某船主減速齒輪箱電動備用滑油泵啟停故障處理

劉五合，王 鵬，韓浩然，曲俊國

(1.海裝沈陽局，黑龍江 哈爾濱 150000；2.北部戰區海軍保障部直屬保障隊，山東 青島 266000；3.中國船舶第七○三研究所，黑龍江 哈爾濱 150078)

某船采用燃氣輪機/柴油機交替運行的雙軸雙槳柴燃聯合動力裝置。燃氣輪機輸入端在兩調距槳軸內側，齒輪箱的前端。巡航柴油機輸入端在兩調距內側，齒輪箱后端。齒輪箱輸出的功率通過軸系傳到調距槳上，齒輪箱輸出端設有主推力軸承，用來承受螺旋槳推力。

電動備用滑油泵是主減速齒輪裝置的重要設備，是齒輪箱滑油系統的重要組成部分，也是滑油系統的動力源頭，其位于滑油進主減速器的入口前。齒輪箱運轉時，滑油系統持續工作，將滑油從油艙室吸入，輸出給齒輪箱箱體。在船舶啟動之前，啟動電動備用滑油泵給主減速齒輪箱機組提供潤滑油。當該船輸出槳軸轉速低于一定轉速，或主減速齒輪箱滑油壓力過低時，電動備用滑油泵會自動啟動。同時，將壓力信號及轉速信號轉換為電動備用滑油泵控制箱的電信號，電信號的輸入控制著主接觸器的自動開合，從而對電動備用滑油泵進行啟停控制。

1 故障現象及勘驗

2021年8月，某船在航行過程中，當主減速器輸出轉速低于一定轉速時，出現主減速齒輪箱滑油壓力報警現象。經檢查發現電動備用滑油泵未啟動，致使主減速齒輪箱供油系統未參與工作，造成滑油系統整體壓力過低，出現報警現象。

通過分析，得出造成電動備用滑油泵未啟動的原因有以下幾點。

1)液壓系統溢流閥損壞。對滑油系統的溢流閥進行拆卸檢查，溢流閥內部元件完整，無破損。這樣排除由于溢流閥破損造成溢流閥溢流量過大，致使電動備用滑油泵無法啟動的可能性。

2)電動備用滑油泵電機損毀。對電動備用滑油泵電機進行檢查，電機啟動電流正常，電阻值在許用范圍內，電機狀態正常。排除了由于電機故障，導致電動備用滑油泵未啟動的可能性。

3)電動備用滑油泵控制箱電器元件損壞。經現場檢查，發現電控箱控制回路的熔斷器燒壞。現場工程師使用萬用表依次對電控箱內控制回路的所有元器件及線路進行檢查，發現控制回路電壓正常。在對主接觸器檢查過程中發現，接觸器吸合線圈已燒黑，塑料固定架已經變形，接觸器燒損線圈圖見圖1，其它元器件及線路均正常。由此可以初步判斷故障原因是接觸器的吸合線圈燒損，并引起電流過大導致熔斷器燒壞，電動備用滑油泵控制接觸器無法啟動。現場服務工程師替換新的同型號接觸器后，經通電試驗，已工作正常。

圖1 接觸器燒損線圈圖

2 故障原因分析

接觸器破損，無法完成吸合作用，主要是接觸器線圈燒壞所導致。線圈燒損的原因主要有4方面：設計原因、接線原因、控制回路電壓過高或過低原因和接觸器自身原因。

2.1 設計原因

此項目為系列船，同樣的電氣原理設計和接觸器選型已經成功交付20余艘船，此接觸器有中國船級社認證，滿足船用條件，最高控制電機功率為90 kW，而備用滑油泵的功率為55 kW，所以電氣原理設計和接觸器選型錯誤可以排除。

2.2 接線原因

控制箱內接觸器線圈(直流DC24 V)接線錯誤或者接線不牢靠會引起線圈損壞。此控制箱已經動力試航使用過多次，通過現場排查，不存在接線錯誤和接線不牢靠的現象，這個原因可以排除。

