潘躍幫

摘要：針對(duì)某輪主推進(jìn)器CPP頻繁發(fā)生卡阻，本文通過(guò)對(duì)其工作原理和故障分析，找到解決故障的方法，對(duì)我們排除類似故障，提高管理水平很有意義。

關(guān)鍵詞：PSV CPP 卡阻 動(dòng)力油缸 泄漏 導(dǎo)向桿 磨損 加工

0 引言

近海供應(yīng)船（Offshore Supply Vessel，OSV）大多采用可變螺距槳（Controllable Pitch Propeller，CPP）驅(qū)動(dòng)，來(lái)保障海工服務(wù)的機(jī)動(dòng)性、可靠性。OSV包括平臺(tái)供應(yīng)船（PSV）、三用工作船（AHTS）、海洋石油支持船、守護(hù)船（Stand Ship）、倒班船（Traffic Ship）等。

1 CPP裝置的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

PSV（Platform Supply Vessel）XX輪CPP型號(hào)是ALPHA公司的變距裝置，操縱信號(hào)單元是使用電子信號(hào)操縱直流電機(jī)（步進(jìn)馬達(dá)）并通過(guò)蝸輪蝸桿等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)配油滑閥。它的動(dòng)力油缸設(shè)在齒輪箱內(nèi)，通過(guò)長(zhǎng)推拉桿傳遞變距動(dòng)力到槳葉旋轉(zhuǎn)裝置。推拉桿同時(shí)也是反饋桿，每當(dāng)動(dòng)力活塞位移，推拉桿也會(huì)把位移反饋傳遞給配油滑閥，使配油口平衡。另外，反饋動(dòng)作通過(guò)一套鏈條鏈輪裝置傳遞給反饋電位器，使操縱指令得到平衡同時(shí)螺距得到指示。它的減速齒輪箱，也是ALPHA 原裝配套的，齒輪箱內(nèi)設(shè)有液壓離合器、動(dòng)力油缸、機(jī)帶齒輪泵兼作潤(rùn)滑油泵等部件（附齒輪箱內(nèi)部圖）。ALPHA 槳葉旋轉(zhuǎn)裝置原理上和其他產(chǎn)品并沒(méi)有什么不同，推拉桿連接十字頭，在槳轂內(nèi)十字頭的往復(fù)動(dòng)作通過(guò)一套滑塊、曲柄推力盤再傳遞給槳葉，也就產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)位移，就完成了變距動(dòng)作。

