某輪,1978年10月Niigata Engineering Co. Ltd.建造,主機型號6MG40X,雙機分別通過離合器減速帶動雙調(diào)距槳,轉(zhuǎn)速400r/min,單機(6缸)功率4410KW,航速16 kn。
某日準備進某港,左調(diào)距槳故障,現(xiàn)象是:
•備車前,按要求檢查兩調(diào)距槳,機旁手動控制換向閥正倒車試驗均正常。
•備車,雙主機均正常。結(jié)合離合器,逐漸加至工作轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)到駕駛臺操縱。
•駕駛臺,在±5度的小角度試驗變螺距,左槳反應(yīng)遲鈍,但尚不影響使用。
•運轉(zhuǎn)約十分鐘后,左槳變螺距操作反應(yīng)越來越遲鈍,以至于最后失靈,不能操作。
由于船在航道內(nèi)不允許停車檢修,來不及查明原因,為防故障擴大,停左主機,只靠右主機進港。
1 調(diào)距槳動作原理
調(diào)距槳裝置,由帶轉(zhuǎn)葉機構(gòu)的調(diào)距槳、調(diào)距裝置、傳動軸系、液壓系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)等組成,通過液壓操縱系統(tǒng),控制液壓調(diào)距機構(gòu),改變槳葉的螺距角從而改變槳的螺距,實現(xiàn)換向和變速,機動性、操縱性和經(jīng)濟性好,對航行條件適應(yīng)性強,廣泛應(yīng)用于海洋工程輔助船、救助打撈船、消防船、挖泥船等機動性要求比較高的船舶[1]。
調(diào)距過程為:
①駕駛臺,通過操縱旋鈕,發(fā)出改變螺距的指令至控制單無。
②控制單無控制液壓系統(tǒng)電磁換向閥向相應(yīng)方向移動,動力油泵提供的液壓動力油經(jīng)換向閥、配油箱通到伺服油缸。
③液壓動力油推動伺服油缸內(nèi)的動力活塞以及與之相連的推拉桿,通過轉(zhuǎn)葉機構(gòu)把推拉桿的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變成槳葉的旋轉(zhuǎn)運動,改變槳葉的螺距角從而改變槳的螺距,并通過桿件傳遞到“螺距指示器”顯示。
④反饋機構(gòu),從“螺距指示器”采集實際螺距數(shù)據(jù)并反饋至控制單無;控制單無比較實際螺距與駕駛臺指令,繼續(xù)控制液壓系統(tǒng)電磁換向閥向相應(yīng)方向移動,直至實際螺距與駕駛臺指令一致,電磁換向閥恢復(fù)中位停止液壓油的進出,止回閥密封伺服油缸, (液體不可壓縮)穩(wěn)住螺距(即靜態(tài)穩(wěn)距) ,整個調(diào)距動作完成[1]。
2 原因分析
(1)到港后初步檢查
檢查確認操縱系統(tǒng)各相關(guān)電氣部件、液壓系統(tǒng)各相關(guān)閥件及各參數(shù)、傳動軸及軸承等均正常,且:
•停車狀態(tài),左槳換向試驗,基本正常;
•低轉(zhuǎn)速狀態(tài),左槳多次便螺距(換向和變速)試驗,基本正常。
但正常工作轉(zhuǎn)速,左槳換向和變速操縱失靈,無法改變槳葉的螺距角。懷疑螺旋槳外部障礙,請潛水員下水檢查,發(fā)現(xiàn)有少量漁網(wǎng),并無其他異常。
(2)臨時措施
鑒于當時船舶有任務(wù)且臨近塢修期,經(jīng)請示公司,定船回船籍港再檢修。針對左槳故障,采取臨時措施:
•機動用車時,低轉(zhuǎn)速運行;
•海上定速航行,螺距調(diào)到適當值后再提高轉(zhuǎn)速到正常工作轉(zhuǎn)速;
•當值人員密切關(guān)注左槳和左機運行狀態(tài),及時發(fā)現(xiàn)異常及時匯報,必要時先處理再匯報。
(3)塢修檢查
上塢后,與修方共同檢查,發(fā)現(xiàn):
•軸系,軸、軸承、軸管、人字架軸承等均正常。
•調(diào)距機構(gòu),配油軸、動力油缸、活塞及泊封等均正常。
