1、1毕业论文开题报告轮机工程船舶典型液压系统常见故障分析一、选题的背景与意义当代随着船舶自动化及集成化程度的提高,液压传动技术已被广泛地应用于现代船舶之中,使得船舶设备的可靠性及安全性得到极大提高,从而降低了船舶管理人员的工作强度,改善了船员的工作环境液压传动技术主要应用于甲板传动机械、机舱液压辅助设备、船舶液压锚泊设备及主副机液压控制系统中然而这些液压设备大多数处于室外、露天甲板，经常经受风吹、日晒、雨淋以及海洋气候、自然条件等的影响，并且由于自身工况条件的影响较易出现各种运行故障，一旦出现故障，势必影响航行安全和经济性。因此当设备及系统出现故障时,应尽快找到故障发生的原因,尽快解决问题，然而
2、众所周知，液压设备故障的特点具有多样性和复杂性，引起故障的原因也是多样的，故障的产生与操作管理也有着密切的关系。出现的故障多种多样，即使是同一故障现象，产生故障的原因也不一样而是许多因素综合影响的结果，因此在故障诊断和排除故障时，找出主要矛盾，才能比较容易解决。液压系统是封闭系统，是依靠系统内油液的压力能进行工作的。系统所采用的元件内部结构及工作状况不能从系统外进行直接观察，所以绝大多数故障是隐蔽的。如果能够在分析船舶典型液压系统结构原理的基础上，完成对常见故障的分析诊断，将会是问题可见化，简易化。故障树分析法是国际上公认的一种简单、有效的针对设备可靠性、安全性的分析方法,采用故障树分析法分析
3、船舶液压设备故障,不仅能够准确、快速寻找引起故障的原因,而且能为检修人员提供明确的检修方向,对提高设备使用的可靠性具有重要的意义。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题基本内容1、液压系统的基本组成，结构特点、工作原理，2、船舶典型液压系统（舵机、绞缆机）结构、原理23、船舶典型液压系统常见故障分类，及其特点4、船舶典型液压系统常见故障分析相关技术拟解决的主要问题1、从动力源、控制元件、执行元件、液压介质、工况等角度分析故障原因2、几种典型液压系统常见故障的分析及解决方法3、将故障树诊断方法应用到具体的典型故障中三、研究的方法与技术路线主要通过研究国内外在船舶典型液压系统故障分析，根据相关的文献
4、资料的阅读和借鉴，对船舶典型液压系统通过分析其系统结构原理的基础上，完成对常见故障分析诊断。从动力源、控制元件、执行元件、液压介质、工况等角度合理分析故障、并能适当通过故障树法对故障进行诊断分析，使船舶典型液压系统故障分析与排除更加快捷简便。四、研究的总体安排与进度201011192010125确定论文题目，师生互选，下达毕业论文任务书201012620101224查阅资料、外文翻译、撰写文献综述、开题报告201012252011220收集资料，撰写论文，完成论文初稿2011221320开始实习，论文二稿20113212011410论文三稿。确定并上传终稿；上交毕业实习相关材料等2011411
5、2011430准备论文答辩，完成论文答辩五、主要参考文献1丁宏，船舶液压设备故障的成因分析和诊断青岛远洋船员学院学报，29卷第4期2008年9月2许加榜，曹英宝谈船舶液压设备之故障分析航海技术，第3期2002年3月3王永坚，杨国豪，姜传立船舶液压设备故障树分析与探究集美大学学报，第12卷2007年第4期4隆刚，孙玉清船舶液压系统故障诊断方法大连海事大学学报，第26卷第一期2000年2月5黄根法船舶液压装置故障的特点和判断策略航海技术,2005年第1期36许荣，车建国，杨作宾，左晓勇故障树分析法及其在系统可靠性分析中的应用指挥控制与仿真，第32卷第1期2010年2月7田质广，孟宪尧，张慧芬船舶电
6、站频率有功功率的智能调节中国航海，2004年第2期8许加榜，曹宝英浅谈船舶液压设备的故障分析与排除天津航海，2002年第1期9林锐，李华，刘安涟船舶液压故障诊断专家系统的实现机械设计与制造，2008年第4期10刘永生，尹峰，蒋福伟船舶液压起货机起升系统故障分析及排除世界海运，第28卷第3期2005年第6期11许加榜，丁宏船舶液压设备故障的成因和诊断船舶机电,2000年4月12张卫国船舶液压设备故障分析与排除世界海运，2009年4月13侯明新船舶液压系统的故障分析及处理设备管理与维修，1989年第12期4毕业论文文献综述轮机工程船舶典型液压系统常见故障分析一、目前国内外的研究现状目前国内外在液压
