某船主减速齿轮箱电动备用滑油泵启停故障处理

刘五合，王 鹏，韩浩然，曲俊国

(1.海装沈阳局，黑龙江 哈尔滨 150000；2.北部战区海军保障部直属保障队，山东 青岛 266000；3.中国船舶第七○三研究所，黑龙江 哈尔滨 150078)

某船采用燃气轮机/柴油机交替运行的双轴双桨柴燃联合动力装置。燃气轮机输入端在两调距桨轴内侧，齿轮箱的前端。巡航柴油机输入端在两调距内侧，齿轮箱后端。齿轮箱输出的功率通过轴系传到调距桨上，齿轮箱输出端设有主推力轴承，用来承受螺旋桨推力。

电动备用滑油泵是主减速齿轮装置的重要设备，是齿轮箱滑油系统的重要组成部分，也是滑油系统的动力源头，其位于滑油进主减速器的入口前。齿轮箱运转时，滑油系统持续工作，将滑油从油舱室吸入，输出给齿轮箱箱体。在船舶启动之前，启动电动备用滑油泵给主减速齿轮箱机组提供润滑油。当该船输出桨轴转速低于一定转速，或主减速齿轮箱滑油压力过低时，电动备用滑油泵会自动启动。同时，将压力信号及转速信号转换为电动备用滑油泵控制箱的电信号，电信号的输入控制着主接触器的自动开合，从而对电动备用滑油泵进行启停控制。

1 故障现象及勘验

2021年8月，某船在航行过程中，当主减速器输出转速低于一定转速时，出现主减速齿轮箱滑油压力报警现象。经检查发现电动备用滑油泵未启动，致使主减速齿轮箱供油系统未参与工作，造成滑油系统整体压力过低，出现报警现象。

通过分析，得出造成电动备用滑油泵未启动的原因有以下几点。

1)液压系统溢流阀损坏。对滑油系统的溢流阀进行拆卸检查，溢流阀内部元件完整，无破损。这样排除由于溢流阀破损造成溢流阀溢流量过大，致使电动备用滑油泵无法启动的可能性。

2)电动备用滑油泵电机损毁。对电动备用滑油泵电机进行检查，电机启动电流正常，电阻值在许用范围内，电机状态正常。排除了由于电机故障，导致电动备用滑油泵未启动的可能性。

3)电动备用滑油泵控制箱电器元件损坏。经现场检查，发现电控箱控制回路的熔断器烧坏。现场工程师使用万用表依次对电控箱内控制回路的所有元器件及线路进行检查，发现控制回路电压正常。在对主接触器检查过程中发现，接触器吸合线圈已烧黑，塑料固定架已经变形，接触器烧损线圈图见图1，其它元器件及线路均正常。由此可以初步判断故障原因是接触器的吸合线圈烧损，并引起电流过大导致熔断器烧坏，电动备用滑油泵控制接触器无法启动。现场服务工程师替换新的同型号接触器后，经通电试验，已工作正常。

图1 接触器烧损线圈图

2 故障原因分析

接触器破损，无法完成吸合作用，主要是接触器线圈烧坏所导致。线圈烧损的原因主要有4方面：设计原因、接线原因、控制回路电压过高或过低原因和接触器自身原因。

2.1 设计原因

此项目为系列船，同样的电气原理设计和接触器选型已经成功交付20余艘船，此接触器有中国船级社认证，满足船用条件，最高控制电机功率为90 kW，而备用滑油泵的功率为55 kW，所以电气原理设计和接触器选型错误可以排除。

2.2 接线原因

控制箱内接触器线圈(直流DC24 V)接线错误或者接线不牢靠会引起线圈损坏。此控制箱已经动力试航使用过多次，通过现场排查，不存在接线错误和接线不牢靠的现象，这个原因可以排除。

