李 新，趙 旭，趙俊杰

（1.上海船舶設(shè)備研究所，上海 200031；2.寧波海事局，浙江 寧波 315000）

某船主推進(jìn)系統(tǒng)采用雙機(jī)雙調(diào)距槳[1-2]，每條槳均獨(dú)立配置一套箱式配油器和一套液壓站。近期該船在正常航行時(shí)，左槳開(kāi)始出現(xiàn)螺距角抖動(dòng)、無(wú)法穩(wěn)距的情況，隨著時(shí)間推移情況越來(lái)越嚴(yán)重。調(diào)距槳為國(guó)內(nèi)某設(shè)備廠生產(chǎn)，受船東委托，我所對(duì)該故障進(jìn)行檢測(cè)和處理。這種故障現(xiàn)象涉及的可能環(huán)節(jié)非常多，從液壓站到箱式配油器到內(nèi)外油管再到槳轂油缸、控制系統(tǒng)中的控制信號(hào)等，都需要逐一排查。制定科學(xué)詳細(xì)的故障排查方案后，按照方案逐步測(cè)試，最終鎖定故障點(diǎn)為配油器。首先更換配油器里的配油短軸、配油軸套和鎖止閥等，再進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試，最后通過(guò)系泊試驗(yàn)和航行試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，故障現(xiàn)象排除，調(diào)距槳系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。

1 主推進(jìn)系統(tǒng)組成及分析

本船主推進(jìn)系統(tǒng)為雙機(jī)雙槳型式，左右對(duì)稱(chēng)布置，左推進(jìn)系統(tǒng)布置示意圖如圖1 所示。主推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)備主要包括：柴油機(jī)、齒輪箱、高彈、調(diào)距槳系統(tǒng)（含箱式配油器、液壓站、聯(lián)軸器、中間軸、槳軸、槳轂、槳葉和艉管總成[3]等）。柴油機(jī)飛輪端經(jīng)主高彈性聯(lián)軸器連接齒輪箱輸入端，齒輪箱輸出端通過(guò)聯(lián)軸器與中間軸連接，中間軸與安裝在艉管中的槳軸連接，槳軸末端連接槳轂，槳轂上安裝有4 個(gè)可變螺距槳葉。調(diào)距槳系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)調(diào)距功能的主要機(jī)械部分包括箱式配油器、液壓站、內(nèi)油管和槳轂油缸等。

圖1 左推進(jìn)系統(tǒng)布置示意圖

2 故障排查及維修方案制定

船舶到達(dá)安全水域后，保持船舶行駛狀態(tài)，逐步進(jìn)行故障排查。

當(dāng)調(diào)距槳控制系統(tǒng)處于遙控模式下時(shí)，操作手柄發(fā)出正車(chē)指令，螺距角到達(dá)指令位置后，螺距無(wú)法正常穩(wěn)距，螺距指針在指令值位置出現(xiàn)異常抖動(dòng)，同時(shí)液壓站的換向電磁閥頻繁啟動(dòng)進(jìn)行糾偏。

當(dāng)處于本地控制模式下時(shí)，操作面板上的正車(chē)按鈕，讓螺距角到達(dá)50%正車(chē)滿行程位置，松開(kāi)按鈕，螺距角會(huì)快速轉(zhuǎn)動(dòng)到零螺距附近。在本地控制模式下，因沒(méi)有電控系統(tǒng)的自動(dòng)糾偏，螺距角出現(xiàn)大角度偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

