船用甲板機械液壓系統環境適應性研究

張 森 朱江森 程 校 江亞琪

(武漢船用機械有限責任公司，湖北 武漢 430084)

1 國內現狀

隨著我國海洋戰略的實施，面向深遠海工程配套的大型海洋工程船舶需求越來越旺盛。深遠海環境的多功能工程船舶甲板機械及其液壓系統的技術和產品處于空白，嚴重滯后于行業的發展，不足以支撐我國深遠海發展戰略。

本文以船用甲板機械液壓系統環境適應性關鍵技術研究為目標，對海洋環境下甲板機械液壓系統提出的要求及相關設備防腐進行分析，得出相應的解決措施。

2 設備的防腐蝕原則

隨著海洋工程裝備的快速發展和環境保護法對船舶行業的影響，具有環境污染性的設備涂料將禁止使用。2008年全面禁止生產和使用含三丁基錫防污涂料，2010年全面禁止使用含DDT船底防污涂料，2009年全部停止溶劑法氯橡膠生產線，并逐步限制含駱防銹涂料[1]。未來的研究方向是環保、節能、省資源、高性能和功能化；低表面處理防銹涂料不但可以減輕表面處理壓力，避免預處理對環境造成的污染，并可節約大量維修費用[2]。

3 液壓系統的環境適應性

船海設備工作環境和陸地設備工作環境存在較大的差異，船海工程設備有的需要浸泡在海水中，有的則暴露在海洋潮濕環境中，這對船用甲板機械設備液壓系統就提出了更高的要求，因此在進行船用甲板機械液壓系統設計時應充分考慮海洋環境因素的影響。

海洋環境對船用甲板機械液壓系統最大的危害是對液壓元件的腐蝕。海水是含有微生物、懸浮泥沙、溶解氣體、腐爛有機物和多種鹽類的復雜溶液，它對金屬的腐蝕受諸多因素的影響，其中主要的有海水中溶氧濃度、海水溫度、流速和生物活性等[3]。海洋環境中含氧濃度越高，對甲板機械設備的腐蝕速度就越快；赤道附近的海域水上溫度局部地區會上升到40℃以上，高溫環境也會加快設備的腐蝕速度；當設備長時間浸泡在海水中工作時，海洋中微生物會附著在設備表面，時間長了會影響設備的正常使用。

目前深海資源開采類的設備，如ROV等水下開采設備，工作的時候需要完全浸泡在海水中。很多ROV水下設備都配置有液壓缸，如果在液壓缸工作時，海水隨著液壓缸的活塞桿進入到液壓缸內部以及液壓系統中時，會導致液壓油乳化，最終整個設備癱瘓。因此，在設計海洋水下液壓元件時，應充分考慮液壓元件工作的海洋環境，從元件的密封結構上去有效防止海水進入到液壓系統當中。

4 方法與措施

針對海洋環境對液壓元件的特殊要求，目前在工程船甲板機械設計中主要是從液壓元件和系統的選材、設計、防護等著手，重點解決元件的防腐和密封問題。

4.1 液壓元件的防腐

避免液壓元件受到海水腐蝕的常用方法是將它與海水隔開，如將除執行器和連接管路之外的液壓元件置于封閉的船舶泵站艙中，但對那些必須與海水接觸的液壓元件的防腐，主要包括兩方面的措施：一是材料的選擇；二是材料的表面處理。

當前在海洋環境中應用較廣的主要是不銹鋼、鋁合金等材料；在工程船的甲板機械配套領域一般多采用不銹鋼材質。

4.2 液壓元件的密封處理

海水環境中工作的液壓元件如果密封材質和結構設計不好，海水會通過元件的運動副處的密封件進入到液壓系統當中。當液壓系統中含水量超過萬分之三時，液壓油就會出現乳化現象。液壓元件會出現像輸出壓力不夠，轉速或移動速度變慢的情況。因此，對于水下工作液壓元件的密封設計，以下原則可供設計者參考。

對于靜壓密封，如管接頭和法蘭等，可采用端面固定式密封結構，即采用兩只O形密封圈壓緊，內部的密封圈防止內部壓力油滲出，外部的密封圈防止外部的海水滲入。

對于往復式動密封，如油缸等，可在油缸的缸頭法蘭處，設置兩道密封圈，在兩道密封圈中間設置一個泄污槽，第一道密封將活塞桿的水分盡量排出，少量附著在活塞桿上的水分由第二道密封排出，第二道密封圈排出的水分則通過排污槽泄到艙內。

對于旋轉式密封，如鯊魚鉗及擋銷，除與按常規結構設計其密封形式外，還需要在設備與船體甲板面的接觸處額外設置一個旋轉密封圈，將海水隔開，同時密封環下方也要設計排污槽。

對于閥類的密封，可以采用圓筒形，上下為半球形蓋，將閥件設計為板式連接的集成液路方式，而將蓋采用端面O形密封圈靜密封方式加以密封。

5 結語

隨著海洋工程裝備逐漸走向深海，多功能工程船將會得到快速發展，通過對船用甲板機械液壓系統的環境適應性進行研究，得出了船用甲板機械液壓系統的環境適應性要求以及相應的防護方法與措施，希望以上內容能夠為相關設計者提供一定的參考。