7、系统方面主要存在的差异是在装备制造方面，众所周知，虽然经过多年的发展国内的制造业有了长足的进步，但是相对于国外先进的装备制造国家，比如日本、德国、美国等老牌工业强国，在装备制造方面仍有着较大的差距。因此在液压系统运行和管理方面，以及故障分析与排除国内外存在侧重点的不同国内方面由于国产的液压系统在材料，工艺等各方面仍比较落后，故故障多放生在设备本身，比如液压元件损坏，失灵，老化，破损等。另一方面由于国内船员相对素质的原因，在运行管理方面也存在较大的问题。国外方面由于制造工艺，材料相对精良，故故障分析多侧重在液压油的污染以及设备的管理与操作。且由于近年来自动控制在船舶液压系统方面的应用，在故障分析
8、与处理当中，像这方面的关注度也有所提高。二、研究的目的及意义当代随着船舶自动化及集成化程度的提高,液压传动技术已被广泛地应用于现代船舶之中,使得船舶设备的可靠性及安全性得到极大提高,从而降低了船舶管理人员的工作强度,改善了船员的工作环境液压传动技术主要应用于甲板传动机械、机舱液压辅助设备、船舶液压锚泊设备及主副机液压控制系统中然而这些液压设备大多数处于室外、露天甲板，经常经受风吹、日晒、雨淋以及海洋气候、自然条件等的影响，并且由于自身工况条件的影响较易出现各种运行故障，一旦出现故障，势必影响航行安全和经济性。因此当设备及系统出现故障时,应尽快找到故障发生的原因,尽快解决问题，然而众所周知，液压
9、设备故障的特点具有多样性和复杂性，引起故障的原因也是多样的，故障的产生与操作管理也有着密切的关系。出现的故障多种多样，即使是同一故障现象，产生故障的原因5也不一样而是许多因素综合影响的结果，因此在故障诊断和排除故障时，找出主要矛盾，才能比较容易解决。液压系统是封闭系统，是依靠系统内油液的压力能进行工作的。系统所采用的元件内部结构及工作状况不能从系统外进行直接观察，所以绝大多数故障是隐蔽的。如果能够在分析船舶典型液压系统结构原理的基础上，完成对常见故障的分析诊断，将会是问题可见化，简易化。故障树分析法是国际上公认的一种简单、有效的针对设备可靠性、安全性的分析方法,采用故障树分析法分析船舶液压设备
10、故障,不仅能够准确、快速寻找引起故障的原因,而且能为检修人员提供明确的检修方向,对提高设备使用的可靠性具有重要的意义。三、浮动频压技术的发展趋势当今世界，一种新的发展趋势正顺应时代潮流，船舶管理正日益趋向于自动化，智能化。而由于船舶液压系统故障本身存在的特点，因此处理液压设备故障的方法和处理其他设备的故障的方法相比，除有一定的共性外，也有其自身的特点，处理液压设备故障时对引起故障的因素注意分析，注意内在的联系，这样才能比较容易解决。但是各种元件的辅助机构以及油液大都封闭在壳体和管路中，不像机械传动那样直接从外部观察，测量方法不如电气系统方便，而且液压元件均在润滑充分的条件下工作，系统又都在装有
11、过载保护装置，很少发生零件破损现象。如系统出现不正常的声音；执行机构速度下降，动作无力或不动作油位下降；油液变质；外泄加剧；油温过高；出现焦糊味等。这些现象都可通过眼看、耳听、手摸、鼻嗅等基本方法发现，当然这些都需要管理人员长期的经验积累，与实践基础。对如今自动化程度越来越高的现代船舶，充分了解和熟悉典型液压系统的工作原理，系统组成，从此基础出发利用故障树方法科学、快捷、准确地寻找原因，解决故障成为一种有利的趋势。以故障现象为出发点，以系统原理结构为基础，以科学的分析方法为手段，这样全面了解故障情况，认真、科学地分析故障内在规律，才能找出成熟的经验。四、参考文献1丁宏，船舶液压设备故障的成因分
12、析和诊断青岛远洋船员学院学报，296卷第4期2008年9月2许加榜，曹英宝谈船舶液压设备之故障分析航海技术，第3期2002年3月3王永坚，杨国豪，姜传立船舶液压设备故障树分析与探究集美大学学报，第12卷2007年第4期4隆刚，孙玉清船舶液压系统故障诊断方法大连海事大学学报，第26卷第一期2000年2月5黄根法船舶液压装置故障的特点和判断策略航海技术,2005年第1期6许荣，车建国，杨作宾，左晓勇故障树分析法及其在系统可靠性分析中的应用指挥控制与仿真，第32卷第1期2010年2月7田质广，孟宪尧，张慧芬船舶电站频率有功功率的智能调节中国航海，2004年第2期8许加榜，曹宝英浅谈船舶液压设备的故障
