船舶側推裝置電氣故障成因及解決辦法

錢朋 中波輪船股份公司

李海林 上海中波匯利船務有限公司

1.側推裝置的工作原理及故障分類

1.1 側推裝置的工作原理

船舶側推裝置是一種作用在導管中的推進設備，這種設備可以直接安裝在船舶結構中的導管內。通常情況下，導管與船舶的縱向保持垂直狀態，且導管內裝置有螺旋槳，通過螺旋槳不斷旋轉促使船舶側面擁有足夠的噴流，該部分噴流幫助船舶形成側向作用力。側推裝置的工作原理是利用液壓裝置不斷轉變螺旋槳的槳葉螺距角度的大小，實現對側推作用力的調整和控制，最大正推力轉變至最大反向推力的間隙只需要10～20s即可完成。

某側推裝置的結構組成非常簡單，主要由電機組、反饋裝置、電控系統、螺旋槳裝置、液壓系統共同構成。該設備實際運行過程中，依靠電控系統結合實際作業的需求發出控制指令，反饋器接收到控制指令以后將信號反饋至控制單元，控制單元分析指令后操控驅動單元的工作狀態，并將液壓系統的運行動作反饋給機械調距，由此實現對螺旋槳螺距角度的控制，通過螺距角度不斷變化，形成不同作用力的推力，還可以實現輔助船定位、離港、靠港功能。

1.2 側推裝置電氣故障的分類

結合側推裝置的結構組成特點，以探明電氣裝置故障的原因作為出發點來看，常規性的電氣故障大致細分為以下幾種類型：（1）電源故障：主電源AL420V主電機、油泵、HC48V報警器、AC240V加熱器；（2）控制電路故障：電壓短路、接地不合格、斷線等；（3）設備和元件故障：組件運行溫度過高、性能降低、無法運行。

2.實例分析

2.1 實例概況

為提高此次研究的可靠性與實用性，結合實例對問題展開調研。某船艙已經做好前期準備，正處于準備離港狀態。控制室已經發出了側推指令，機艙利用軸帶發電機向側推供電，但是側推裝置無法正常運行。每次啟動運行持續10min以后，機艙內的主配電板的主控制開關都會表現出跳電現象，同時控制臺上的自動啟停、運行過載、油壓過低三個警示燈會報警。

此外，該船舶具備收尾側推功能，船舶運行過程中側推持續的時間為24h，首端側推與尾端側推都需要配備2臺并聯發電機進行供電。某日，船舶的尾端推測裝置啟動狀態正常，但是在啟動首端側推裝置時，發電機的供電電壓瞬間大幅度降低，促使兩臺并聯狀態的發電機被強制性憋停，船舶上的照明設備的燈光亮度迅速變暗，控制室多處出現警報，自動舵自動運行。船舶的首端側推裝置運行是利用主電機的固定轉速進行運轉，借助槳葉螺距角度不斷變化促使兩側側推裝置開始運行。但是在實際運行的過程中，主電機突然中斷運行，駕駛員再次啟動發電機時發電機仍然無法運轉，但是油泵處于正常工作狀態，且未發出任何警報。

2.2 原因分析

當減速齒輪箱的換向電磁閥處于駐車部位時，那么運動軸仍會按照正常行駛的方向或倒車的方向進行運轉，這就意味著在這個過程中螺旋槳并不會停止運行，促使其他設備無法正常運行。通過理論分析來看，并結合以往的檢修經驗，導致這種現象的具體原因主要有：離合器的活塞卡死、油壓匱乏、密封不嚴密等。

（1）工作油壓匱乏，促使離合器的活塞無法被推送至指定部位，在這種情況下則會出現減速齒輪箱帶排現象。通過對齒輪箱的工作原理展開分析，導致油壓匱乏的原因大致為：電機反向運轉，無法正常產生工作油壓；齒輪箱內的機油含有雜物，促使油路堵塞；油泵內的油位過低。

（2）齒輪箱密封不嚴密，轉向開關出現堵塞，工作油壓無法進入到油腔內，進而出現減速齒輪箱帶排現象。工作油必須經過油管、轉向開關、活塞才能進入到離合器的活塞部位，假若這個過程中任意一個組件發生故障都無法使工作油順利進入到離合器中進行作業。