2 故障現(xiàn)象及處理

XX輪2012年4月2日在工地作業(yè)期間，右CPP在正車30%左右時(shí)發(fā)生卡阻。此時(shí)，CPP伺服油壓為35bar，設(shè)定油壓為30bar，脫開離合器后螺距回零，變距正常，再次合上離合器，操縱CPP偶爾發(fā)生卡阻，有時(shí)在其他位置也會(huì)發(fā)生。根據(jù)輪機(jī)長(zhǎng)描述：要求船舶在停止作業(yè)后做了如下檢查和試驗(yàn)，當(dāng)發(fā)生卡阻時(shí)檢查步進(jìn)馬達(dá)是否動(dòng)作，再將其轉(zhuǎn)為應(yīng)急操縱系統(tǒng)，用按鈕操縱螺距是否動(dòng)作，并檢查油壓。經(jīng)確認(rèn)在卡阻時(shí)步進(jìn)馬達(dá)已經(jīng)動(dòng)作，而將其轉(zhuǎn)為應(yīng)急操縱，螺距還是不能動(dòng)作，此時(shí)油壓35bar。開動(dòng)CPP備用泵使2臺(tái)泵并聯(lián)工作，油壓38bar，螺距動(dòng)作正常，變距時(shí)最高油壓達(dá)42bar。在作業(yè)期間，兩臺(tái)泵并聯(lián)工作，維持運(yùn)行至進(jìn)港。進(jìn)港后，在調(diào)壓閥上安裝控制油壓表，螺距在零位時(shí)，控制油壓表和伺服油壓均為30bar，正常。變距試驗(yàn)時(shí)，控制油壓10bar，伺服油壓35bar，當(dāng)螺距達(dá)到給定位置時(shí)，兩個(gè)油壓表均為30bar，控制及變距油壓變化正常，但是液壓系統(tǒng)振動(dòng)較大。打開左右齒輪箱道門檢查油管、連接桿等正常，但發(fā)現(xiàn)滑閥兩端油流量左右車有所差別，拉桿處有明顯的磨痕，但泄漏量較少。將背壓閥左右交換試驗(yàn)，無(wú)變化，再將調(diào)壓閥交換，將左車調(diào)壓閥裝在右車后試驗(yàn)，油流量與左車相近。拆解右車調(diào)壓閥，密封‘O令，發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重老化，主閥和控制閥閥芯狀況良好。所有閥體及閥芯上的節(jié)流孔檢查、疏通，無(wú)任何異常，閥體有少量偏磨。換新‘O令后組裝，并裝入左齒輪箱，啟動(dòng)油泵檢查，滑閥兩端的油流量左右車基本相同，離港進(jìn)行左右車變距試驗(yàn)，左車正常，右車有卡阻，卡阻時(shí)步進(jìn)馬達(dá)已動(dòng)作，控制油壓10bar，伺服油壓35bar，但螺距未動(dòng)作，啟動(dòng)備用泵，油壓40bar，螺距回零，液壓系統(tǒng)劇烈振動(dòng)。關(guān)閉備用泵，調(diào)高設(shè)定油壓至38bar，液壓系統(tǒng)仍然劇烈振動(dòng)，該車已無(wú)法正常操作。

4月11日進(jìn)XX船廠船塢，解體螺旋槳轂進(jìn)行檢查修理（右尾軸檢驗(yàn)）。進(jìn)塢后，在塢內(nèi)進(jìn)行變距試驗(yàn)，螺距動(dòng)作極不平穩(wěn)，在槳轂內(nèi)可聽(tīng)到較大的摩擦聲。打開后端蓋，槳轂內(nèi)已無(wú)潤(rùn)滑脂，全部充滿海水。抽出尾軸，解體槳轂，測(cè)量轉(zhuǎn)盤與槳轂間隙，NO.2葉片最大處為0.22mm。測(cè)量其推力間隙為0.26mm，偏大，但磨損均勻。測(cè)量滑槽與滑塊之間的間隙最大的NO.3葉片為0.24mm，測(cè)量曲柄銷與滑塊孔的間隙，NO.3葉片最大為0.42mm，間隙偏大，但尚可使用。拆除原來(lái)封死的悶頭，恢復(fù)滑油潤(rùn)滑，清除拉桿孔中的所有潤(rùn)滑脂，換新槳轂密封件，按序裝妥，手拉葫蘆轉(zhuǎn)動(dòng)試驗(yàn)正常，0.3bar氣壓試驗(yàn)查漏正常。裝入艉軸，壓油，變距試驗(yàn)，槳葉動(dòng)作平穩(wěn)，無(wú)任何摩擦聲，出塢后在港內(nèi)進(jìn)行變距試驗(yàn)30分鐘，螺距動(dòng)作平穩(wěn)，液壓系統(tǒng)振動(dòng)明顯變小。返回XX港，將油壓調(diào)整為正常油壓31bar，試驗(yàn)正常。