13、分析与排除天津航海，2002年第1期9林锐，李华，刘安涟船舶液压故障诊断专家系统的实现机械设计与制造，2008年第4期10刘永生，尹峰，蒋福伟船舶液压起货机起升系统故障分析及排除世界海运，第28卷第3期2005年第6期11许加榜，丁宏船舶液压设备故障的成因和诊断船舶机电,2000年4月12张卫国船舶液压设备故障分析与排除世界海运，2009年4月13侯明新船舶液压系统的故障分析及处理设备管理与维修，1989年第12期7本科毕业论文（20届）船舶典型液压系统故障分析目录目录71绪论2811选题的背景及意义212国内外相关技术的研究现状分析22船舶液压系统概述及故障源321船舶液压系统的组成322船
14、舶液压系统的应用优点323液压系统目前存在的问题324船舶液压系统故障概念4241船舶液压设备的常见故障4242船舶液压设备故障的特点425液压系统故障诊断常用方法526液压系统故障诊断中的故障树法6261故障树法概述6262故障树的建造及最小割集的作用6263故障树分析法在分析船舶液压设备故障时的优点73船舶液压舵机系统及其故障诊断731船舶液压舵机装置732船舶液压舵机基本性能要求733船舶液压舵机的液压系统及其工作原理834液压舵机故障类型及分析判断10341舵机不运动11342只能单向转舵11343舵速太慢11344空舵11345实际舵角和操舵角不符124船舶液压舵机故障树诊断法应用实
15、例1341故障实例液压舵机单边满舵无法回舵1342诊断过程13421电气控制系统因素14422机械因素14423液压系统因素145结论15致谢错误未定义书签。【摘要】随着船舶设备自动化程度的不断提高，液压传动技术已广泛应用于现代大型船舶，这些设备9的稳定性、可靠性和安全性，必须给予足够的重视。本文在对船舶液压系统工作原理，船舶典型液压系统常见故障进行分析的基础上，运用故障树诊断方法进行了分析和评判。绘制了舵机液压系统图，对其工作原理，特点及常见故障进行分析，并运用故障树诊断法对一单边满舵无法回舵具体故障进行了实例分析。论文研究认为液压舵机动作故障较为典型，且应用故障树分析法在诊断液压舵机故障时
16、较为实用。【关键词】船舶液压系统；故障特点；分析方法。【ABSTRACT】WITHTHEIMPROVEMENTOFAUTOMATICLEVELOFSHIPPINGEQUIPMENT,HYDRAULICTRANSMISSIONTECHNOLOGYHASBEENWIDELYUSEDINMODERNLARGEVESSEL,SOINTENSEATTENTIONSHOULDBEPAIDTOTHESTABILITY,RELIABILITYANDSAFETYOFTHEEQUIPMENTBASEDUPONTHEWORKINGMECHANISMOFHYDRAULICSYSTEMOFSHIPANDANALYSIS
17、OFCOMMONMALFUNCTIONSOFTYPICALVESSELHYDRAULICSYSTEMINTHISARTICLETHEGRAPHOFHYDRAULICSYSTEMOFRUDDERISDRAWN,THESYSTEMSWORKINGMECHANISM,CHARACTERISTICSANDCOMMONMALFUNCTIONSAREANALYZEDANDTHEPRACTICALANALYSISOFFULLRUDDERSTEERINGGEARUNILATERALWHICHCANNOTRETURNTHERUDDERSPECIFICFAULTINSTANCESISCARRIEDOUTUSING
18、MALFUNCTIONTREEMETHODBASEDONTHESTUDYOFTHISARTICLE,WEBELIEVETHATTHEHYDRAULICRUDDERACTIONMALFUNCTIONISTYPICALANDTHEMALFUNCTIONTREEANALYSISISUSEFULASCORRESPONDINGEXAMININGMETHOD【KEYWORDS】SHIPHYDRAULICSYSTEMFAULTCHARACTERISTICSANALYSISMETHOD1绪论11选题的背景及意义随着当代船舶自动化及集成化程度的提高，液压传动技术已被广泛地应用于现代船舶之中，使得船舶设备的可靠性
19、及安全性得到极大提高，从而降低了船舶管理人员的工作强度,改善了船员的工作环境。液压传动技术主要应用于甲板传动机械、机舱液压辅助设备、船舶液压锚泊设备及主副机液压控制系统中。然而这些液压设备大多数处于室外、露天甲板，经常经受风吹、日晒、雨淋以及海洋气候、自然条件等的影响，并且由于自身工况条件的影响较易出现各种运行故障，一旦出现故障，势必影响航行安全和经济性。因此当设备及系统出现故障时，应尽快找到故障发生的原因，尽快解决问题。然而众所周知，液压设备故障的特点具有多样性和复杂性，引起故障的原因也是多样的，故障的产生与操作管理也有着密切的关系。出现的故障多种多样，即使是同一故障现象，产生故障的原因也不
