某拖船主机调速器换装研究与实践

李岩峰，孟繁强

(1.92896部队保障部, 辽宁 旅顺 116018；2.4808工厂威海修船厂, 山东 威海 264200)

1 问题提出

某拖船主机为6300ZC柴油机，已累计工作8 747 h。中修进厂前主机存在空车时转速波动问题,修理中对可能造成柴油机转速波动的燃油系统及调速器作了重点检修。

修后进行系泊试验，主机及调速器按要求调整至最佳状态,空车200 r/min时，转速波动70～80 r/min；带负荷400 r/min(70%桨叶角)时，转速波动10～20 r/min。之后进行航行试验，主机转速400 r/min(20%～90%桨叶角)时，转速波动小于10 r/min。

HJB310-2005《海军舰艇6300型柴油机修理技术标准》对主机转速波动规定：带负荷运转在持续功率及持续转速时，转速的波动范围不超过15 r/min，对空车转速波动没有提出要求。按照此标准，主机试验结果符合要求。但由于该拖船使用比较特殊，使用条例规定主机需在空车200 r/min时暖机和便备，低速空车时，转速波动将严重影响主机正常使用。为此，我们在调查研究的基础上，提出并实施了主机调速器换装,圆满地解决了主机空车时转速波动问题。

2 转速波动问题调查

我国300系列柴油机有多个生产厂家，主要型号有6300和8300，分增压和非增压机型。该系列柴油机原配套调速器为YT170型，为一种全程式液压调速器，本船主机配的也是此型调速器。该调速器在结构上无刚性反馈机构，稳定调速率为0，其特点是调速灵敏度高，但转速稳定性较差，尤其是在空车时转速波动较大。根据修理经验，该型调速器使用时间越长，转速波动问题越严重，经过几次修理后，调速器只能达到带负荷时基本转速不波动，无法保证空车时转速不波动。HJB310-2005《海军舰艇6300型柴油机修理技术标准》之所以没对空车转速波动提出要求，也是基于此特点。

随着我国船舶柴油机的发展，300系列柴油机的这个问题得到了改进，就是将原配套的YT170型调速器改换为YT111G型调速器。YT111G型调速器也是一种全程式液压调速器，其增加了一套刚性反馈机构，实现了稳定调速率在一定范围内可调。通常情况下，调速器稳定调速率越大，稳定性越好，而灵敏度越差。增加刚性反馈机构实质上是牺牲了一定的灵敏度，来弥补其稳定性的不足。我们从调速器制造厂了解到，其后期生产的300系列柴油机，配套调速器均改型为YT111G型。也有的柴油机是在出厂后根据船东的要求作了换装。我们曾对2艘某型渔船8300主机调速器进行了换装，即把YT170型改为YT111G型，效果良好。

3 换装初步方案

对300系列柴油机调速器换装，需要做2方面的安装接口调整：一是底座和齿轮传动机构；二是操作拉杆部件和油量拉杆部件。齿轮传动机构需要调整齿轮传动比，适当提高调速器输入转速，因为YT111G型调速器的最低输入转速要比YT170型高一点。通过调研和分析，认为某厂换装方案比较完整，技术上比较可靠成熟，且有换装配件供应。因此决定本船主机按照此方案换装调速器，预期目标：各转速下空车转速波动低于20 r/min，带负荷时转速波动低于15 r/min。

1)方案具体内容。

(1) 换装所需配件。YT111G型调速器1台，调速器底座及传动伞齿轮1套，传动圆柱齿轮1只，传动伞齿轮1只，轴承座1套，调速器摇臂轴、缓冲筒及传动杠杆1套。

(2)换装主要工程。拆卸原有调速器、底座及传动装置；清洁并检查确认原安装位置完好；安装换装所需的齿轮传动各零件，检查传动圆柱齿轮齿隙在0.08～0.20 mm，传动伞齿轮齿隙在0.15～0.20 mm；安装调速器，用手柄摇动检查调速器灵活性；安装花键轴连接杆及缓冲筒，连接调整传动杠杆；安装后进行系泊和试验航行。

2)试验情况。换装后系泊试验，调速器稳定调速率调整在中间位置，针阀调整至最佳状态，主机空车200 r/min时，转速波动40～50 r/min ，油量拉杆有间歇性抖动现象，主机响声杂乱，调速器工作油压0.70 MPa，没达到规定的0.80 MPa；主机空车250 r/min时，转速波动约25 r/min，油量拉杆往复抖动均匀，主机工作响声正常，调速器工作油压0.80 MPa；主机空车300～400 r/min时，转速波动10 r/min左右，其它情况均正常。当主机从高速降速至200 r/min时，由于油温的升高，油压降至0.60 MPa，主机转速波动增大至约100 r/min。

3)换装存在的问题。从试验结果看，换装后主机在空车转速为250 r/min及以上时，转速波动情况基本符合要求，但空车转速为250 r/min以下时，转速波动没达到预期目标。另外，YT111G型调速器操作拉杆和油量拉杆与主机匹配稍有不足。

