卢东庆，杨 枫，汪俊豪

(91878部队，广东 湛江 524031)

某船用主机调速器超温故障分析与排除

卢东庆，杨 枫，汪俊豪

(91878部队，广东 湛江 524031)

文章针对某船用主机在高负荷、连续运转过程中调速器温升异常的故障现象，通过对故障原因的定性分析，得出调速器存在设计安装缺陷的结论，并针对该故障原因进行了技术攻关，先后采用加装风冷系统和加装远程热交换系统2种处理措施。使用结果表明，加装远程热交换系统可以从根本上解决该船主机调速器超温故障问题，可为今后同类型设备故障的分析与排除提供借鉴。

调速器；超温故障；冷却系统；热交换系统

主机调速器属于船舶核心设备，其作用是将主机速度保持在某个标定转速或保持在某个转速区间或限定主机转速不超过某个阈值，以保证在船舶负荷变化时对主机起到有效地保护作用。其基本工作原理是通过执行反馈机构将输入信号放大并作用在调速器阀柱的动作，以改变主机喷油器的供油量，进而调节主机转速。按照其工作原理的不同可分为机械式、气动式、液压式、机械气动复合式、机械液压复合式和电子式等多种[1]，本文研究对象WOODWARD PG-300型调速器属于液压式调速器，其中推动调速器阀柱动作的是阀体内的液压油，其工作温度范围通常不超过85 ℃，极限工况下不超过90 ℃，如主机调速器长期处于超温工况工作会造成液压油品质急剧下降，传动润滑效果降低，更有甚者，当温度超过阈值，会造成调速器液压油扬沸，引起调速器故障甚至报废。

1 故障现象

上世纪90年代，由乌克兰引进了某型远洋综合油水补给船。引进之初该船处于未完工状态，1993年进行续建，完工后交付我部使用，然而由于乌方提供的设计图纸不完善、技术方案不明确等因素，在续建过程中有部分船舶技术装备没有达到最初的设计使用要求，为其后续任务的执行埋下了隐患。其中主机调速器设备即因为存在设计缺陷，造成主机在连续使用时调速器出现超温现象，其监测温度达到96 ℃，在极端工况下会发生调速器液压油扬沸，直接导致调速器运转故障，主机停车。

2 原因分析

一般来说，造成主机调速器超温故障的可能原因主要有如下4种[2-4]。

1)调速器与主机机型不匹配。即出现调速器选型不当，存在小马拉大车的情况，使得调速器长期处于超负荷运转工况，造成调速器温度异常升高。

2)使用液压油规格型号不符合标准。液压油在液压系统中除了起到能量传递作用外，大多数还兼有系统润滑、防腐、防锈、冷却等作用，因此，液压油的选择与其使用用途密切相关，特别在调速器等精密仪器中对于液压油的黏度、热稳定性、氧化安定性等都有特殊要求。

3)主机长期处于恶劣工况下运行。主机的工作环境与状态直接反应在调速器的动作上，如主机处于恶劣工况下运行，则势必造成调速器的工作处于超负荷状态，而当这种工况经常出现或持续时间过长时，容易引发调速器异常温升现象。

4)调速器缺少配套设备或安装调试不当，这种故障原因应该属于调速器的设计安装缺陷。

经过对该船故障现象的长期跟踪调研，该主机选用的WOODWARD PG-300型调速器与本船主机属于匹型配套设备，选用的液压油的各项参数指标均满足该调速器技术说明要求，同时在调研中发现，该船主机调速器超温故障不仅出现在主机恶劣工况下，在主机稳定运行时也会发生液压油温超过阈值报警的现象。综上所述，基本排除了可能造成主机调速器超温故障的前3种原因。

经查阅乌方原厂设计及对同型柴油机与调速器安装使用资料的收集整理，技术攻关小组发现该型调速器在匹配本船柴油主机时建议附加一套冷却设备，然而在续建过程中该建议被忽略了。说明该调速器超温故障应属于第4种原因，设计安装缺陷。