20、一样而是许多因素综合影响的结果，因此在故障诊断和排除故障时，找出主要矛盾，才能比较容易解决。液压系统是封闭系统，是依靠系统内工作油液的压力能进行工作的。系统所采用的元件内部结构及工作状况不能从系统外进行直接观察，所以绝大多数故障是隐蔽的。如果能够在分析船舶典型液压系统结构原理的基础上，完成对常见故障的分析诊断，将会是问题可见化，简易化。故障诊断方法很多，在现实应用中以专家诊断方法以及故障树法较为常见，而由于船舶要求的特殊性，专家诊断法由于要建立数学模型等较为复杂程序，也不易操作，并也执行速度较慢，而故障树分析法是国际上公认的一种简单、有效的针对设备可靠性、安全性的分析方法，特别适合于船舶液压系
21、统这种故障多样性，原因多样性的实例。采用故障树分析法分析船舶液压设备故障,不仅能够准确、快速寻找引起故障的原因，而且能为检修人员提供明确的检修方向，对提高设备使用的可靠性具有重要的意义【I】。12国内外相关技术的研究现状分析液压系统故障诊断是一门综合技术。液压系统常见故障有以下几种系统失压或者缺压，工作部件运动时发生爬行现象，系统出现噪声以及振动，动作执行机构的运行速度较慢，封闭系统出现泄漏问题，异常发热及某些动作不能正常执行。引起以上故障的主要原因包括工作油液粘度选择不当或者出现变质，工作油液温度过高，油品变质，系统内有空气，密封条件不严，零部件磨损过度或损伤，生产与装配精度差和不合理回路设
22、计等。当发生故障现象时，故障诊断的方法，是解决上述问题的关键。目前液压系统故障诊断的方法主要有主观经验法，参数测量法，铁谱分析法，振动测量法，专家系统，故障树诊断法等。对与船舶液压系统，尚没有公认的最合适的诊断方法。2船舶液压系统概述及故障源21船舶液压系统的组成任何液压系统无论其元件多少，系统复杂程度怎样，均由四个基础部分构成1动力机构顾名思义，该机构是将原动机（电动机和其他动力机械）输出的机械能转变成工作流体的压力能。基本都是通过液压泵来实现的，液压泵多用容积泵，如螺杆泵、齿轮泵和柱塞泵。2控制机构以各种阀件为主，如各种用于控制压力、流量和方向的控制阀等，其动作决定执行机构（液压缸、液压马
23、达）的运动方向、速度和压力等。3执行机构其用途是将工作流体的压力能转换成机械能，用于得到直动、摆动或旋转动作，最后使工作机构做出所需的动作。该机构包括液压缸和液压马达等，液压缸用以实现直动动作，输出力和速度。液压马达用以实现旋转运动，输出力矩和转速。4辅助元件包括油箱、管路、管路接头、蓄能器、冷却器、预热器、滤器以及各种感应元件、控制仪表等。这些元件对于保证液压系统可靠性和稳定性都有不可替代的作用。此外，还有液压传动系统的工作介质，常用的工作介质为石油型液压油【II】。22船舶液压系统的应用优点液压元件极易得到较大的力和力矩，满足船舶的各种需要。体积与重量比在相同输出功率下，较其他传动装置小。
24、结构紧凑、体积小，重量轻。液压元件惯性小，油液系统动作灵敏、反应快，换向迅速，能在较大范围内方便地实现无极调速。因为液压油可视为无压缩性，油本身有吸震性，故运动平稳，能在低速下稳定工作。液压传动具有各种形式的执行元件，可直接与工作机械相连接，完成各种复杂动作，机构较简化。此外液压执行元件稍加改进就可直接在海水中工作。液压传动易于实现过载保护。当动力源发生故障时，蓄能器可应急动作，起安全保护作用，这对于远离陆地在海上工作的船舶尤为重要。液压元件相对运动表面附有液压油膜，能自行润滑，延长元件工作寿命，避免海上潮气的影响。液压与电气配合，易实现远距离控制和自动控制，使电气和液压两者充分发挥各自的长处
25、。液压元件易实现通用化、标准化和系列化。便于设计、制造、使用和海上的维修。液压元件和液压回路，甚至于部分液压传动装置都已实现系列化、标准化和通用化，使液压传动装置的设计、制造、使用和维修大为简化。并且液压元件大多是机电液一体化元件，便于实现自动化。23液压系统目前存在的问题1液压传动系统的总效率较低。因为在液压传动中进行的两次能量转换都有能量损失，而且工作液体在管路中及液压元件中压力能存在损失，在运动副间或油液分子间有机械损失和粘性摩擦损失。此外由于泄露产生的容积损失不可忽略。所以液压系统总效率较低。2液压传动较难得到定比传动。液压传动过程中工作介质有存在压缩性，而且在液压系统元件内部的运动副