4)没达到预期目标的原因分析。从现象看，低速时调速器工作油压没达到规定值0.80 MPa，说明调速器输入转速偏低。YT111G型调速器说明书规定，其工作转速为600～1 500 r/min，工作油压0.75～0.85 MPa。原YT170型调速器与柴油机传动比是1∶2.6， YT111G型调速器传动比是1∶2.8。经计算，当主机转速200 r/min时，调速器输入转速560 r/min，没有达到其最低输入转速600 r/min的要求；当主机转速400 r/min时，调速器输入转速1 120 r/min，小于其最高输入转速1 500 r/min，符合要求。

由此得出，没达到预期目标的原因是主机低速时,调速器转速没达到规定的输入转速，工作油压不足，导致转速波动较大。上述情况并不说明该厂方案有问题，因为一般300系列柴油机启动转速设置在250 r/min或以上，工作转速设置在300～450 r/min，在这一转速区间调速器输入转速符合要求。而本船情况特殊, 其主机负载为变距桨，使用条例规定主机空车启动和空车暖机转速均为200 r/min，这才是问题所在。

4 换装改进方案

由于上述问题，主机调速器换装需要作出调整，有2个方案可选择：一是重新设计制作传动齿轮，将传动比从1∶2.8调整到1∶3.2～1∶3.6，输入转速可达到640～720 r/min,满足YT111G型调速器最低输入转速要求；二是重新选择满足相关要求的调速器。根据多年修理经验，经综合考虑技术可行性、工程量，以及修后保障等因素，认为改用TH-5型调速器能解决上述各种问题。

1)改用TH-5型调速器的可行性及优点。TH-5型调速器是YT111G型调速器的升级改进型，两者的结构、工作原理和技术参数基本一致，而且TH-5型调速器是军品，是专门为某系列船主机研发的调速器，不仅设计更加完善，性能和质量也更加可靠。TH-5型调速器工作转速范围380～1 140 r/min，如果仍保持传动比为1∶2.8，当主机转速 200 r/min 时，调速器输入转速560 r/min，大于最低输入转速380 r/min；当主机转速400 r/min时，调速器输入转速1 120 r/min，小于最高输入转速1 140 r/min，最低和最高转速均满足要求。两型调速器性能参数对比见表1。

表1 YT111G型和TH-5型调速器性能参数对比

在操纵拉杆和油量拉杆匹配方面，TH-5型调速器输入端花键轴位置位于调速器内侧上端，输出端花键轴位置位于调速器一侧下端，分属两侧(90°相邻两面)上下端，与主机原操纵控制部件连接和油泵齿条控制连接空间设计相符，不仅消除了空间上的相互干涉，而且提供了减小花键轴连接杆长度(缩短力臂)，增强其强度。

在换装工程量方面，在原换装YT111G型调速器基础上改进为TH-5型调速器，可仍使用YT111G型调速器的底座和传动齿轮等，仅需将TH-5型调速器传动轴更换为YT111G型调速器传动轴后即可安装。

在质量、可靠性和修后保障方面，工厂库存有充足的TH-5型调速器总成和备品备件，同时修理设备完善、修理经验丰富，可确保换装调速器质量稳定和性能可靠，并为其做全寿命保障服务。

2)换装改进方案的主要工程。拆卸YT111G型调速器，保留调速器传动机构和底座；将TH-5型调速器传动轴更换为YT111G型调速器传动轴，然后安装调速器，用手柄摇动检查调速器灵活性；操作拉杆部件和油量拉杆部件作相应调整和安装。安装后进行系泊和航行试验。

3)改进方案的试验及结果。码头系泊试验，主机调速器稳定调速率调整在中间位置，针阀调整至最佳状态，空车200 r/min时,转速波动15 r/min以内;空车300～400 r/min时,转速波动10 r/min以内。在各转速下带负荷(20%～80%桨叶角)运转，转速波动均在10 r/min以内。航行试验,主机带负荷(20%～80%桨叶角)400 r/min时，转速波动均在10 r/min以内。

上述试验结果完全达到预期目标，既符合本拖船使用要求，也符合海军修理技术标准的要求。

5 结束语

某拖船主机转速波动问题属于300系列柴油机的共性问题，将主机调速器由YT170型换装为YT111G型，是目前解决该系列柴油机转速波动问题的通用方法，并且有换装配件供应。但由于本拖船用途特殊，主机使用转速范围大，低速时输入转速不符合要求，因而低速空车时,转速波动没达到预期目标。然后进一步研究改用机芯与YT111G型调速器基本相同的军品TH-5型调速器，不但解决了输入转速匹配问题，而且与主机的操作系统和油量控制系统匹配更加顺畅，调速性能和质量更加可靠，修后保障更有保证，圆满地解决了本拖船主机空车转速波动问题。