某轮侧推反馈系统故障处理实例

2022-08-03李治国

航海 2022年4期

关键词：滑杆主开关铜套

张静李治国

（交通运输部东海救助局，上海 200090）

0 引言

船舶侧推因其结构紧凑，系统复杂，故侧推的故障排查处理一直是船舶轮机人员颇为棘手的事。本文简要介绍该轮一台侧推反馈系统的故障处理过程，盼能给同行一点提示。

1 侧推器本体基本结构

某远洋拖船共配置2 台艏侧推和1 台艉侧推，均采用了某公司生产的NCT165 型侧推，是由电力驱动的液压伺服变距式侧推，单机功率680 kW，额定电流1 292 A，计算推力约为105 kN，其基本结构如下：

该型侧推由驱动电机、鼓形齿联轴器、侧推器本体、液压系统和电控系统五大部分组成，其中和本文重点相关的侧推器本体，则由圆筒体部件、驱动轴部件、桨轴部件、桨毂部件和配油器及反馈机构组成。电机通过鼓形齿联轴器带动驱动轴旋转，驱动轴通过一对螺旋伞齿轮驱动桨轴旋转，桨轴通过法兰螺栓和法兰销将扭矩传递到桨毂部件，最终带动固连在桨毂上的桨叶旋转，产生推力。桨毂部件由桨毂、桨叶及桨叶调距机构等组成，桨叶调距机构由伺服油缸和曲柄机构（导架、滑块和叶片盘根）组成。工作时，伺服油缸里的油推动导架做直线运动，通过曲柄机构驱动叶片旋转，从而带动桨叶旋转，改变桨叶的螺距。

2 故障现象

在一次离码头过程中，艏前侧推在操纵螺距过程中，向右操螺距到达60%时，电流从700 A 升到3 000 A 以上，直接导致侧推主开关跳闸。保持侧推主开关分闸状态，手动盘电机驱动轴，顺畅无卡阻。只开液压调距系统，在驾驶台遥控调整螺距，观察驾驶台控制面板上螺距指示表螺距变化，左0%～ 100%、右0%～50%螺距到位正常、跟随正常，右螺距50%以上时，螺距卡在右50%位置不动。

3 故障排查

3.1 根据故障现象及以往经验，在船轮机人员当即怀疑，该侧推右螺距约50%处，螺旋桨叶片与船体有异物卡阻或叶片根部缠绕异物，导致主开关跳闸，右螺距50%以上时无法到位。因船舶本航次需执行的任务对船舶机动性、操纵性的要求较高，必须要用到该侧推，故船长当即决定船舶回靠码头，本单位潜水员下水摸排并录像，该侧推水下部分清爽，桨叶完好无变形。

3.2 排除了外部原因，那显然是侧推本身的故障了。因该型侧推各系统较为复杂，为快速排查是否为电气遥控系统的故障，在机旁直接手动操纵侧推螺距控制电磁阀（见图1），观察机旁螺距指针指示（见图2），左0%～100%、右0%～50%机旁螺距指针指示正常，右螺距50%以上时，机旁螺距指针卡在约50%位置不动，故障现象和驾驶台遥控操纵螺距一致。故电气遥控系统故障的可能性基本可排除。

图1 按箭头方向按压电磁阀即可操纵螺距

图2 螺距机旁指示及桨角发生器

3.3 按照直接的思维，认为外部卡阻已排除，则侧推桨叶调距机构在右螺距50%位置内部有卡阻的可能性最大，并且认为，该侧推在左0%～100%、右0～50%螺距的范围内可以正常使用。因本航次任务原因，船长要求在码头上进行充分测试验证。再次送电测试该侧推，该侧推在左0%～100%、右0%～50%螺距的范围内运转正常，主电机电流正常，但只要螺距超过右50%后，侧推主电机电流就会缓慢增加直至主开关跳闸。根据船长经验判断，主开关跳闸前，该侧推的排出流和产生的侧向推力，远远超过螺距50%时的排出流和产生的侧向推力。比较其他的2 台正常的侧推在螺距右50%时的排出流和产生的侧向推力，验证了船长的这一说法。故直接说明，该侧推螺距命令超过右50%时，侧推的螺距并不是卡在右螺距50%位置，而是继续增大到右螺距最大位置，导致排出流和产生的侧向推力变大，电流增加，主开关跳闸。为验证这一推定，保持各侧推主开关分闸状态，只开液压调距系统，将3 台侧推的螺距都先放置在右45%的位置，再次请本单位潜水员下水观察、摄像，将各侧推螺距命令均推向右100%位置，观察各台侧推的桨叶转动情况基本一致。故也基本排除了该侧推桨叶调距机构在右螺距50%位置内部有卡阻和桨叶调距机构液压执行系统故障的可能性。

