船舶液压设备故障树分析优化

1.概述

随着船舶自动化及集成化程度的提高，液压传动技术已广泛应用于现代船舶之中，这使得船舶设备的可靠性及安全性得到极大提高，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。当设备及系统出现故障时，尽快找到故障发生的原因，是解决问题的关键。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。

故障树分析法的一个主要任务就是寻找故障树的全部最小割集，最小割集所包含底事件的数目称为阶数，阶数越小的最小割集越重要，在低阶最小割集中出现的底事件比高阶最小割集中出现的底事件重要，在不同最小割集中重复出现次数越多的底事件越重要。

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有以下优点：

1）有利于船舶维修人员准确、快速地查找故障的基本原因，提高船舶的安全性。

2）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。

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性的预防检修措施，将故障的苗头消灭在萌芽之中，提高液压设备的可靠性。

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措施（如缩短检修周期等）和硬件措施（如订购高质量的备件等）提供科学的依据，确保船舶设备运行安全可靠。

2.液压舵机单边满舵无法回舵故障树实例分析

“SC”轮为液压阀控型、双撞杆式舵机，该轮在航行中突然出现舵机停在右满舵位置无法回中的紧急状况。此时，值班驾驶员马上将舵机切换到另一台备用舵机并紧急停车，由于应急措施得当，并未出现严重的船舶安全事故。针对这一故障，应用故障树的分析法结合现场设备的运行状况，可以很容易地找出故障的基本原因（最小割集），据此分析，采取必要的维护保养措施，尽量减少此类事故的发生，确保船舶的航行安全。根据故障树分析原理自上而下分解，建造如图4-6所示的故障树。

图4-6 舵机单边满舵无法回舵故障树

根据所建的故障树自下而上查找并分析产生本次故障的原因，也就是通过对故障树中最小割集进行分析，找出造成此次故障最有可能的原因（最小割集），为故障的正确、快速解决提供方向。舵机单边满舵无法回舵这一故障现象的原因可分由三个中间事件引起，现进行如下分析：

1）电气控制系统因素。控制线路损坏、驾驶台或舵机房操舵电位器出现故障以及舵机换向控制阀电磁线圈损坏，这三个问题都会引起舵机无法回舵。然而，在出现故障时，驾驶员紧急切换到另一组备用舵机装置时，舵机正常使用，则可以排除控制线路损坏、驾驶台或舵机房操舵电位器出现故障的问题。通过测量电磁线圈的电阻值，两边的电阻值都在说明书范围内，也排除了舵机换向控制阀电磁线圈损坏这种可能。

2）机械因素。舵叶、舵柱卡阻以及舵柱轴承的损坏将会引起舵机无法回舵，但是，倘若是这两个原因引起的故障，液压泵会产生非常大的压力，同时液压泵也会发出较大的声响，但并未出现这一现象，故可以排除这种可能。(www.xing528.com)

3）液压系统因素。根据图4-6所示故障树，可以从引起液压泵故障的三个底事件进行查找，包括液压泵柱塞偶件磨损、旋转缸体磨损及安全阀泄漏都有可能引起舵机故障，但液压泵驱动马达运行电流并未出现异常，可以排除这种可能。

从引起阀件故障的三个底事件分析，换向阀滑芯或导套磨损、换向阀回中复位弹簧的损坏以及专用液压阀件磨损都会引起此次故障的发生，它们是本次故障最为可能、最为重要的查找方向。

液压油油温升高或油中混入空气会加快液压油的氧化变质，引起液压油污染，造成液压系统的故障，“SC”轮舵机循环油柜由于采用自然风冷，运行过程中油温都保持较高，容易加快油液变质，造成油液污染。因此，油液变质也是重点查找方向。

这样，通过故障树的建造，按照所建的故障树进行分析，再结合液压设备的现场使用情况及特点，可以缩小查找故障基本原因（最小割集）的范围，集中分析最有可能的原因，采取相应的检修措施来解决问题，节省了大量的人力物力。根据分析，“SC”轮舵机单边满舵无法回舵就是由于换向阀右侧复位回中弹簧碎性断裂，致使碎金属磨屑进入液控专用阀，导致阀芯与阀座磨损卡死无法复位回中造成的。

3.锚机液压马达运行速度过慢且无力故障树分析

某轮液压锚机为日本三菱公司制造的一种液压锚机，它通过手动三位四通阀控制换向操作，采用轴向变向变量泵作为主液压泵。

（1）概述 在某锚地起锚开航时，水手长发现锚机的起锚速度慢且无力，液压泵发出的噪声较大，在采取适当的应急措施及现场处理后，最终锚慢慢地被收回。根据故障树分析原理，自上而下建造了如图4-7所示故障树。

图4-7 锚机液压马达慢且无力故阵树

（2）机械因素 锚机转轴卡阻及转轴轴承的损坏都会引起机械故障，进而造成锚机液压马达运行速度过慢，但倘若是这一原因引起故障势必会产生很大的摩擦声响，轴承部位会产生大量的热量；同时，液压泵的出口油压也会增大。通过对上述部位的逐一检查并未出现这些现象，故可以排除这一可能。

（3）液压系统因素 如果是换向阀故障或液压泵问题，肯定会引起主油路液压油的供油流量及压力变化，但通过将液压泵与换向阀转换到另一组备用阀及液压泵组时，也出现上述问题。在常规的使用环境下，两套装置同时出现相似故障的可能性较小，因此，查找原因时可以先从其他因素查起。

倘若是液压马达本身活塞连杆机构泄漏、轴承磨损卡阻及液压马达内部泄漏造成此次故障，那么，在转换到另一组备用液压马达时，也出现同样的问题，同前述一样的观点，两台液压马达同时出现故障的几率较小。液压油中混入大量空气及油液氧化变质造成液压油污染也会引起这种故障现象。出现故障后，检修人员从液压泵出口放气阀处放出不少带有泡状的油液，释放出的液压油发黑且有臭味，因此，这种底事件是本次故障的重点查找方向。在分清本次故障原因的查找主次之后，通过认真地对整个锚机系统及液压管路进行检查，发现在液压泵进口同甲板钢板相连的一处液压油管破漏，同时，液压循环柜由于没有设置冷却装置，且长期处于封闭、缺少通风的环境中，易造成油液的变质。最后检修人员更换了整个系统的液压油，彻底排空了系统内空气，系统恢复正常运行，这说明液压油中混入大量空气及油液氧化变质是造成此次故障的原因。

4.小结

采用故障树分析法分析船舶液压设备故障时，在分析过程中建造液压设备某种故障的故障树，并利用所建造的故障树进行分析、寻找引起故障的基本原因（最小割集），不仅能为维护检修人员提供准确、快速的故障检修方案，而且有利于减少船舶检修人员的劳动强度，提高工作效率，对液压设备使用可靠性的提高具有重要的意义。