张铭

（中国石化海洋石油工程有限公司上海船舶分公司，上海 201208）

某轮为一艘老年船舶，船舶推进器采取可调螺距螺旋桨（CPP）。该轮从营运以来，螺距控制系统经常出现故障，严重影响船舶正常营运和安全生产。

1 某轮螺距液压系统概况

某轮采用定速变螺距系统。变距桨结构形式为推拉杆式，其螺距动力油缸布置在齿轮箱传动齿轮内（齿轮箱厂家：Lohmann & Stolterfoht GmbH，齿轮箱型号：GVA 1250 V），图1 为该轮的螺距液压原理图。

图1 变螺距液压原理图

该液压系统中机带螺距泵（1）为双联泵，备用螺距泵（2）也是双联泵，与机带螺距泵并联，管路上有单向阀（4），防止液压油倒流至泵内，造成泵的损坏。

螺距液压系统工作时，齿轮箱油底壳内的液压油，通过螺距泵（双联泵）泵出的液压油分成两部分，一台泵供齿轮箱润滑，另外一台泵提供主液压油路系统和伺服液压系统。

（1）齿轮箱润滑部分。来自螺距泵泵出的润滑油，经过经过双联滤器（3C）、冷却器(12)，对齿轮箱齿轮各个轴承点进行润滑、冷却清洁；另外经过减压阀(14)，减压至2.5bar，对齿轮箱内齿轮进行润滑、冷却、清洁等。

（2）主液压油路系统部分。来自螺距泵泵出的润滑油，经过双联滤器（3A），分成两路，一路作为螺距系统动力油，经过经减压阀（7）进行减压至26bar，进入配油轴上配油阀（8）处；当液压油回路不畅通或者堵塞等就会造成液压系统主油路压力升高，当压力超过50bar 时，安全阀（6）动作，高压的液压油就会被旁通，齿轮箱轴承润滑点和齿轮润滑点回流至齿轮箱油底壳（13），避免过高的油压损坏液压元器件和管路，对整个液压系统进行保护。

（3）螺距液压伺服系统部分。螺距系统主油路的液压油，经溢流减压阀（5）进行减压至18bar，通过双联滤器（3B）过滤，进入伺服控制阀（11）待命，当驾驶室、集控室、机旁等处操纵螺距控制手柄，指令（螺距）信号经过电气控制系统作用到伺服系统的伺服控制阀（11），使其动作，伺服液压油就会进入伺服控制活塞（10），推拉分配阀（8），将主油路高压液压油输入到齿轮箱传动齿轮内的螺距动力油缸（9），通过螺距推拉杆传递到转叶机构（桨毂内），驱动桨叶，实现螺距改变。

2 故障判断与制定方案

（1）故障判断。通过对螺距系统故障统计，发现螺距系统故障的绝大多数为该轮的距液压伺服系统的伺服控制阀（注：该阀为24V 精密三位四通电磁阀，MOOG CONTROLS LIMITED 产 品，TYPE：4683-251-000，S/N & ISS F383）损坏造成。该轮螺距液压该系统采用齿轮箱润滑油（Mobil Gear 600XP 150）作为液压系统油，其兼顾轴承和齿轮箱的润滑。齿轮箱内的齿轮油通过机带螺距油泵（双联），双联滤器和溢流阀（减压作用），得到不同压力的压力油，以满足不同系统的需求。如供给螺距动力油缸的液压油为26bar，供油螺距伺服控制部分液压油压力为18bar，供给齿轮箱润滑的压力为2.5bar。该系统的优点：设备少，投资少，安装方便。缺点：液压部分和齿轮箱润滑部分使用公用同一系统和同种润滑油，系统油压高时润滑油稳定性差，容易引起润滑油氧化、污染等，容易造成液压元器件特别是精密的液压元器件损坏，引起液压系统的故障。根据现场调查和船舶平时对螺距液压系统保养的记录，液压系统滤器内经常出现存在齿轮箱内部脱落的油漆皮及被齿轮碾碎的油漆皮等杂质，并且根据船舶定期的油品化验报告的检查，每次化验结果均不理想。分析认为该船船年龄大，设备老化，机械磨损，齿轮箱内部油漆皮脱落等原因造成液压油含有杂质，并且螺距液压该系统采用齿轮油作为液压系统油，其兼顾轴承和齿轮箱的润滑，容易引起液压油氧化、污染等，影响螺距伺服控制阀的使用寿命。

