XX轮CPP卡阻检修

潘跃帮

摘要:针对某轮主推进器CPP频繁发生卡阻,本文通过对其工作原理和故障分析,找到解决故障的方法,对我们排除类似故障,提高管理水平很有意义。
关键词:PSV CPP 卡阻 动力油缸 泄漏 导向杆 磨损 加工
0 引言
近海供应船(Offshore Supply Vessel,OSV)大多采用可变螺距桨(Controllable Pitch Propeller,CPP)驱动,来保障海工服务的机动性、可靠性。OSV包括平台供应船(PSV)、三用工作船(AHTS)、海洋石油支持船、守护船(Stand Ship)、倒班船(Traffic Ship)等。
1 CPP装置的基本结构和工作原理
PSV(Platform Supply Vessel)XX轮CPP型号是ALPHA公司的变距装置,操纵信号单元是使用电子信号操纵直流电机(步进马达)并通过蜗轮蜗杆等传动机构作往复运动来带动配油滑阀。它的动力油缸设在齿轮箱内,通过长推拉杆传递变距动力到桨叶旋转装置。推拉杆同时也是反馈杆,每当动力活塞位移,推拉杆也会把位移反馈传递给配油滑阀,使配油口平衡。另外,反馈动作通过一套链条链轮装置传递给反馈电位器,使操纵指令得到平衡同时螺距得到指示。它的减速齿轮箱,也是ALPHA 原装配套的,齿轮箱内设有液压离合器、动力油缸、机带齿轮泵兼作润滑油泵等部件(附齿轮箱内部图)。ALPHA 桨叶旋转装置原理上和其他产品并没有什么不同,推拉杆连接十字头,在桨毂内十字头的往复动作通过一套滑块、曲柄推力盘再传递给桨叶,也就产生了旋转位移,就完成了变距动作。
2 故障现象及处理
XX轮2012年4月2日在工地作业期间,右CPP在正车30%左右时发生卡阻。此时,CPP伺服油压为35bar,设定油压为30bar,脱开离合器后螺距回零,变距正常,再次合上离合器,操纵CPP偶尔发生卡阻,有时在其他位置也会发生。根据轮机长描述:要求船舶在停止作业后做了如下检查和试验,当发生卡阻时检查步进马达是否动作,再将其转为应急操纵系统,用按钮操纵螺距是否动作,并检查油压。经确认在卡阻时步进马达已经动作,而将其转为应急操纵,螺距还是不能动作,此时油压35bar。开动CPP备用泵使2台泵并联工作,油压38bar,螺距动作正常,变距时最高油压达42bar。在作业期间,两台泵并联工作,维持运行至进港。进港后,在调压阀上安装控制油压表,螺距在零位时,控制油压表和伺服油压均为30bar,正常。变距试验时,控制油压10bar,伺服油压35bar,当螺距达到给定位置时,两个油压表均为30bar,控制及变距油压变化正常,但是液压系统振动较大。打开左右齿轮箱道门检查油管、连接杆等正常,但发现滑阀两端油流量左右车有所差别,拉杆处有明显的磨痕,但泄漏量较少。将背压阀左右交换试验,无变化,再将调压阀交换,将左车调压阀装在右车后试验,油流量与左车相近。拆解右车调压阀,密封‘O令,发现严重老化,主阀和控制阀阀芯状况良好。所有阀体及阀芯上的节流孔检查、疏通,无任何异常,阀体有少量偏磨。换新‘O令后组装,并装入左齿轮箱,启动油泵检查,滑阀两端的油流量左右车基本相同,离港进行左右车变距试验,左车正常,右车有卡阻,卡阻时步进马达已动作,控制油压10bar,伺服油压35bar,但螺距未动作,启动备用泵,油压40bar,螺距回零,液压系统剧烈振动。关闭备用泵,调高设定油压至38bar,液压系统仍然剧烈振动,该车已无法正常操作。
4月11日进XX船厂船坞,解体螺旋桨毂进行检查修理(右尾轴检验)。进坞后,在坞内进行变距试验,螺距动作极不平稳,在桨毂内可听到较大的摩擦声。打开后端盖,桨毂内已无润滑脂,全部充满海水。抽出尾轴,解体桨毂,测量转盘与桨毂间隙,NO.2叶片最大处为0.22mm。测量其推力间隙为0.26mm,偏大,但磨损均匀。测量滑槽与滑块之间的间隙最大的NO.3叶片为0.24mm,测量曲柄销与滑块孔的间隙,NO.3叶片最大为0.42mm,间隙偏大,但尚可使用。拆除原来封死的闷头,恢复滑油润滑,清除拉杆孔中的所有润滑脂,换新桨毂密封件,按序装妥,手拉葫芦转动试验正常,0.3bar气压试验查漏正常。装入艉轴,压油,变距试验,桨叶动作平稳,无任何摩擦声,出坞后在港内进行变距试验30分钟,螺距动作平稳,液压系统振动明显变小。返回XX港,将油压调整为正常油压31bar,试验正常。