3 处理方法及效果

虽然故障原因找到了，但是在已有资料中对于冷却设备的选型、样式、布置方式等均未进行详细说明，在该船投入使用后，经过了多次加装、改装，如何在对现有装备改动最小的前提下为调速器设计加装一套冷却系统成为技术小组攻关的首要任务。

1)解决方案一，增加一套风冷系统，对调速器进行外部强制散热降温，该方案的构想源自于计算机主机散热结构。如图1所示，在调速器上部增加一个风冷出口，在调速器启动的同时开启风冷系统，通过加强调速器周边的空气流动，带走多余的热量，从而实现调速器工作温度的下降。

图1 调速器风冷系统

完成加装后，从实际工作的测试情况来看，方案一对于调速器温升异常这一故障的解决效果不明显。加装风冷系统后，调速器温升会有3～5 ℃左右的下降，然而其工作温度仍然超过了90 ℃，特别是船舶在低纬度地区航行时，受环境温度及机舱工作温度均偏高的影响，风冷效果进一步弱化。分析原因有2点：其一，调速器温升主要由内部液压油工作时产生的，单靠外部降温难以解决根本问题；其二，风冷系统受外部环境影响较大，当背景温度偏高时，会直接导致风冷效果的下降。

2)解决方案二，为主机调速器加装一套远程热交换系统，该方案构想源自于柴油机滑油冷却系统。如图2所示，调速器远程热交换系统，其冷却介质来自主机循环冷却滑油，热交换器冷却面积0.14 m2，冷却流量5.7 L/min，冷却介质温度≤60 ℃，管路系统压力要求为设计压力0.62 MPa，密性试验压力0.78 MPa，强度试验压力0.93 MPa，管路材质采用无缝钢管，垫片材料采用非石棉芳纶橡胶垫片。其工作原理如图3所示。

图2 调速器远程热交换系统

加装远程热交换系统后，调速器液压油可以得到主机冷却滑油的持续冷却，可实现从调速器内部对异常温升的消除作用。经试车试验显示，正常工况下调速器工作温度≤80 ℃，在低纬度地区恶劣海况连续航行时调速器工作温度≤85 ℃，彻底解决了调速器超温故障。

图3 主机调速器远程热交换系统原理图

4 结束语

通过对该船主机调速器超温故障的分析与最后进行的有效处理，可以总结的经验如下：由于技术封锁或其它原因，引进装备中部分存在设计及安装上的缺陷，同时在技术资料说明中有些重要信息缺失，造成部分装置设备在我方使用过程中不能充分发挥原有的设计指标，而这些技术问题需要在长期的工作使用中逐渐摸索积累，最终才能够解决。由本船主机调速器故障原因的分析和最终解决方案可以发现，该故障是设计建造中的遗留问题，而调速器超温现象在该船的使用中早已显现，只是在服役近20年后随着船龄增加、设备老化才更加突显出来，如果在历次的维修改造中能够对该故障现象进行更加积极的技术攻关，就可以尽早的恢复其技术状态，早日营运。

[1] 冯宁，杨柳涛，涂撰，等. 大功率低速柴油机电子调速器[J]. 中国航海，2012，35(1)：51-55.

[2] 鲍军晖，姚建树. 对船用主机调速器故障机理的探究[J]. 珠江水运，2005(8)：42-43.

[3] 王圣城. 船用柴油机调速器修理调试技术[J]. 中国修船，1995(4):24-25.

[4] 狄占元. 柴油发动机调速器故障分析[J]. 当代农机，2009(3)：58-59.

In view of the fault phenomenon of the temperaturerising of the governor during the high load and continuous operation of a marine main engine,through the qualitative analysis to the failure causes,it is concluded that the design of the governor is in accordance with the defect.Study on the reason of the fault,air coolant system and remote heat exchange system are intalled.The results show that the installation of remote heat exchange system can solve fundamentally over-temperature fault of governor of marine main engine，which provides reference for analysis and exclusion of some similar failure in the future.

governor;over-temperature fault;coolant system;heat exchange system

卢东庆(1964-)，男，湖北安陆人，高级工程师，大学本科，主要从事舰船机电设备监测与维修工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2016.06.009

2016-07-12