26、中不可避免地有泄漏存在，这些都直接影响到传动系统传动的精度。3液压传动不适应在极端温度环境下工作。尤其是在高温环境下，液压系统能量损失大多转化为热量，也使工作介质温度升高，粘度发生急剧变化，影响液压传动系统工作的稳定性。4液压装置的故障具有一定的隐蔽性和可变性，因此，液压系统故障原因的分析与判断较其他传动方式要困难得多，因此，液压传动装置的安装、使用和维修的技术水平的要求较高【III】。5液压装置要求加工精度高，运动副的间隙小，其目的主要是减少泄漏，这样一来导致液压元件成本较高，并且液压元件对工作介质的清洁度和质量也提出了较高的要求。24船舶液压系统故障概念船舶液压系统故障是指船舶液压装置中元
27、件或系统丧失了应有功能以或出现某些问题的情况。功能丧失程度不同分为几种情况，功能全部丧失称为破坏性故障（如液压泵轴断裂、电磁圈烧损）；功能降低称为功能性故障（如液压泵效率下降、液压缸动作减慢）；由于人为错误操作和安装引起的故障称为误动作故障。出现问题表现为出现振动、噪音等。功能丧失与出现问题通常不是单独出现的，其内在联系是发生的原因都是由于液压装置内部结构条件及外部输入条件未满足正常运行的要求所引起的。241船舶液压设备的常见故障1压力故障。压力不稳，过高或达不到要求压力，压力转换过程中出现滞后，控制压力的动作失效，过大的压力损失，卸荷回油管路工作异常等。2动作故障。启动异常、动作停滞、动作方
28、向相反或错误、速度控制机构失效或不满足要求，负载动作大时执行机构速度显著下降、换向动作卡死、换向起动滞后、爬行动作的自动循环不能正常实现等。3异常振动与噪音。振动和噪音是液压系统中密不可分的现象。大多是因为机械、油液或气体所产生的振动噪声。异常的振动会引起油路系统的损伤、液压元件工作异常以及元件使用寿命减短。4液压工作介质温度太高或太低、工作介质变质和系统漏泄。这些都会影响液压系统的正常工作。尤其油液污染，液压系统故障中百分之七十多是由油液污染变质引起的。242船舶液压设备故障的特点1复杂性和多样性当液压设备中出现故障时有可以是单一故障，但是在大多数情况下故障是多样的，几个故障同时交织在一起。
29、例如当系统的压力不稳定时，经常会伴着异常的振动和噪声。系统的工作压力不足则经常伴随动作迟钝或错误。2隐蔽性液压系统是依靠系统内油液的压力能进行工作的，属于封闭系统。不可能从系统外直接观察到系统各种元器件内部结构及工作状况，所以液压系统的故障隐蔽性比较强。3多样性压力系统同一故障引起的原因可能有多个。例如系统压力达不到要求，其原因既可能是液压泵故障引起的，也可能是溢流阀故障造成的，或者是两者共同引起的。4故障与使用条件的相关性液压系统由于使用的不同会产生不同的故障。液压甲板设备由于航行在不同的航区和季节，环境温度过高时，油液的粘度会下降而引起系统的压力不足，出现故障；在冬季或寒冷季节环境温度变低
30、，则又会使油液的粘度增大，这时液压油泵吸油困难或系统压力过大，造成系统管路和元器件的损坏。此外，操作和维护管理不当，对液压系统设备的工作状况也有很大的影响。25液压系统故障诊断常用方法1主观经验法有经验的维修技术人员凭感官和经验，通过看、听、闻、摸等方式诊断故障原因。观察油液中是否存在气泡，可断定系统是否漏入气体，可以诊断出由于系统进入空气而产生的各种故障。观察回油管路的回油状况，可以得出油泵动作正常与否，是判断系统故障的重要依据。注意观察马达及液压缸活塞看液压缸活塞杆或液压马达等运动部件工作时有无振动与爬行等现象。看液压系统中各压力值及总压力值是否正常，接头密封等处有无漏泄。对系统噪声故障可
31、采取耳听的方式。通过对各个部位的探听，直接寻找出故障部位，如液压泵是否存在过大噪声，溢流器等元件是否存在尖叫声，换向阀换向时是否存在异常等。对于系统发热和振动，用简单的手摸的方式即可寻找位置，对于泵和管道中局部发热效果最为明显。闻一闻油液是否存在异味，也可帮助故障诊断。这些方法目前较广泛地被有经验的轮机员采用，正是因为这种方式需要足够的经验值，并且对故障不能进行定量分析，已不能满足现代船舶工业迅速发展的要求【IV】。2参数测量法液压系统工作状态的表现参数有温度、流量、压力、泄漏量和马达转速等，以上参数均可用简便的测试方法测试出来，也可以利用压力和流量等传感器测出，从而对系统的故障现象进行预防与