4月17日0:00,从XX石油基地开航去XX工地,开航后,左右主机一切正常,直到3:30左右,轮机长接到驾驶台通知,右主机螺距有卡阻,此时集控室操纵手柄旁的液晶面板上显示油门刻度为13格,螺距为1格。通知驾驶台做正、倒车变距试验,但螺距没有动作,此时油压为35bar。由于当时船舶航行于XX水道,不能进一步进行试车,故单机继续航行。05:00驶出XX水道,停右主机,打开齿轮箱道门,启动CPP备用泵,驾驶台多次操纵CPP,在机旁观察,发现内部推拉杆活动,滑油流量,管路震動等,情况正常,CPP油压为32bar,压力也正常。启动主机,合上离合器,变距操纵试验一切正常(重新调整油压至35bar)。07:30继续航行前往XX工地。航行途中发生海损,左螺旋桨缠绕渔网,故单机返回XX港,并于24日进XX船厂进行海损修理,同时换新右主机换向滑阀,拆除步进马达,打开道门,拆除连接杆和油管,拆出换向滑阀换新,解体滑阀,状况良好。进一步检查其泄漏情况,接妥临时管路,启动备用泵,动力活塞移至极限位置,观察回油管油量情况,发现仍有大量的回油,调换油管,将动力活塞移至另一极限位置,另一根回油管还是有大量的回油,决定订购动力活塞配油滑套。
5月30日,由XX船厂维修人员上船换新阀套,拆除前端油管,拆除前端盖,解除电位器连接钢丝并做妥记号。拆除油管及阀套固定盖,拆出滑套检查,状况良好,换新阀套后装妥。装复后,发现螺距指示在正车100%,测量拉杆长度以确认实际螺距在零位,重新脱开电位器连接钢丝,调整电位器约50°角至指示为零位。启动油泵,变距试验正常,启动主机,离合器不能合上。由于转动50°角以后,离合器的零位保护微动开关断开,无法合上离合器,重新测量拉杆长度,再次确认实际螺距在零位,短接离合器零位保护,合上离合器。根据缆绳情况和船艉水花重新调整零位,并在操作中合上离合器之前一定要确认CPP指示在零位。
7月17日,从XX石油基地开航前往XX工地途中,船舶航行于XX水道,航速10节,为避碰将双车CPP回零。在航速减到6节时再将CPP操纵至70%螺距,左车正常,右车一直在零位。船长通知机舱,机舱启动备用泵,油压40bar,但螺距还是不能动作,始终在零位,考虑到水道航行安全,将右CPP操纵手柄放回零位,单车航行至安全水域,无航速试验操纵右CPP动作正常,当达到一定航速后,将CPP放至零位,再往正车方向操纵,CPP不能动作,船舶返航XX港。进行航行试验,在无航速时,用手动和联合操纵右CPP动作均正常,当航速达到5海里时,将手柄回零,再操纵正车方向,螺距不能动作,再往倒车方向操纵,螺距动作正常,再将手柄回零,螺距在倒车位置不能回零,脱开离合器,螺距回零,降速后重新合上离合器,再将航速加到5海里以上,将手柄回到正车10%,再往正车方向操纵,动作正常。再将手柄回零,航速降至3海里,再往正车方向操纵,动作正常。无论螺距实际是否动作,观察步进马达的动作与手柄的位置具有一一对应关系,属正常。当航速达到5海里以上时,脱开步进马达与换向滑的连接肖,手动向正车方向操纵滑阀,螺距不能动作。
3 故障分析
CPP卡滞原因很多,大致可从以下几方面来分析:
(1)电器控制系统故障;
(2)液压阀件故障;
(3)配油滑阀、配油环磨损泄漏故障;
(4)桨毂内部滑块、桨叶、推力盘等磨损间隙过大;
(5)动力缸内部泄漏造成卡阻
船舶在4月初發生卡阻至7月对其电器控制系统,液压系统,特别是液压系统的所有阀件都做了换新或交换处理,桨毂解体,恢复滑油润滑;通过以上的一一故障排除,现在指向已很明确,就是动力油缸内部泄漏造成卡阻。
4 故障排除
返航XX港于7月20日前往XX船厂,拆解右齿轮箱,打开动力油缸,检查发现油缸磨损1.6 mm,活塞两根导向杆磨损1.2 mm。动力活塞两侧的压力油通过活塞导向杆的环形腔相互旁通,造成压力油的流量损失,并导致动力活塞移动时的背压较大,在有负载时,动力活塞不能移动,螺距卡阻。换新活塞环,导向杆重新加工,活塞孔与导向杆间隙小于0.02mm,油缸磨顺后活塞转180°安装以错开活塞杆和铜布司的磨损,动力油缸装妥后用4bar的压缩空气试验,动力活塞移动顺畅,在坞内调整CPP零位。手柄放在零位,步进马达和换向滑阀在零位,实际桨叶在零位,指示在零位,油压调整为30bar。变距试验正常,出坞后,航行时进行变距试验,动作正常,而且齿轮箱轴承滑油压力波动明显减小且无液压振动。在工地作业期间,CPP操纵时一切正常。
5 结束语
通过这次故障的排除,我们做一些查找CPP故障的总结:
(1)主机不启动,开启CPP油泵,正倒车操纵观察螺距反应速度和CPP油压。
(2)有条件的话打开CPP齿轮箱检查孔盖,观察推拉杆实际动作状况,并检查配油阀、滑阀或配油环等动作及泄漏情况。
(3)驾驶台、机舱控制室操纵转换,及在机旁脱开步进马达或伺服小油缸等与操作滑阀连接销,手动操控滑阀,观察螺距反应速度和CPP油压。以此判断区分故障所在。
(4)起动主机试航,正倒车操纵观察螺距反应速度和CPP油压;同时可起动备用油泵,两台泵同时工作增大供应量,记录螺距反应时间与一台泵工作时相比较。
(5)在船舶具有一定航速时,操控CPP回零、再进倒车,观察螺距反应情况及油压变化情况。
(6)最重要的是我们应该做好预防性修理。