（2）制定方案。根据上述情况，提出改进方案，并对改进方案进行优选，建议螺距伺服系统采用使用独立的液压系统，这样可避免“油”的原因，造成螺距伺服控制阀不能正常工作。①齿轮箱彻底解体清洁。这项工程需费时费工，生产上也不允许船舶停航进行彻底清洁齿轮箱。②加强对螺距液压系统进行维护保养，缩短检查清洗液压系统的上滤器周期，船上备一定数量的螺距伺服控制阀。这种办法仅是缓解，不能根治故障。还会出现螺距失灵，存在安全隐患，也会增加备件的消耗。③采取独立的螺距液压伺服系统，减少伺服系统液压油的污染，避免伺服控制阀损坏。从而减少螺距系统故障，给船舶安全营运创造良好的设备环境。

3 选择独立的液压站

根据螺距液压伺服系统压力（18bar）和管径等的要求，采用某公司生产的小型液压站，该液压站能够连续提供0 ～60bar 的液压油。采用双泵双电机装置，互为备有，即一组泵和电机运行，另外一组电机和泵处于备用状态，电机电压440AC/60Hz，功率为0.75kW，油泵流量为6L/min，工作压力6MPa，工作温度10 ～55℃，液压泵站冷却要求为自然冷却。油泵在油箱内，电动机、滤器、单向阀、压力表、压力继电器、溢流阀(减压阀)、对外接口1/4＂均在油箱上面。结构小巧，安装方便，也能够满足螺距伺服系统使用。

该液压站的维护保养要求：第一，日常检查油位，压力，保持在正常位置；第二，管路接头是否存在滴漏；第三，液压设备保持清洁，防止各种污染物进入油箱；第四，液压系统每3 个月定期检查管路接头，紧固螺钉等有无松动，进行定期紧固；第五，液压系统每使用1 年，更换液压油一次，更换液压油时，应彻底清洗油箱内腔，清洗时禁用棉纱等易脱纤维物品揩擦，不允许残存任何纤维及机械杂质；定期清洗或更换滤油器。

4 液压站控制箱选择

根据船上使用的电制（440V/60Hz、220V/60Hz），选择液压站控制箱控制箱，其主要功能如下：（1）控制箱内电气元器件适合440V/60Hz 使用；（2）1 台运行，另外1 台备用，如油压低，另外1 台自动投入工作；（3）控制箱上有运行/停止按钮及显示；（4）手动/自动功能；（5）过载、过流等保护功能。

5 改造

利用船舶修理期间，按照上述方案，对船舶螺距系统进行改装，螺距液压伺服系统采用独立的液压站，采用Mobil DTE 10 Excel 46 液压油作为螺距伺服系统控制油（注：船上舵机、克令吊等使用此油品）。第一，安装并固定液压站；第二，液压站控制箱安装，接线；第三，安装液压油管：液压站和原螺距液压伺服系统管径均为DN10 管路。对原伺服系统管路采取法兰连接（盲板封住）。液压站与原伺服系统采取法兰连接（直通），让液压站独立供给伺服系统压力油，进行螺距操纵。（这种连接方式，基于不损坏原有的管路。如果液压站出现故障，船上也能够方便地恢复到原来系统，继续使用）。其中，液压站包含15 油泵（含电机）、16 单向阀、17 关于滤器、18 安全阀、19 油泵吸入口滤器、20 液位镜、21 油箱等元器件。第四，调试：电气系统调试、液压系统调试。

6 结语

自螺距液压伺服系统改进以来，该轮营运至今，经历多次重大作业，船舶螺距系统运行良好，工作稳定，未出现伺服控制阀损坏，也未出现螺距系统故障，保证了船舶安全生产，也节省了修理和备件等费。该轮螺距伺服系统改进是非常成功，也达到了预期的效果。