32、诊断分析。参数测量法可同时对系统进行线性状态检测和定量故障分析，是一种较为理想的诊断方法。目前，参数测量法大多仅局限于压力信号测量，通过分析压力的脉动机理，来实现故障分析。同时压力传感器的安装过程中，只是在某些重要部件的两侧安装压力传感器，检测点的优化没有被充分考虑，这种状态容易出现漏诊的情况，就是说可能有些故障出现了但是却没有被检测出来，也会出现系统中未出现故障而被错误地检测出故障的误诊情况。这种方法还需要进一步研究与改进【V】。3铁谱诊断法铁谱诊断法通过系统油液取样分析，对各种磨损微粒和污染物进行分析，得出以上微粒的形状、颜色、数量、成分以及分布特点。从这些结论便可推断出系统元件的损伤部位
33、，损伤程度，和损伤形式。该方法对于液压系统液压油的污染控制与评价非常实用且意义重大，但是由于该方法所用检测分析设备价格过于昂贵，在推广方面受到很大限制。4振动测量法系统工作状态的变化将会影响到系统本身的振动信号，振动测量法就是基于这个原理进行检测和故障诊断的。此方法目前在旋转设备状态检测和故障诊断应用中较为，但是该方法有其不可回避的弊端，因为液压系统的工作介质都是液体，振动信号会严重滞后从而使测得的系统状态参数也会滞后，严重影响到分析结果。5专家系统专家系统主要包括知识库和推理机两大部分，是一组计算程序，在某一领域内，它使用计算机模拟在解决实际问题时应用专家系统。在液压系统故障诊断过程中应用专
34、家诊断系统得到了很大的便利，较易实现诊断方式的自动化，但是由于该方法在多方面都不成熟，研究还有待于进一步改进，并且在诊断船舶液压系统也是存在不可避免的弊端，其知识库的存量多少与真实程度直接决定了诊断结果的准确与真实性，因此未能得到广泛使用。6故障树法故障树法对于复杂系统进行可靠性与故障分析时是非常有效的方法。它定义“顶事件”为“故障事件”，“顶事件”分开为树杈状,不同级别的故障事件的“枝”或“叶”形成故障树。通过对故障树的分析,根据逻辑门和故障树逐级查找故障起因，可找出导致顶事件发生的最根本的原因。这些最基本的原因在故障树中组成最小割集，根据故障树分析法得出系统或设备的分析结果结合相关的故障事
35、件，还可以定量地得出发生故障概率，从而为维护人员解决故障提供了方向，也为保养维护人员制定必要的预防措施提供了依据【VI】。26液压系统故障诊断中的故障树法261故障树法概述故障树分析法，简称FTA，是由美国贝尔实验室的华生和汉塞尔于1961年首先提出，最早将其应用于导弹发射系统的质量控制。经过长时间的发展，在对复杂系统可靠性、安全性分析和故障诊断上该方法得到了广泛的应用，已成为一种极为成熟的工程计算方法。在系统设计的过程中，即可通过对能够引起系统故障的各种因素进行判断分类，画出逻辑框图，建立故障树，在系统发生故障时即可根据所建立的故障树分析排查故障根源。它将故障事件作为顶事件，利用逻辑顺序逐级
36、查找故障原因，直到找到最根本的原因为止。这样，顶事件被引开成树杈状，由各个等级的故障事件作为枝或叶形成典型的故障树形式。通过对故障树的逐级分析，用排除法找出导致顶事件发生的最根本的原因。根据分析结果以及相关的故障事件，也可以定量地求出发生某些故障事件概率，这样维护人员解决故障是就有了方向性，也为保养维修人员制定预防故障的措施时提供了可靠的依据【VII】。在建立故障树的过程中，可以清楚地了解系统，罗列出薄弱环节，这些都可作为定性分析和定量计算的前提。要根据系统的结构和功能，分析得出显著影响装备技术性、经济性、可靠性和安全性的故障事件产生的全部可能的原因，从而可以采取相应的措施或者改进方法以提前降
37、低此类故障发生的概率。262故障树的建造及最小割集的作用表21故障树符号建树过程中，首先将故障事件作为顶事件的符号放在第一行居中，在顶事件的下边通过分支罗列出可能造成故障事件发生的最直接原因，用合适的符号罗列出来，作为第二行，两级之间用适当的逻辑门连接起来，如此层层深入，逐级剖析，直到罗列出引起系统或设备故障的全部最基本原因为止，这些基本原因作为底事件在树图的最低层，数量也最多。这样就算成功的建立了一棵故障树，可以看出在这棵树中，顶事件就像树根，中间事件作为节，而底事件则为叶，整个树是一颗倒置的树。故障树建造过程中使用的符号如表21所示，它包含不同权重的故障事件及逻辑门。这样看来，其实故障树分
