距發(fā)訊器與活塞機械桿連接，螺距發(fā)訊器內(nèi)的螺距反

6、饋電位器也相應轉過一個角度，因此輸出一個與螺距發(fā)訊器轉過的角度成正比的信號，對應的反饋電壓信號的大小也可通過螺距發(fā)訊板調(diào)整。反饋信號輸入至控制箱內(nèi)的故障檢測板，檢測信號是否正常，如不正常（螺距發(fā)訊器內(nèi)電位器接線斷路或短路），檢測板上的報警繼電器動作，發(fā)出“控制故障”報警</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，當按下“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（即向相應增大值方向）跳動約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)波動造成的。首先，對外圍線路進行檢查，對接線不實和有松動的螺絲進行緊固。

9、打開螺距反饋發(fā)訊器接線盒，給系統(tǒng)送電，使用萬用表測量反饋電位器電壓，發(fā)現(xiàn)零點漂移，調(diào)整反饋電位器回到零點。此時，按動“正車”、“倒車”按鈕，觀察螺距指示表的變化，指針仍然存在波動。測量反饋電壓，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，螺距反饋信號送入到變距槳控制箱的螺距發(fā)訊板。通過測量和觀察，其他電路板相互之間有信號的交換。為了排查該故障，需要知道每塊電

10、路板工作原理。對照7塊印刷電路板繪制成原理圖進行分析。</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），螺距指示信號是由螺距發(fā)訊器（共兩個電位器，一個用于信號控制，另一個用于螺距指示）中的螺距指示電位器發(fā)出，送到發(fā)訊板的差動信號放大器的輸入端（506）、（508），

11、當螺距變化后，放大器N1的同向輸入端和反向輸入端產(chǎn)生一個差值信號，該差值信號經(jīng)放大器N1放大后，送入輸出放大器N2再次信號放大，經(jīng)不同電位器送到各自的螺距指示表。電位計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)字示波器測量螺距發(fā)訊板信號處理的各個部分。測量結果是在使用機旁按鈕操縱螺距時，輸入信號（508與506兩端）的波形是平穩(wěn)變化，而輸出信號（XJ1）有跳變現(xiàn)

12、象；測量螺距發(fā)訊板的電源信號（螺距發(fā)訊板原理圖1），操縱螺距時，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，按動機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。反復調(diào)整螺距發(fā)訊板的信號放大倍數(shù)，調(diào)節(jié)電位器和每個螺距指示表的調(diào)節(jié)電位器，使顯示與機械指針指示一致。操縱部位轉換到駕駛室，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，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，槳角有約5度的波動。</p><

14、p>　　2.2.2 故障現(xiàn)象2分析</p><p>　　通過故障現(xiàn)象推測可能原因是螺距信號輸入與螺距信號反饋之間存在偏差，而使信號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，把操縱部位轉換到駕駛室，由按鈕操縱轉換到手把操縱。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，槳角有約5度的波動現(xiàn)象仍然存在。</p><p>　　查看駕駛室手把發(fā)訊器輸出信號，經(jīng)過螺距故障檢測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同樣經(jīng)過螺距故障檢測板放大后送入螺距控制板。分析螺距控制板給定信號放大單元原理圖（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，經(jīng)過故障檢測板放大后送入到螺距控制板的差動放大器N1，再逐一經(jīng)過N1C、N1D、NA2三

16、級信號放大，最后由XJ2端輸出到比較執(zhí)行電路信號輸入端。</p><p>　　圖3 螺距控制板給定信號放大單元原理圖</p><p>　　參照圖4分析螺距發(fā)訊器的控制信號，螺距發(fā)訊器的控制電位器電壓信號同樣經(jīng)過螺距故障檢測板放大后送入螺距控制板，送入差動放大器N3—LM741，再經(jīng)過N4—LM741二級信號放大后，由Port-1端子輸出，與處理后的駕駛室發(fā)訊器信號一同送入加法運算放大器做

17、加法運算。</p><p>　　圖4 螺距控制板控制信號原理圖</p><p>　　參照圖5分析，根據(jù)加法運算放大器運算的結果控制兩個大功率三極管N6-TIP132驅動正車電磁閥，N7-TIP132一個驅動倒車電磁閥。當運算結果大于0時，正車電磁閥工作，螺距向正車方向偏轉；當運算結果小于0時，倒車電磁閥工作，螺距向倒車方向偏轉；當運算結果等于0時，正倒車電磁閥均不工作，螺距運動停止。&l

18、t;/p><p>　　圖5 螺距控制板輸出執(zhí)行信號原理圖</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量電位器的輸出端，旋轉電位器，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>　　對電路板進行逐個排查。系統(tǒng)送電后，使用數(shù)字示波器觀察故障檢測板的輸入輸出信號。輸出信號隨著輸入信號的變化而線性變化。說明故障檢測板工作正常。</p><p>　　使用數(shù)字示波器觀察螺距控制板各個測試點(參照圖4)。發(fā)訊器控制信號經(jīng)差動放大器N3-LM741放大的信號波形正常，但經(jīng)過第二級放大器N4-LM741放大后的波形有畸變。測試第二級放大器外圍元

20、件，有電容C4損壞，N4的底座有松動，更換后通電測試，發(fā)訊器控制信號在螺距控制板的二級放大信號波形正常，屬于正常工作。</p><p>　　參照圖3，用示波器觀察給定信號放大單元輸入輸出信號，系統(tǒng)送電后，推動駕駛室操縱手把，觀察給定放大單元輸入信號即xp-1/2與xp-5/6兩點的波形。逐點測量該放大單元其他各點信號，先是測量N1的第7腳，再測試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，推動駕駛室操縱手把，槳角波動現(xiàn)象減輕。</p><p>　　但零點有些漂移，槳角波動幅值還需調(diào)小。接下來需要做的工作是各項參數(shù)的精細調(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給定電位器RP9與RP8，使槳角的實際角度在零度。觀察槳角波動幅度，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)，這是一個反復調(diào)整的過

22、程，各項參數(shù)均有制約，需要聯(lián)調(diào)。經(jīng)過反復參數(shù)調(diào)整，使槳角的波動幅度變得非常小，在允許范圍內(nèi)。故該故障排出。</p><p><b>　　3 總結</b></p><p>　　如果電控系統(tǒng)工作不正常，除前面已由故障檢測板檢測外部電纜連接情況外，故障檢測板還能檢測系統(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1.5～2秒后，就發(fā)出“控制故障

23、”報警，又如操縱手把改變位置，調(diào)距槳葉片也改變角度，但與操縱手把所對應的角度誤差超過某一范圍（一般為系統(tǒng)死區(qū)范圍），故障檢測板上報警繼電器動作，發(fā)出“控制故障”報警，系統(tǒng)發(fā)生“控制故障”報警時，相應繼電器動作，報警燈閃光。</p><p>　　可用駕駛室控制面板上的正車／倒車按鈕進行調(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)，在操作時應注意螺距指示表上的指針位置。</p><p&

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