4月17日0：00，從XX石油基地開航去XX工地，開航后，左右主機(jī)一切正常，直到3：30左右，輪機(jī)長(zhǎng)接到駕駛臺(tái)通知，右主機(jī)螺距有卡阻，此時(shí)集控室操縱手柄旁的液晶面板上顯示油門刻度為13格，螺距為1格。通知駕駛臺(tái)做正、倒車變距試驗(yàn)，但螺距沒(méi)有動(dòng)作，此時(shí)油壓為35bar。由于當(dāng)時(shí)船舶航行于XX水道，不能進(jìn)一步進(jìn)行試車，故單機(jī)繼續(xù)航行。05：00駛出XX水道，停右主機(jī)，打開齒輪箱道門，啟動(dòng)CPP備用泵，駕駛臺(tái)多次操縱CPP，在機(jī)旁觀察，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部推拉桿活動(dòng)，滑油流量，管路震動(dòng)等，情況正常，CPP油壓為32bar，壓力也正常。啟動(dòng)主機(jī)，合上離合器，變距操縱試驗(yàn)一切正常（重新調(diào)整油壓至35bar）。07：30繼續(xù)航行前往XX工地。航行途中發(fā)生海損，左螺旋槳纏繞漁網(wǎng)，故單機(jī)返回XX港，并于24日進(jìn)XX船廠進(jìn)行海損修理，同時(shí)換新右主機(jī)換向滑閥，拆除步進(jìn)馬達(dá)，打開道門，拆除連接桿和油管，拆出換向滑閥換新，解體滑閥，狀況良好。進(jìn)一步檢查其泄漏情況，接妥臨時(shí)管路，啟動(dòng)備用泵，動(dòng)力活塞移至極限位置，觀察回油管油量情況，發(fā)現(xiàn)仍有大量的回油，調(diào)換油管，將動(dòng)力活塞移至另一極限位置，另一根回油管還是有大量的回油，決定訂購(gòu)動(dòng)力活塞配油滑套。

5月30日，由XX船廠維修人員上船換新閥套，拆除前端油管，拆除前端蓋，解除電位器連接鋼絲并做妥記號(hào)。拆除油管及閥套固定蓋，拆出滑套檢查，狀況良好，換新閥套后裝妥。裝復(fù)后，發(fā)現(xiàn)螺距指示在正車100%，測(cè)量拉桿長(zhǎng)度以確認(rèn)實(shí)際螺距在零位，重新脫開電位器連接鋼絲，調(diào)整電位器約50°角至指示為零位。啟動(dòng)油泵，變距試驗(yàn)正常，啟動(dòng)主機(jī)，離合器不能合上。由于轉(zhuǎn)動(dòng)50°角以后，離合器的零位保護(hù)微動(dòng)開關(guān)斷開，無(wú)法合上離合器，重新測(cè)量拉桿長(zhǎng)度，再次確認(rèn)實(shí)際螺距在零位，短接離合器零位保護(hù)，合上離合器。根據(jù)纜繩情況和船艉水花重新調(diào)整零位，并在操作中合上離合器之前一定要確認(rèn)CPP指示在零位。endprint

7月17日，從XX石油基地開航前往XX工地途中，船舶航行于XX水道，航速10節(jié)，為避碰將雙車CPP回零。在航速減到6節(jié)時(shí)再將CPP操縱至70%螺距，左車正常，右車一直在零位。船長(zhǎng)通知機(jī)艙，機(jī)艙啟動(dòng)備用泵，油壓40bar，但螺距還是不能動(dòng)作，始終在零位，考慮到水道航行安全，將右CPP操縱手柄放回零位，單車航行至安全水域，無(wú)航速試驗(yàn)操縱右CPP動(dòng)作正常，當(dāng)達(dá)到一定航速后，將CPP放至零位，再往正車方向操縱，CPP不能動(dòng)作，船舶返航XX港。進(jìn)行航行試驗(yàn)，在無(wú)航速時(shí)，用手動(dòng)和聯(lián)合操縱右CPP動(dòng)作均正常，當(dāng)航速達(dá)到5海里時(shí)，將手柄回零，再操縱正車方向，螺距不能動(dòng)作，再往倒車方向操縱，螺距動(dòng)作正常，再將手柄回零，螺距在倒車位置不能回零，脫開離合器，螺距回零，降速后重新合上離合器，再將航速加到5海里以上，將手柄回到正車10%，再往正車方向操縱，動(dòng)作正常。再將手柄回零，航速降至3海里，再往正車方向操縱，動(dòng)作正常。無(wú)論螺距實(shí)際是否動(dòng)作，觀察步進(jìn)馬達(dá)的動(dòng)作與手柄的位置具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，屬正常。當(dāng)航速達(dá)到5海里以上時(shí)，脫開步進(jìn)馬達(dá)與換向滑的連接肖，手動(dòng)向正車方向操縱滑閥，螺距不能動(dòng)作。