2.3 控制回路電壓過高或過低原因

供電電壓低會導致線圈燒壞，其原因是接觸器線在磁鐵不閉合條件下，線圈電感比較小。電壓低導致磁鐵閉合力不足，則鐵芯的磁阻很大、電感阻抗很小，電流就會很大，導致線圈燒毀。此外，如果線圈接線端子上的控制電壓偏高，線圈過度發熱也可能導致其燒壞，電壓越高，線圈燒壞所需的時間越短。

此控制箱為AC380 V供電，經過三相變壓器降壓至AC18.5 V，再通過三相整流得到直流24 V控制回路電壓，也是接觸器線圈控制電壓，經現場排查控制回路電壓始終保持在23.7～24.3 V之間(接觸器吸合動作時并無瞬時壓降波動)，同時線圈控制線路并不長，基本無線路壓降，接觸器線圈樣本允許的動作工作電壓為額定的0.8～1.1倍之間，也就是19.2～26.4 V，現控制電壓完全滿足要求。故電源電壓過高或過低原因可以初步排除。

外部供電電壓在動態航行過程中有無波動影響控制電壓還需進一步監測。

2.4 接觸器自身原因

1) 線圈制造不良或機械損傷、絕緣損壞。線圈制造不良，在使用過程中可導致線圈溫升過高，漆包線容易融化，進而發生匝間短路，導致線圈燒壞。此外，在線圈制造、運輸和安裝過程中，碰撞或產品跌落造成漆包線與接線端子的連接處機械損傷，工作一段時間后，損傷處會燒斷。由于該船已運行一段時間，并非新設備使用時出現故障，因此排除該故障原因。

2) 交流鐵芯表面不平或去磁氣隙過大。交流鐵芯表面不平或去磁氣隙過大也會導致磁鐵閉合力不足，那么鐵芯的磁阻很大、電感阻抗很小，電流就會很大，導致線圈燒毀。從現場檢查情況看，交流鐵芯表面平整，間隙在許用范圍內，因此排除該故障原因。

3) 常閉聯鎖觸頭不釋放。此接觸器為直流操作的雙線圈接觸器，其工作原理是在接觸器啟動瞬間吸合線圈，并保持線圈同時投入工作。接觸器吸合完成后，其輔助觸點斷開，吸合線圈斷電，保持線圈繼續帶電工作，使接觸器一直保持在吸合狀態，接觸器工作過程原理圖見圖2。吸合線圈功率為876 V·A，保持線圈功率為11 V·A。因常閉聯鎖觸頭熔焊或卡滯不釋放而使吸合線圈始終投入工作，吸合線圈功率高導致過熱使線圈燒壞。該種現象偶發性發生在運行一段時間的接觸器上。

圖2 接觸器工作過程原理圖

3 故障排除

1)接觸器更換。對損壞一舷的電動備用滑油泵控制箱接觸器進行更換。為預防另一舷有同樣故障發生，對另一舷接觸器同樣進行更換，完成預防性修理。

2)線路保養。對電控箱內線路進行預緊，排除松動及接觸不良等現象。

4 結束語

該船在修理后，進行了海上航行試驗，電動備用滑油泵工作正常，在輸出轉速降低的過程中，電動備用滑油泵可完成自動啟停動作，系統滑油壓力正常，無報警現象。

為了避免該故障現象的再次發生，本次檢修對主減速齒輪箱電控設備進行全面檢查，對接觸不良或電器老化部件進行更換。并對使用方進行相應培訓，建議船舶航行過程盡量避免在額定啟動轉速上下來回調速，這樣降低了電動備用滑油泵因短時間多頻次的啟動造成接觸器損壞的概率。

該船在修理后，為同類型船舶的修理奠定了一些基礎，并給予使用方一定的排查故障啟示。若再發生類似故障，在確保機械系統無故障的前提下，應對電器件進行排查。首先，根據電氣原理圖排查故障，確定故障點。其次，如果主接觸器線圈處已有DC24 V控制電壓輸入，接觸器不吸合，確定為接觸器本身損壞。在條件允許情況下，直接整體更換接觸器。最后，如果沒有備件或條件不允許，在接觸器投入工作模式的情況下，可用螺絲刀直接壓下接觸器中間黑色運動結構，讓接觸器手動吸合，這時保持線圈帶電工作，接觸器會處于保持狀態，從而使設備得以正常運行。