3.4 将外部异物卡阻、桨叶调距机构内部卡阻、桨叶调距机构液压执行系统、电气遥控系统的故障可能一一排除后，唯一可能导致侧推螺距在操纵时发生异常现象的，只能是桨叶螺距反馈系统的故障。而在机旁直接操纵侧推螺距控制电磁阀改变螺距，和桨叶螺距反馈系统并没有关系。再次送电测试船艏2 部侧推，均在机旁直接操纵侧推螺距控制电磁阀改变侧推螺距，在右螺距超过50%时，同样地点动电磁阀，2 部侧推主电机电流增加基本一致，船长观察外部排出流也基本一致，该故障侧推主电机电流也不会一直增加直至主开关跳闸，故该侧推的故障点，基本锁定为桨叶螺距反馈系统。

3.4.1 桨叶螺距反馈系统基本结构，见图2、图3，桨叶调距时，桨榖内部油管作水平运动，通过铰链带动反馈机构中的链条作直线运动，该运动最终被桨角发生器转化为电信号，通过控制系统显示出来。其中的核心器件电位计，为双层电位器，全部触电引出，一用一备，阻值5 kΩ，其他附件：滑杆、链条、链轮、弹簧等。

图3 桨叶螺距反馈系统基本结构图

3.4.2 排查桨角发生器。打开桨角发生器外部压盖，检查其接线正常，在螺距零位时，测量桨角发生器3 根线之间的电阻值，分别为2.5 kΩ、2.6 kΩ、5.1 kΩ，对比运行正常的侧推的桨角发生器的电阻值，均正常。可大致判断桨角发生器没有问题，其“0”位也正常，未偏移。打开链条桶上盖板，发现固定“0”位跑动的内六角螺栓的3 颗小内六角螺丝不见了（见图4）。对比其他2 部侧推，此固定螺栓在锁紧链条时，若过度用力上紧很容易导致3 颗小内六角螺丝滑牙，侧推使用时间较长后，会掉入链条桶内部。会不会3 颗小螺丝卡在链条、链轮、铰链的某一处（见图5），此时右螺距只能操到50%，其他螺距操纵正常。拿来油泵抽掉链条桶内的液压油，用内窥镜深入内部检查链条及铰链，未能找到这3 颗小螺丝。

图4 丢失的3 颗内六角小螺丝

图5 链条上下运动带动链轮旋转运动

3.4.3 排查滑杆铜套。因未找到故障点，继续拆检桨叶螺距反馈系统的其他部件。用自制专用工具松掉滑杆、弹簧上的螺母，取出弹簧，拿出外套管，松掉固定铜套的4 颗内六角螺丝，发现铜套与滑杆很不活络，难以退出。因滑杆和链条的连接在内部，很难直接拆除，故决定保持滑杆和链条的连接不拆除，直接拆除铜套，但铜套和套管的配合也很紧，最终使用拉马等工具才退出铜套。进一步检查发现铜套内的2 道密封“○”形圈外表毛糙，与滑杆咬合过紧（见图6），导致滑杆难以滑动，特别是在右螺距50%位置，滑杆上有一不是很明显的凸起点，但用很大的外力也难以推动滑杆在该位置继续运动。

图6 2 道“O”型圈

这也解释了该侧推的故障现象。当遥控的螺距命令超过右螺距50%时，滑杆被卡住不再运动，导致带动桨角发生器转动的链轮也不再转动，螺距反馈停留在右螺距50%位置，电气遥控未接收到螺距到位信号，命令液压执行系统继续加大螺距，导致侧推主电机电流越来越大，最终主开关跳闸。

4 故障解决

打磨掉滑杆上的凸起点，因船上无铜套内的“O”型圈备件，寻找到柴油发电机高压油管上的“O”型圈和该“O”型圈较类似，装上后滑杆在铜套内滑动顺畅。配好3 颗小内六角螺丝（如上图4），链条锁紧螺栓上紧。装复各部件，在螺距零位时，测量桨角发生器3 根线之间的电阻值，分别为2.5 kΩ、2.6 kΩ、5.1 kΩ，说明拆装链条、链轮的过程中，各部件的相对位置无移动。只开液压调距系统，在机旁手动操纵侧推螺距控制电磁阀，左0%～100%、右0%～100%螺距到位正常，驾驶台遥控操纵侧推螺距，到位、跟随均正常。送电测试该侧推，使用正常，故障解决。