W8L46C型主機調距槳螺距反饋失效分析與改進方案

涂新彪,張志榮,韓曉東,黃 杰（中國衛星海上測控部，江陰，214431）

W8L46C型主機調距槳螺距反饋失效分析與改進方案

涂新彪,張志榮,韓曉東,黃 杰
（中國衛星海上測控部，江陰，214431）

本文通過W8L46C型主機CPP液壓調距槳螺距反饋錯亂的故障實例，分析其原因，并提出了對該裝置的技術改進方案

調距槳；螺距錯亂；改進方案

0 概述

測量船主推進裝置采用雙機雙槳模式，2臺發動機均采用芬蘭瓦錫蘭公司生產的中速、直列、水冷式、8缸四沖程柴油發動機,其缸徑為460㎜，額定轉速為500rpm，單機功率為8100 KW。該船螺旋漿的型式為可變螺距，自交付使用至今，已累計運行12000小時。

1 故障現象

2013年7月30日上午，測量船在碼頭組織船內備航，按照備航程序，機艙主發動機、CPP液壓調距槳調試運行正常，將左主機操控權限切換至駕控位置時，左主機后備螺距指示燈出現不間斷閃爍，軸功率輸出儀顯示功率為5800KW，集控臺出現超負荷報警，且左主機各缸排溫均出現高溫報警，最高溫度達到620℃，異常發生后，集控室操作人員立即按下應急停車按鈕，避免損害發生。事發之時，駕駛室操作情況為，左主機正常起動運行后轉至駕駛室，駕駛室執行左車進一操作，左車進一后，負荷指針顯示100%，螺距顯示為0，但船舶前移，纜繩繃緊，左車停車后船舶狀態趨于穩定。

2 故障分析

故障出現后，維修人員隨即進行分析與排查：

2.1 回顧故障發生時左主機運行狀態。

通過分析康仕伯檢測系統中調出左主機運行時的轉速、燃油壓力、螺距信號曲線圖得知，左主機加螺距后燃油壓力迅速升高，說明負荷在短時間內相應增加，與實際超負荷運行的狀況一致。

2.2 首先分析是否存在油門齒條卡死現象。

起動左主機，發現左主機在180rpm時，主機功率已達到870KW，判斷左主機很可能在帶負荷運行。

2.3 其次分析左主機可能帶負荷運行的情況。

維修人員在機旁對左調距槳系統進行試驗，發現CPP螺距指示始終為零。由此，很快判斷出左主機調距槳出現螺距反饋錯亂。

2.4 針對性檢查螺距反饋錯亂現象。

檢查機械螺距，發現機械螺距指針松動，這說明OD-BOX內部存在異常。

2.5 深入排查OD-BOX內部情況。

打開OD-BOX，檢查機械螺距反饋傳動機構，發現機械螺距反饋傳動機構固定螺栓斷裂，造成機械螺距指針始終處于零位。

其他所有電子螺距指示信號均源自機械螺距，所以均處在零位。故障得以定位。

3 機理分析

在駕駛室操縱主機，當給定螺距一定時，反饋螺距信號未能到達在PLC可編程控制器上，此時螺距將繼續向給定螺距方向增加螺距角度。

比如駕駛室手柄動作給定螺距到2格時，螺距應為40%。電位器電壓信號為+2v，槳葉角度反饋電位器電壓信號達到-2v，兩個信號疊加為零，此時螺距信號停止動作，螺距角停在40%。如果駕駛室手柄動作給定螺距到2格時，螺距應為40%。電位器電壓信號為+2v，槳葉角度反饋電位器電壓信號未能達到-2v，兩個信號疊加不為零，此時螺距信號持續動作，螺距角達到最大槳葉角度。

圖1

4 故障危害

4.1 船舶安全影響

無醛制品溯源平臺的建立為消費者提供了真實可靠的產品溯源信息，讓消費者在紛雜的家具建材賣場中能夠輕松識別綠色環保產品，同時也為監管部門提供背書。

船舶螺距反饋的失效導致的直接后果是船舶螺距持續增大，但船員無法通過電子監控方式得到反饋，致使船舶在不可控下前移，長時間推動力作用下，會引發纜繩崩斷，舷梯硬力變形，甚至導致船舶撞擊碼頭和其他船舶，對船舶安全產生極大的危害。

4.2 設備危害

4.2.1 對主機的影響

船舶螺距反饋失效，導致主機負荷在零螺距控制模式下負荷偏大，正常時操縱手柄在0格情況下，主機負荷處于400KW左右，螺距反饋失效后，由于主機帶滿螺距運行，起動后主機負荷在0格時達到870KW，該狀態下，主機各缸出現高溫報警，最高排溫達到620℃，主機處于超負荷運行狀態，不良的燃燒工況會大大縮短設備使用壽命。

4.2.2 對CPP可調槳的影響

螺距反饋的失效，導致船舶在駕駛室下達進車命令后螺距在無顯示的情況下一直在持續增大，當CPP槳榖達到最大螺距角時還持續增大螺距會導致槳榖裂開，滑塊卡死，引起可調槳的機械損壞，同時，會使油泵負荷加大導致系統管路o型圈爆裂。

圖2

5 改進方案

設計方法1：在螺距指示桿前端上加裝一個延伸桿，延伸OD-BOX螺距反饋端，在其一側安裝一個標有螺距刻度的觀察鏡，并在延伸桿上標定出螺距零位指示（圖中紅色環），通過觀察鏡可以直接查看螺距位置，防止出現螺距反饋失效故障后螺距位置無法判定的情況。

圖3

設計方法2：在螺距指示桿前端上加裝一個延伸桿，在延伸桿上安裝一個2000歐姆的滑動變阻器的電壓電路，輸出螺距動作的電壓信號。滑動變阻器的電壓信號與原來槳葉反饋電位器上的電壓信號一起連接在PLC可編程控制器上。通過PLC可編程控制器與集控室、駕駛室操作手柄相連接。PLC可編程控制器有發出報警信號報警的功能。

該設計在螺距反饋電壓信號和操縱手柄電壓信號比對過程中添加了一個獨立的PLC可編程控制器，該PLC主要完成操縱電壓信號和螺距電壓信號的比對和報警功能，當比對值在大于額定延時后不為零時發出聲光報警，同時，添加的PLC可編程控制器對集控室PCU控制箱內發出備用系統測試出的電壓信號，與操縱手柄電壓信號進行比對，從而控制螺距。

圖4

當駕駛室手柄動作給定螺距到2格時，螺距應為40%。操縱手柄電位器給出電壓信號為+2v，額定時間內槳葉角度在達到40%時反饋電位器應給出-2v反饋信號送到控制系統，兩個信號疊加為零，此時螺距停止動作，備用系統不發出電壓信號，螺距角度保持在40%。如果超過額定時間槳葉角度反饋電位器錯亂，加裝的PLC檢測的比對電壓信號不為零，此時，PLC會將備用系統上測量出的電壓信號發送至PCU，完成螺距控制程序。同時PLC可編程控制器將發出螺距反饋錯亂報警信號。

The Pitch Feedback Failure Analysis and Improvement Program of Controllable Pitch Propeller on W8L46C Host

Tu Xinbiao,Zhang Zhirong,Han Xiaodong,Huang Jie
(China Satellite Maritime Tracking and Control Department,Jiangyin，214431,China)

According to the instance of pitch feedback failure of hydraulic controllable pitch propeller on W8L46C Host,the failure causes is analyzed at first,then the device technical improvement scheme is proposed.

controllable pitch propeller;pitch error;improvement program