3 故障分析

CPP卡滯原因很多，大致可從以下幾方面來(lái)分析：

（1）電器控制系統(tǒng)故障；

（2）液壓閥件故障；

（3）配油滑閥、配油環(huán)磨損泄漏故障；

（4）槳轂內(nèi)部滑塊、槳葉、推力盤等磨損間隙過(guò)大；

（5）動(dòng)力缸內(nèi)部泄漏造成卡阻

船舶在4月初發(fā)生卡阻至7月對(duì)其電器控制系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)，特別是液壓系統(tǒng)的所有閥件都做了換新或交換處理，槳轂解體，恢復(fù)滑油潤(rùn)滑；通過(guò)以上的一一故障排除，現(xiàn)在指向已很明確，就是動(dòng)力油缸內(nèi)部泄漏造成卡阻。

4 故障排除

返航XX港于7月20日前往XX船廠，拆解右齒輪箱，打開動(dòng)力油缸，檢查發(fā)現(xiàn)油缸磨損1.6 mm，活塞兩根導(dǎo)向桿磨損1.2 mm。動(dòng)力活塞兩側(cè)的壓力油通過(guò)活塞導(dǎo)向桿的環(huán)形腔相互旁通，造成壓力油的流量損失，并導(dǎo)致動(dòng)力活塞移動(dòng)時(shí)的背壓較大，在有負(fù)載時(shí)，動(dòng)力活塞不能移動(dòng)，螺距卡阻。換新活塞環(huán)，導(dǎo)向桿重新加工，活塞孔與導(dǎo)向桿間隙小于0.02mm，油缸磨順后活塞轉(zhuǎn)180°安裝以錯(cuò)開活塞桿和銅布司的磨損，動(dòng)力油缸裝妥后用4bar的壓縮空氣試驗(yàn)，動(dòng)力活塞移動(dòng)順暢，在塢內(nèi)調(diào)整CPP零位。手柄放在零位，步進(jìn)馬達(dá)和換向滑閥在零位，實(shí)際槳葉在零位，指示在零位，油壓調(diào)整為30bar。變距試驗(yàn)正常，出塢后，航行時(shí)進(jìn)行變距試驗(yàn)，動(dòng)作正常，而且齒輪箱軸承滑油壓力波動(dòng)明顯減小且無(wú)液壓振動(dòng)。在工地作業(yè)期間，CPP操縱時(shí)一切正常。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)這次故障的排除，我們做一些查找CPP故障的總結(jié)：

（1）主機(jī)不啟動(dòng)，開啟CPP油泵，正倒車操縱觀察螺距反應(yīng)速度和CPP油壓。

（2）有條件的話打開CPP齒輪箱檢查孔蓋，觀察推拉桿實(shí)際動(dòng)作狀況，并檢查配油閥、滑閥或配油環(huán)等動(dòng)作及泄漏情況。

（3）駕駛臺(tái)、機(jī)艙控制室操縱轉(zhuǎn)換，及在機(jī)旁脫開步進(jìn)馬達(dá)或伺服小油缸等與操作滑閥連接銷，手動(dòng)操控滑閥，觀察螺距反應(yīng)速度和CPP油壓。以此判斷區(qū)分故障所在。

（4）起動(dòng)主機(jī)試航，正倒車操縱觀察螺距反應(yīng)速度和CPP油壓；同時(shí)可起動(dòng)備用油泵，兩臺(tái)泵同時(shí)工作增大供應(yīng)量，記錄螺距反應(yīng)時(shí)間與一臺(tái)泵工作時(shí)相比較。

（5）在船舶具有一定航速時(shí)，操控CPP回零、再進(jìn)倒車，觀察螺距反應(yīng)情況及油壓變化情況。

（6）最重要的是我們應(yīng)該做好預(yù)防性修理。endprint