•解體左槳,發(fā)現(xiàn)槳毅內(nèi)部腔室充滿了海水,潤滑脂極少且都已發(fā)黑變質(zhì)槳葉曲柄銷與其軸承表面腐蝕、偏磨明顯。
•槳葉壓蓋和槳葉軸上的。形圈擠壓破損,明顯小于該處的密封環(huán)槽,無密封作用。
由此判斷,故障原因是槳葉壓蓋和槳葉軸上的O形圈失效以致槳毅內(nèi)部腔室充滿海水,以致槳葉曲柄銷磨損摩擦力增大。
為驗證上述判斷,測量槳葉曲柄銷與其軸承,測量 部位參見圖1和圖2,測量值見表1。
從表1可知,槳葉曲柄銷與其軸承均有不同程度的磨損,槳葉2、3、4等的間隙均明顯超過極限值
本文所述故障的機理,是槳葉曲柄銷與其軸承之間,因槳葉壓蓋和槳葉軸上的O形圈失效導(dǎo)致海水進入,潤滑脂變質(zhì)潤滑不良,摩擦力增大,磨損加劇,配合間隙越來越大。摩擦力雖然隨配合間隙越來越大而減少但有限;而潤滑條件越來越差,摩擦力增大更多。故:
•低轉(zhuǎn)速時,槳葉受力較正常工作轉(zhuǎn)速小,驅(qū)動槳葉轉(zhuǎn)動所需力矩也小,故如本節(jié)“(1)到港后初步檢查” 所述,“多次變螺距(換向和變速)試驗,基本正常”;
•正常工作轉(zhuǎn)速時,槳葉受力較低轉(zhuǎn)速運行大,驅(qū)動槳葉轉(zhuǎn)動所需力矩也較大以致無法改變槳葉的螺距角,操縱失靈。
3 修理
槳葉曲柄銷,加工恢復(fù)原尺寸,軸承換新,使與其軸承之間的配合間隙達到規(guī)定要求。
槳葉壓蓋和槳葉軸上的O形密封圈,按照環(huán)槽尺寸換新,并處理槳葉壓蓋和槳葉軸的磨損表面。
組裝完畢,通過加油口對槳載內(nèi)部腔室作水壓密封試驗確保無泄漏后,加注足量潤滑脂,操縱試驗正常,塢修結(jié)束后使用至今未再發(fā)生同樣故障。
4 防范
4.1 日常運行管理
堅持日常保養(yǎng),保持運行監(jiān)測,及時發(fā)現(xiàn)異常及時報告,必要時先處理后報告。
(1)液壓系統(tǒng)和潤滑
•液壓油,按照說明書要求選用。
•濾器,定期清洗,保持油液潔凈。
•管系(含管路、閥件、油箱柜等) ,監(jiān)測油、水供應(yīng)、漏泄和油位。
•液壓油、潤滑油溫度,保持監(jiān)測,保證冷卻水壓力、溫度等正常,并定期清潔冷卻器,保證有效冷卻。
•舷外支撐軸承(即人字架軸承,通常水潤滑) ,保持監(jiān)測冷卻水壓力,保證水潤滑和沖洗表面泥沙[1]。
(2)運動件,保持運行監(jiān)測:
•潤滑情況。
•各道軸承跳動情況。
•有無異常震動和/或異響。
•螺距指示器,傳動滑塊磨損情況和潤滑脂情況(及時補充或更換) ,以保證其指示的準確性。
(3)操縱
•“螺距指示器”,調(diào)距槳使用前后檢查確認指針 在“0”位。若否,調(diào)節(jié)手動控制換向閥使其至“0”位。
•駕駛臺,注意瞭望,規(guī)避例如漁網(wǎng)、纜繩纏繞,以及水面漂浮物沖擊槳和軸系。
•駕駛臺,監(jiān)視螺旋槳附近水面有無油花。
4.2 定時檢修
設(shè)備和管系(含管路、閥件、油箱柜等) ,均應(yīng)按預(yù)防維修或視情維修的原則,制定包括責任人、項目、不同周期的不同檢修內(nèi)容和標準、相應(yīng)記錄、監(jiān)督等的檢修制度,定期或定時或視情檢修,以保證設(shè)備正常。
4.3 檢驗
螺旋槳和軸系,船級社規(guī)定需定期塢內(nèi)檢驗。
調(diào)距槳結(jié)構(gòu)復(fù)雜,內(nèi)部零部件多,應(yīng)利用塢修時機,全面檢修保養(yǎng)螺旋槳和軸系,消除已發(fā)現(xiàn)的隱患和故障,以保證下一次塢檢前船舶安全營運[3]。
參考文獻
1 《輪機管理》[M].張興芝主編.科學(xué)出版杜.
2 CPP SHAFTING OPERATING MANUAL.KAMOME PROPELLER CO. LTD[Z].
3 《中國船級社國內(nèi)航行海船入級規(guī)則》[Z].人民交通出版.
作者:張為連,馬強