在以上2 種控制模式下，液壓系統(tǒng)調(diào)距壓力基本在5.5 MPa，屬于正常值，調(diào)距時(shí)間滿足原來(lái)的設(shè)計(jì)要求，說(shuō)明控制系統(tǒng)和液壓站及控制閥組正常。然后下一步排查箱式配油器，對(duì)配油器A、B高壓工作油口分別進(jìn)行測(cè)試：A 油口高壓油為正車(chē)油，正車(chē)油推動(dòng)槳轂活塞到達(dá)正車(chē)止檔位后，測(cè)量配油器泄漏量為9.5 L/min。B 油口高壓油為倒車(chē)油，倒車(chē)油推動(dòng)槳轂活塞到達(dá)倒車(chē)止檔位后，測(cè)量配油器泄漏量為8.5 L/min，測(cè)量值均遠(yuǎn)超控制值5 L/min。而配油器泄漏量過(guò)大，就會(huì)造成跑螺距的故障。根據(jù)配油器的結(jié)構(gòu)和工作原理，進(jìn)一步分析泄漏量過(guò)大的原因：配油器內(nèi)部配油軸套的白合金軸承內(nèi)徑與配油短軸外徑之間，因?yàn)楫惓Ｄp而配合間隙變大，A、B 高壓油從間隙中的泄漏量隨之增大。螺距處于遙控控制模式下，當(dāng)高壓油泄漏量增大時(shí)，螺距角是無(wú)法保持在允許的誤差范圍內(nèi)的，控制系統(tǒng)隨之就會(huì)頻繁發(fā)出糾偏指令，產(chǎn)生的現(xiàn)象就是液壓站電磁閥頻繁啟停、螺距角異常來(lái)回抖動(dòng)；螺距處于本地控制模式下，當(dāng)高壓油泄漏量增大時(shí)，因?yàn)榇藭r(shí)沒(méi)有糾偏指令，螺距角就會(huì)出現(xiàn)大角度偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。這與以上2 種控制模式下測(cè)試的故障結(jié)果相吻合。

另外，通過(guò)觀察液壓站正、倒車(chē)壓力表，發(fā)現(xiàn)工作壓力波動(dòng)較大。引起壓力波動(dòng)的原因有多種，配油器中白合金軸承與配油短軸之間的壓力油異常泄漏就是其中的一種原因。

通過(guò)船員了解到，此船上半年剛剛完成塢修，槳轂油缸及內(nèi)油管里的所有密封件都進(jìn)行了更換，可以暫時(shí)排除槳轂油缸和內(nèi)油管泄漏的可能。

綜合以上情況，在排除控制系統(tǒng)、液壓站、槳轂油缸和內(nèi)油管后，故障點(diǎn)基本鎖定在配油器。故障排查結(jié)果出來(lái)后，經(jīng)過(guò)與船東溝通協(xié)調(diào)，綜合考慮零件的生產(chǎn)加工周期和停航成本等因素后，船東決定將這3 個(gè)零部件都提前生產(chǎn)加工。在制定維修方案時(shí)要注意：配油軸套、配油軸和鎖止閥需要定制生產(chǎn)，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，需要提前與船東溝通協(xié)調(diào)，做到生產(chǎn)加工與停航維修的無(wú)縫連接，避免產(chǎn)生不必要的停航損失。另外，拆卸過(guò)程中涉及的所有格萊圈、骨架油封和O型圈都要進(jìn)行更換。檢修流程圖如圖2所示。

圖2 檢修流程圖

3 箱式配油器總成

箱式配油器總成示意圖如圖3 所示，其主要組成部分包括箱體、鎖止閥、配油軸套、配油短軸、連接油管、A油口、B油口和螺距反饋等[4]。

圖3 箱式配油器總成示意圖

箱式配油器總成的工作原理：箱式配油器安裝在主機(jī)齒輪箱的前端。A油口分別連接液壓站的正車(chē)油口和軸系內(nèi)油管中的正車(chē)油路。B油口分別連接液壓站的倒車(chē)油口和軸系內(nèi)油管中的倒車(chē)油路。配油短軸與鎖止閥和軸系內(nèi)油管連接在一起，隨主軸系一起轉(zhuǎn)動(dòng)。配油軸套不隨軸系轉(zhuǎn)動(dòng)，但當(dāng)有調(diào)距動(dòng)作時(shí)，配油軸套、配油短軸和鎖止閥隨槳葉螺距的變化而一起沿著軸向產(chǎn)生位移，此位移通過(guò)連桿裝置傳遞到反饋裝置進(jìn)行信號(hào)傳遞和螺距指示。當(dāng)正車(chē)有調(diào)距動(dòng)作時(shí)，正車(chē)油路是高壓油，高壓油進(jìn)入槳轂油缸的同時(shí)也打開(kāi)鎖止閥，使低壓油路通過(guò)鎖止閥回油；當(dāng)調(diào)距動(dòng)作結(jié)束時(shí)，鎖止閥閥芯在復(fù)位彈簧作用下關(guān)閉回油油路，實(shí)現(xiàn)鎖螺距的功能。