（3）齒輪箱啟動過于頻繁，促使離合器的花鍵損壞，也會導致減速齒輪箱帶排現象。

（4）傳動齒長期運行過程中形成大量的毛刺，促使齒輪無法脫開，也會出現減速齒輪箱帶排現象。

（5）離合器的活塞進入其他雜物、活塞磨損比較嚴重、密封件老化都會導致活塞與油缸之間出現卡滯現象，在這種情況下反饋的油壓必然會降低，進而導致離合器與輸出軸進行結合。

（6）通過進一步的排查發現，以上介紹的各種現象全部由首端側推裝置故障而引發，主電網的電壓不斷降低。通過對兩臺并聯式的發電機進行檢查發現，電源方面并不存在問題。

通過現場對側推裝置的機械部分進行檢查發現，盤車并未出現卡阻現象。控制箱檢查結果：各個部位的繼電器運行狀態正常；通過檢查主接觸器發現各個線圈處于正常狀態，但是打開主觸頭后發現，K73線圈的觸頭斷裂，則這是問題的根源。通過對其工作原理進行分析可以了解到，首端側推裝置運行時，K71線圈與K73線圈通電以后會相互吸附合攏。在這種情況下降壓裝置會自動啟動，在經過一定時間以后，K71線圈與K72線圈通電以后會相互吸附合攏，促使馬達處于全電壓狀態下運行。但是假若K73的主觸頭斷裂，那么變壓器則會自動形成Y形電路，這就意味著缺少一相電，那么電機將無法正常啟動，在經過一段時間后，馬達會處于全電壓的狀態進行運轉，沖擊電源必然會導致發電機被憋停，當發電機被憋停以后，主配電板的電壓則會瞬間降低。

3.解決辦法

當減速齒輪箱帶排故障出現以后，檢修人員結合故障的具體情況展開深入分析，并作出合理判斷。

3.1 原地檢查

（1）先啟動發電機，發電機會帶動減速齒輪箱進行空轉，這時檢修人員應檢查電動機的轉動方向是否正常、工作油壓是否正常。

（2）打開所有管路接頭，檢查油路是否出現堵塞、油路內是否存在雜物。

（3）打開孔蓋，檢查機油是否存在污漬；檢查油位是否過低；檢查機油；清洗濾清器；檢查傳動齒輪是否存在毛刺。

（4）檢查油泵是否損壞；檢查齒輪的間隙以及殼體是否損壞。

（5）檢查轉向控制開關的運轉狀態；檢查油道是否堵塞。

3.2 拆解檢查

當上述組件全部檢查并排除完后，假若仍然存在帶排故障，則應該拆開減速齒輪箱進行深層次檢查。首先，結合帶排現象的具體情況判斷輸入軸出現故障還是輸出軸出現故障。當中間軸及輸入軸組成部件拆除以后，檢查油路是否存在堵塞現象，假若出現堵塞應立即進行疏通處理；檢查離合器的花鍵是否損壞，假若損壞則進行更換；檢查離合器的活塞以及密封圈是否正常，假若檢查不合格也應立即更換。

若按照以上步驟全部檢查以后仍然未發現異常情況。則開始模擬離合器的工作狀態，在實際檢查時發現，離合器的活塞存在卡滯現象。通過進一步分析發現，減速齒輪在經過長時間的運行以后，密封圈出現老化現象，導致活塞運行的過程中阻力非常大，回油的壓力匱乏，促使活塞的運行狀態受到了巨大的影響，進而導致帶排現象。通過現場更換密封圈以后，再次啟動側推裝置，發現側推裝置運行正常。至此故障排除。

3.3 設備故障排除后性能觀察

當故障排除完成以后，檢修人員還應該進一步檢查，通過運行操作來確定各個組件是否全部處于正常運行的狀態，并向操作人員詳細介紹各個組件運行過程中應該注意的事項。

4.結束語

此次針對側推減速齒輪箱帶排故障的研究分析，在一定程度上豐富了檢修人員的個人檢修經驗。通過對密封圈老化問題展開深入的分析發現，是因為生產廠家同批次密封圈生產規模過大，存放時間過長促成的。本文經驗可為今后類似故障解決提供參考。