2.3 控制回路电压过高或过低原因

供电电压低会导致线圈烧坏，其原因是接触器线在磁铁不闭合条件下，线圈电感比较小。电压低导致磁铁闭合力不足，则铁芯的磁阻很大、电感阻抗很小，电流就会很大，导致线圈烧毁。此外，如果线圈接线端子上的控制电压偏高，线圈过度发热也可能导致其烧坏，电压越高，线圈烧坏所需的时间越短。

此控制箱为AC380 V供电，经过三相变压器降压至AC18.5 V，再通过三相整流得到直流24 V控制回路电压，也是接触器线圈控制电压，经现场排查控制回路电压始终保持在23.7～24.3 V之间(接触器吸合动作时并无瞬时压降波动)，同时线圈控制线路并不长，基本无线路压降，接触器线圈样本允许的动作工作电压为额定的0.8～1.1倍之间，也就是19.2～26.4 V，现控制电压完全满足要求。故电源电压过高或过低原因可以初步排除。

外部供电电压在动态航行过程中有无波动影响控制电压还需进一步监测。

2.4 接触器自身原因

1) 线圈制造不良或机械损伤、绝缘损坏。线圈制造不良，在使用过程中可导致线圈温升过高，漆包线容易融化，进而发生匝间短路，导致线圈烧坏。此外，在线圈制造、运输和安装过程中，碰撞或产品跌落造成漆包线与接线端子的连接处机械损伤，工作一段时间后，损伤处会烧断。由于该船已运行一段时间，并非新设备使用时出现故障，因此排除该故障原因。

2) 交流铁芯表面不平或去磁气隙过大。交流铁芯表面不平或去磁气隙过大也会导致磁铁闭合力不足，那么铁芯的磁阻很大、电感阻抗很小，电流就会很大，导致线圈烧毁。从现场检查情况看，交流铁芯表面平整，间隙在许用范围内，因此排除该故障原因。

3) 常闭联锁触头不释放。此接触器为直流操作的双线圈接触器，其工作原理是在接触器启动瞬间吸合线圈，并保持线圈同时投入工作。接触器吸合完成后，其辅助触点断开，吸合线圈断电，保持线圈继续带电工作，使接触器一直保持在吸合状态，接触器工作过程原理图见图2。吸合线圈功率为876 V·A，保持线圈功率为11 V·A。因常闭联锁触头熔焊或卡滞不释放而使吸合线圈始终投入工作，吸合线圈功率高导致过热使线圈烧坏。该种现象偶发性发生在运行一段时间的接触器上。

图2 接触器工作过程原理图

3 故障排除

1)接触器更换。对损坏一舷的电动备用滑油泵控制箱接触器进行更换。为预防另一舷有同样故障发生，对另一舷接触器同样进行更换，完成预防性修理。

2)线路保养。对电控箱内线路进行预紧，排除松动及接触不良等现象。

4 结束语

该船在修理后，进行了海上航行试验，电动备用滑油泵工作正常，在输出转速降低的过程中，电动备用滑油泵可完成自动启停动作，系统滑油压力正常，无报警现象。

为了避免该故障现象的再次发生，本次检修对主减速齿轮箱电控设备进行全面检查，对接触不良或电器老化部件进行更换。并对使用方进行相应培训，建议船舶航行过程尽量避免在额定启动转速上下来回调速，这样降低了电动备用滑油泵因短时间多频次的启动造成接触器损坏的概率。

该船在修理后，为同类型船舶的修理奠定了一些基础，并给予使用方一定的排查故障启示。若再发生类似故障，在确保机械系统无故障的前提下，应对电器件进行排查。首先，根据电气原理图排查故障，确定故障点。其次，如果主接触器线圈处已有DC24 V控制电压输入，接触器不吸合，确定为接触器本身损坏。在条件允许情况下，直接整体更换接触器。最后，如果没有备件或条件不允许，在接触器投入工作模式的情况下，可用螺丝刀直接压下接触器中间黑色运动结构，让接触器手动吸合，这时保持线圈带电工作，接触器会处于保持状态，从而使设备得以正常运行。