西江流域船用液压舵机的探讨

西江流域船用液压舵机的探讨

李祥荣

广西梧州运龙港船机械制造有限公司

一、引言

本文通过分析西江流域的船用液压舵机的配置，对规范的实用性进行探讨。

二、西江流域的船用液压舵机常用配置

航行于西江流域的船舶主要为2000~5000吨的货船，其配套的液压舵机扭矩在30~75kN.m，常用配置如下图：

动力设备由一套主机泵组和一套电机泵组组成，常用主机泵组，电机泵组为备用。

操舵方式由正常操舵的液压转向器（八卦手轮）和备用电磁换向阀组成。

经过多年的使用，西江流域内河船舶的客户已经习惯采用液压转向器作为主操舵，液压转向器在有动力提供时作为换向阀，可以通过转动手轮的快慢来控制操舵时间及船舶转向的快慢。

这样的配置，是符合中国船级社《钢质内河船舶建造规范》（2016）和中华人民共和国海事局《船舶与海上设施法定检验规则内河船舶法定检验技术规则》要求的。

三、对规范中采用恒流泵的探讨

《钢质内河船舶建造规范》（2016）第二篇第9章甲板机械第1节操舵装置9.1.4.5：

"主机驱动的液压泵应采用恒流泵，否则应另设蓄压器或手动泵。"

笔者分析规范采用恒流泵，目的是为了使在主机怠速航行或靠岸，船舶掉头等情况时，操舵时间也不受影响，达到安全航行的目的。

然而，恒流泵有几个主要问题：

1、市场上的恒流泵主要是齿轮泵，大多数是为拖拉机转向系统设计的，排量最大20ml/r，船用液压舵机配套泵的排量在40~63ml/r左右，所以说恒流泵排量不够大，满足不了操舵时间要求。

2、根据规范，舵机配套液压泵必须持有CCS船检证书，而恒流齿轮泵没有船检证书。

3、市场上的恒流泵稳定流量范围较小，如20ml/r的齿轮泵，稳定流量在23.4-29.9L/min，无法满足主机转速在650-1500r/min转速范围。

4、使用恒流泵时，其多余的液压油通过油泵内部压油口重新排向吸油口，其压力损失增大了主机能耗，造成能源浪费。

四、用液压转向器操舵时的工况

液压转向器在有动力提供时作为换向阀，可以通过转动手轮的快慢来控制操舵时间及船舶转向的快慢。

没有动力供给时，液压转向器可以作为手动泵应急人力转向，对于小于16kN.m的液压舵机，尤其常用。但对于大一些的舵机，操纵的手柄力较大，尤其是在转舵角度大的时候，甚至扳不动手轮。

五、西江流域舵机的操舵习惯与主机泵的匹配

通常主机泵的配置：

船舶主机怠速时（主机转速600~750r/min），转舵时间（从一舷35°到另一舷30°）为18~19秒。

船舶正常航行时（主机转速1000~1200r/min），转舵时间为12~14秒。

额定主机转速时（主机转速1500r/min），转舵时间为9~10秒，此时一般通过转动手轮的快慢来控制操舵时间，使操舵时间在15-19秒。

六、规范与实际配置的冲突

1、虽然舵机的液压转向器可作为手动泵使用，但是舵角大的时候，操舵手柄力非常大，没有达到规范要求的目的。

2、规范中明确了不配恒流泵的主机泵组应设手动泵，但没有明确手动泵的操作手柄力，执行力度无法掌握。

3、配置了液压转向器的舵机，在使用过程中一直反映良好，得到用户的肯定。在船舶正常航行时能调节转舵时间快慢，在主机怠速的时候也能达到转舵时间符合规范要求。

4、当主机怠速运转，需要转舵时间快一些时，可以启动电机泵组辅助，与主机泵组一起运转，增加系统流量。

七、给规范研究所的建议。

规范中，操舵装置之9.1.4.5：

"主机驱动的液压泵应采用恒流泵，否则应另设蓄压器或手动泵。"

建议改为：

主机驱动的液压泵，除非能保证船舶在主机怠速时能保证操舵时间符合规范要求，且在船舶最大营运航速时，具备有效防止操舵时间过快的装置，否则应另设蓄压器或手动泵，手动泵的操舵手柄力一般不能大于160N.

八、结语

船舶舵机是一个比较特别的系统，关系着船舶航行的安全，在实际应用时，各种河流水域的不同特点又使之配置千变万化，如何在安全和经济，操作简便灵活上，我们的确值得去共同探讨和改进。