38、析法中最重要的任务是找出底事件，即引起故障发生的最基本的原因，要尽量全面具体得罗列出来，这些底事件组成最小割集，最小割集所包含底事件的数目称为阶数，阶数越少的割集越重要，在低阶最小割集中出现的比高阶最小割集中出现的底事件重要，底事件有可能同时出现在不同的最小割集，出现次数越多则越重要。263故障树分析法在分析船舶液压设备故障时的优点使用故障树分析法分析船舶液压设备故障，对故障的解决、设备可靠性的提高具有重要的意义，用故障树分析法分析船舶液压设备故障的优点1有利于船舶维修人员在查找故障原因是做到准确、快速，从而提高船舶运行的安全性；2用排除法有利于提高维修人员的工作效率，减少维修人员的劳动强度；
39、3对每次故障原因的认真统计，可以定量地分析船舶液压设备中，由于某些基本部件问题引起整个系统发生故障的概率，有助于维护保养人员采取有针对的预防检修措施，将故障发生的可能性降到最低；4有助于公司机务管理部门对船舶液压设备进行可靠性分析，为公司制定相关的软件和硬件措施提供科学的依据，提高公司机务管理的实效性。3船舶液压舵机系统及其故障诊断31船舶液压舵机装置船舶典型液压系统中，最重要的液压系统应该为舵机系统。为了维持或改变航向和保证船舶操纵的机动性，船舶都装有舵机装置。船舶舵机装置一般有舵、舵机和控制系统等组成的。其中，舵用于产生船舶转动所需的水动力，舵机用于驱动舵的转动，而控制系统则是为了控制舵机
40、如何实现转舵。1舵是垂向地安装在螺旋桨后方的流线型板，它由舵轴和舵叶两部分组成。舵机通过舵轴驱动舵叶产生一定的舵角，在水流压力作用下，产生转船力矩，从而改变舰船的航向。舵一般可分为平衡舵、半平衡舵和不平衡舵3种类型。目前，船舶上广泛使用流线型空心结构的平衡舵。2舵机是驱动舵转动的机构，一般有机械舵机和电动液压舵机两种。目前船舶上常用电动液压舵机，这是因为液压传动得到的减速比和扭矩都较大，可以满足舵转舵速度和转舵扭矩的需求，而且尺寸和重量都比较小。3控制系统是舵角指令发送和控制舵角的系统，也称为自动驾驶仪。它能够根据舵角指令的要求，从驾驶台或指挥所对舵机进行遥控操作【VIII】。32船舶液压舵机
41、基本性能要求舵机是操纵船舶航向，保证船舶安全航行的重要设备之一。如果舵机发生故障，船舶将失去控制，这对于远离陆地海上作业的船舶来说是非常危险的是事情，可能导致不可想象的后果。作为船舶上最典型的液压系统，根据实际的需要，舵机在设计与制造时应满足下列要求【IX】。1工作可靠无论在任何航行状况下，船舶舵机都应该确保正常的工作性能，即使是在最大航速的时候，也要能够保证将舵转至最大舵角，而且有足够的转舵的速度。一般要求自一舷最大舵角35度转至另一舷最大舵角35度的时间在双机组工作时不超过15秒或在单机组工作时不超过30秒。2生命力强要求舵机能够在两个以上操纵部位进行操纵，并且能够迅速而且简便地相互转换。
42、并且要求舵机系统设置应急备用系统和各种安全设施。当船舶以半速但不小于7海里每小时航行时，备用动力（人力或者机械力）应能够使舵在60秒内从一舷15度转到另一舷15度。舵机在任何时候都不能失去其作用。3操作灵活和方便船舶液压舵机要求舵机能够在任何舵角下都能够立即投入工作，将舵及时准确地转至指令所指的舵角，并能在舵角指示器上显示出来。同时，为了能够限制舵角，使其不超过一定的规定范围，以防止损坏舵机设备，在舵转至最大舵角时，舵机应能够自动停止转舵。此外，船用液压舵机应该能够满足轻巧耐用，平稳工作，经济性高和便于维护管理等要求。尤其是现代船舶，随着吨位和航速的不断提高，要求舵机能够提供的转舵力矩也在不断
43、提高。液压舵机以其自身独特的优点，能够满足转舵负荷的要求，并能够很好地缓冲海浪对于舵叶的冲击力，因此液压舵机在船舶上的应用非常广泛。33船舶液压舵机的液压系统及其工作原理以下以25吨米舵机为例说明舵机的液压系统及工作原理该舵机采用电气控制系统进行操纵，具有自动和随动两种操纵方式并且设有应急手动操舵装置作为备用。其性能参数参见表31。图31所示为25吨米舵机液压系统的原理图。该系统采用单向定量泵与电液换向阀配合工作的闭式液压系统。从该图我们可以看出，其中两舵叶通过同一套拉杆机构与液压缸中的柱塞相连接。柱塞则可以在液压油缸当中左右自由移动。当右边油缸中通入工作压力油而左边液压油缸通回油时，柱塞便向
44、左移动，它带动舵叶向左舷转动，即所谓的左舵。反过来，如果系统左边的液压油缸通过表3125吨米舵机主要性能参数最大转舵力矩KNM电动液压操舵为245应急手动操舵为294舵角范围3535舵数2电动液压操舵从一舷35到另一舷35所需时间S单机组工作30双机组工作15应急手动操舵从一舷15到另一舷15所需时间S60主油路系统最高工作压力MPA125主油路安全阀调定压力MPA14压力油而右边的油缸通回油时，柱塞则会带动舵叶向右舷转动，即所谓的右舵。该系统由主油路系统、辅助油泵系统和应急手动操舵装置等组成。其中，主油路系统采用的是封闭式的液压系统，配备两套电动机定量柱塞泵机组，辅助油泵系统提供主油路系统所