4 配油器拆檢及備件更換

1）拆卸配油器總成。配油器總成的維修空間一般都比較小，需要提前規(guī)劃吊裝方案，有時(shí)可能需要提前設(shè)計(jì)制造工裝設(shè)備。

2）配油器重要部件更換。首先檢查配油軸套中的白合金軸承和配油短軸的外徑磨損情況。配油軸套實(shí)物圖如圖4所示，白合金軸承和配油短軸實(shí)物圖如圖5所示。

圖4 配油軸套實(shí)物圖

圖5 白合金軸承和配油短軸實(shí)物圖

從圖4、圖5 可以看出，配油軸套內(nèi)的白合金軸承磨損非常嚴(yán)重，有很深的凹痕，配油短軸外徑與其對(duì)應(yīng)的接觸面也有嚴(yán)重劃痕。分析原因是油品被污染，雜質(zhì)進(jìn)入接觸面，造成配油軸和白合金軸承的磨損。出現(xiàn)這么大的磨損后，正車(chē)油路與倒車(chē)油路，以及高壓油路與冷卻油路都會(huì)串通，油路串通就會(huì)出現(xiàn)正車(chē)螺距無(wú)法穩(wěn)定的情況。這種情況下，必須更換配油軸套和配油短軸。

3）更換連接油管中的所有油封。因?yàn)檫B接油管的活動(dòng)件是隨著調(diào)距動(dòng)作而運(yùn)動(dòng)的，存在正常的磨損。所以檢修時(shí)一般都要進(jìn)行更換，以確保其密封效果，更換連接油管中的所有油封實(shí)物圖如圖6所示。

圖6 更換連接油管中的所有油封實(shí)物圖

4）更換鎖止閥及測(cè)量軸跳動(dòng)量。鎖止閥生產(chǎn)加工完成后，在工廠內(nèi)一定要進(jìn)行測(cè)試試驗(yàn)，保證正車(chē)油口進(jìn)油壓力8 MPa 狀態(tài)下，30 min 內(nèi)壓降不得超過(guò)0.2 MPa。

安裝新的鎖止閥后，需要對(duì)配油軸進(jìn)行軸跳動(dòng)測(cè)量，保證軸外徑跳動(dòng)量不大于0.25 mm。

5）電氣整定。配油器總成安裝完成后，螺距反饋裝置的輸出信號(hào)要與電氣控制程序重新進(jìn)行整定。整定的目的是保證配油器維修后的螺距反饋信號(hào)與集控室和駕駛臺(tái)操作手柄的控制信號(hào)保持一致。電氣整定內(nèi)容主要包括零螺距角整定、最大正車(chē)整定和最大倒車(chē)螺距角整定。船舶航修時(shí)，不是一次整定就能滿足要求，需要在船舶試航時(shí)驗(yàn)證，仍不滿足要求時(shí)需要重新整定。

5 相關(guān)測(cè)試及試航工作

配油器總成安裝完畢并初步電氣整定后，按照表1進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)及檢查工作。

表1 相關(guān)試驗(yàn)及檢查工作

經(jīng)過(guò)以上測(cè)試工作后，又在岸邊進(jìn)行了系泊試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證遙控狀態(tài)下螺距控制的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，確保隨后船舶出航測(cè)試的安全。在航行試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)全正車(chē)及全倒車(chē)螺距整定值再次進(jìn)行確認(rèn)，同時(shí)對(duì)不同負(fù)荷情況下的調(diào)距時(shí)間進(jìn)行測(cè)試。在整個(gè)航行試驗(yàn)過(guò)程中，配油器不僅消除了原有故障，而且工作狀況穩(wěn)定，各項(xiàng)性能指標(biāo)良好。

6 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)某船調(diào)距槳螺距角抖動(dòng)、無(wú)法穩(wěn)距的情況，先制定故障排查方案，依照排查方案順利找到故障點(diǎn)后，再制定詳細(xì)科學(xué)的維修方案，維修過(guò)程中的關(guān)鍵點(diǎn)要嚴(yán)格把控，確保維修質(zhì)量。本文系統(tǒng)分析了箱式配油器維修的整個(gè)工作流程及關(guān)鍵點(diǎn)，并通過(guò)靜態(tài)測(cè)試、系泊試驗(yàn)及航行試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證和調(diào)整。某船航行至今日，配油器運(yùn)行穩(wěn)定，螺距角抖動(dòng)、無(wú)法穩(wěn)距的故障得到徹底解決。