45、需要的补油、冷却主油泵油并且提供电液换向阀的控制油压，也配置了两套电动机齿轮油泵机组。一般情况时，一套机组工作的同时，另外一套机组备用，当然两套机组也可以同时工作，则其转舵速度将加大一倍。一旦电气控制系统出现问题，可随时改用应急手动操舵装置进行应急操舵。1主油路系统主油泵、柱塞缸、电液换向阀和转舵机构组成主油路系统，属于闭式液压系统。舵机的电气控制系统是根据实际舵角与指令舵角之间的差值和极性控制电液换向阀右电磁铁通电、左电磁铁通电或者两个电磁铁都不通电来实现转右舵、转左舵或者保持舵角不变的。两个单作用的柱塞缸通过滑块17、中间传动轴15、以及同步拉杆16和舵柄8，去驱动两个舵轴转动，达到修正舵
46、角误差，实现自动或者是随动控制舵角的目的。主油泵采用的是定量轴向柱塞泵，在其排出口和吸入口之间有安全溢流阀。其调定压力为125MPA。主油泵的工作压力随转舵负载和转舵角度大小变化，最高工作压力则由该安全溢流阀限定在125MPA以下。系统中采用M型中位机能的三位四通电液换向阀作为控制转舵方向的电液换向阀。电液换向阀处于中位，是因为左右电磁阀均断电，此时是舵角达到指令舵角的情况。这时，两个柱塞刚封闭自锁，保持舵角位置不变，这是因为接液压缸的两个油口封闭。同时，电液换向阀的回油口与进油口旁通，主油泵因而卸载，能量消耗和油液发热都会减少。2辅助油泵系统由辅助油泵（齿轮泵）、溢流阀、滤油器、压力继电器储
47、油器、单向阀和油箱等组成辅助油泵系统，该系统是开式液压系统，每套电动机主油泵机组都配置一套电动机辅助油泵组。其主要功能是向主油路系统补油，供给主油泵的壳体冷却用油，并且供给电液换向阀的控制油压。两套辅助油泵共用一个油箱。3应急手动操舵装置该系统应急手动操舵装置是由两台手摇往复泵、三位四通M型中位机能的手动换向阀、四个单向阀和两个液控单向阀等组成的。在主油泵系统、辅助油泵机组或者电气控制系统失灵或者是断电的时候，可以用手动操舵装置进行转舵。图3125吨米舵机液压系统的原理图1主油泵；2辅助油泵；3集油器；4安全溢流阀；5定压溢流法；6电液换向阀；7定压继电器；8舵柄；9转舵油缸；10放气阀；11
48、安全溢流阀组；12手动柱塞泵；13手动换向阀；14双向液压阀；15中间传动轴；16同步拉杆机构；17滑块。4工作过程舵机工作时，可单机组工作，也可双机组工作。首先，启动辅助油泵建立油压，在压力继电器控制下主油泵机组投入运转。辅助泵供给的油压，一路供给给电液换向阀，一路给主油路供油，一路去冷却主油泵，另一路经低压溢流阀溢流回油箱，从而保证辅助油泵排出压力稳定。当船舶需要保持一定航向时，操作系统的指令舵角，实际舵角，偏差信号均为零，电液换向阀两侧电磁铁均断电，电液换向阀处于中位，主泵卸载两柱塞缸油路封闭，舵将被固定在零位舵角，船舶保持一定的航向。当船舶需要改变航向时，操纵系统发出转舵指令时，因为存
49、在偏差信号，使电液换向阀的一个电磁铁通电，如果假设是右电磁铁通电，电液换向阀换向到右位，主油泵供油给两个单作用柱塞泵进行转舵，直到舵角到达指令舵角位置，使偏差信号到达零为止。这时，两个电磁铁断电，电液换向阀回中，因此主泵卸载，舵保持在指令舵角位置上，船舶进行转向。当船舶接近要求的航向时，操纵系统发出回舵指令，这时将产生一个极性相反的偏差信号，电液换向阀的另一个电磁铁通电，换向阀换向到左位，这时舵将开始反转直到偏差信号消失为止。这时，指令与实际舵角均为零，两个电磁铁断电，电液换向阀回中，主泵卸载，主泵再次卸载，舵将被锁定在零位舵角，整个过程完成了一次操舵的过程。34液压舵机故障类型及分析判断以下是大中型船舶中广泛使用的电动液压舵机使用过程中出现的故障。341舵机不运动该故障的根本原因是主泵未向转舵机构供油或者转舵机构不能够回油，撞杆无往复运动。液压泵未向转舵机构供油的原因主要有以下几点1液压泵电动机电源断路，液压泵空转，主油路换向阀未换向，或转舵机构进回油路旁通。其中换向阀不换向和液压泵空转主要与操纵系统有关。2操纵油路的工作油压过低或者是建立不起来，远程操纵机构传动件的卡死或紧固件的松动、折断或者脱落，追随机构的储存弹簧张力太大或换向阀卡死，都会因变量机
