某輪側(cè)推反饋系統(tǒng)故障處理實例

張 靜 李治國

（交通運輸部東海救助局，上海 200090）

0 引 言

船舶側(cè)推因其結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)復(fù)雜，故側(cè)推的故障排查處理一直是船舶輪機人員頗為棘手的事。本文簡要介紹該輪一臺側(cè)推反饋系統(tǒng)的故障處理過程，盼能給同行一點提示。

1 側(cè)推器本體基本結(jié)構(gòu)

某遠洋拖船共配置2 臺艏側(cè)推和1 臺艉側(cè)推，均采用了某公司生產(chǎn)的NCT165 型側(cè)推，是由電力驅(qū)動的液壓伺服變距式側(cè)推，單機功率680 kW，額定電流1 292 A，計算推力約為105 kN，其基本結(jié)構(gòu)如下：

該型側(cè)推由驅(qū)動電機、鼓形齒聯(lián)軸器、側(cè)推器本體、液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)五大部分組成，其中和本文重點相關(guān)的側(cè)推器本體，則由圓筒體部件、驅(qū)動軸部件、槳軸部件、槳轂部件和配油器及反饋機構(gòu)組成。電機通過鼓形齒聯(lián)軸器帶動驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動軸通過一對螺旋傘齒輪驅(qū)動槳軸旋轉(zhuǎn)，槳軸通過法蘭螺栓和法蘭銷將扭矩傳遞到槳轂部件，最終帶動固連在槳轂上的槳葉旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生推力。槳轂部件由槳轂、槳葉及槳葉調(diào)距機構(gòu)等組成，槳葉調(diào)距機構(gòu)由伺服油缸和曲柄機構(gòu)（導(dǎo)架、滑塊和葉片盤根）組成。工作時，伺服油缸里的油推動導(dǎo)架做直線運動，通過曲柄機構(gòu)驅(qū)動葉片旋轉(zhuǎn)，從而帶動槳葉旋轉(zhuǎn)，改變槳葉的螺距。

2 故障現(xiàn)象

在一次離碼頭過程中，艏前側(cè)推在操縱螺距過程中，向右操螺距到達60%時，電流從700 A 升到3 000 A 以上，直接導(dǎo)致側(cè)推主開關(guān)跳閘。保持側(cè)推主開關(guān)分閘狀態(tài)，手動盤電機驅(qū)動軸，順暢無卡阻。只開液壓調(diào)距系統(tǒng)，在駕駛臺遙控調(diào)整螺距，觀察駕駛臺控制面板上螺距指示表螺距變化，左0%～ 100%、右0%～50%螺距到位正常、跟隨正常，右螺距50%以上時，螺距卡在右50%位置不動。

3 故障排查

3.1 根據(jù)故障現(xiàn)象及以往經(jīng)驗，在船輪機人員當(dāng)即懷疑，該側(cè)推右螺距約50%處，螺旋槳葉片與船體有異物卡阻或葉片根部纏繞異物，導(dǎo)致主開關(guān)跳閘，右螺距50%以上時無法到位。因船舶本航次需執(zhí)行的任務(wù)對船舶機動性、操縱性的要求較高，必須要用到該側(cè)推，故船長當(dāng)即決定船舶回靠碼頭，本單位潛水員下水摸排并錄像，該側(cè)推水下部分清爽，槳葉完好無變形。

3.2 排除了外部原因，那顯然是側(cè)推本身的故障了。因該型側(cè)推各系統(tǒng)較為復(fù)雜，為快速排查是否為電氣遙控系統(tǒng)的故障，在機旁直接手動操縱側(cè)推螺距控制電磁閥（見圖1），觀察機旁螺距指針指示（見圖2），左0%～100%、右0%～50%機旁螺距指針指示正常，右螺距50%以上時，機旁螺距指針卡在約50%位置不動，故障現(xiàn)象和駕駛臺遙控操縱螺距一致。故電氣遙控系統(tǒng)故障的可能性基本可排除。

圖1 按箭頭方向按壓電磁閥即可操縱螺距

圖2 螺距機旁指示及槳角發(fā)生器

3.3 按照直接的思維，認為外部卡阻已排除，則側(cè)推槳葉調(diào)距機構(gòu)在右螺距50%位置內(nèi)部有卡阻的可能性最大，并且認為，該側(cè)推在左0%～100%、右0～50%螺距的范圍內(nèi)可以正常使用。因本航次任務(wù)原因，船長要求在碼頭上進行充分測試驗證。再次送電測試該側(cè)推，該側(cè)推在左0%～100%、右0%～50%螺距的范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)正常，主電機電流正常，但只要螺距超過右50%后，側(cè)推主電機電流就會緩慢增加直至主開關(guān)跳閘。根據(jù)船長經(jīng)驗判斷，主開關(guān)跳閘前，該側(cè)推的排出流和產(chǎn)生的側(cè)向推力，遠遠超過螺距50%時的排出流和產(chǎn)生的側(cè)向推力。比較其他的2 臺正常的側(cè)推在螺距右50%時的排出流和產(chǎn)生的側(cè)向推力，驗證了船長的這一說法。故直接說明，該側(cè)推螺距命令超過右50%時，側(cè)推的螺距并不是卡在右螺距50%位置，而是繼續(xù)增大到右螺距最大位置，導(dǎo)致排出流和產(chǎn)生的側(cè)向推力變大，電流增加，主開關(guān)跳閘。為驗證這一推定，保持各側(cè)推主開關(guān)分閘狀態(tài)，只開液壓調(diào)距系統(tǒng)，將3 臺側(cè)推的螺距都先放置在右45%的位置，再次請本單位潛水員下水觀察、攝像，將各側(cè)推螺距命令均推向右100%位置，觀察各臺側(cè)推的槳葉轉(zhuǎn)動情況基本一致。故也基本排除了該側(cè)推槳葉調(diào)距機構(gòu)在右螺距50%位置內(nèi)部有卡阻和槳葉調(diào)距機構(gòu)液壓執(zhí)行系統(tǒng)故障的可能性。

3.4 將外部異物卡阻、槳葉調(diào)距機構(gòu)內(nèi)部卡阻、槳葉調(diào)距機構(gòu)液壓執(zhí)行系統(tǒng)、電氣遙控系統(tǒng)的故障可能一一排除后，唯一可能導(dǎo)致側(cè)推螺距在操縱時發(fā)生異常現(xiàn)象的，只能是槳葉螺距反饋系統(tǒng)的故障。而在機旁直接操縱側(cè)推螺距控制電磁閥改變螺距，和槳葉螺距反饋系統(tǒng)并沒有關(guān)系。再次送電測試船艏2 部側(cè)推，均在機旁直接操縱側(cè)推螺距控制電磁閥改變側(cè)推螺距，在右螺距超過50%時，同樣地點動電磁閥，2 部側(cè)推主電機電流增加基本一致，船長觀察外部排出流也基本一致，該故障側(cè)推主電機電流也不會一直增加直至主開關(guān)跳閘，故該側(cè)推的故障點，基本鎖定為槳葉螺距反饋系統(tǒng)。

3.4.1 槳葉螺距反饋系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)，見圖2、圖3，槳葉調(diào)距時，槳榖內(nèi)部油管作水平運動，通過鉸鏈帶動反饋機構(gòu)中的鏈條作直線運動，該運動最終被槳角發(fā)生器轉(zhuǎn)化為電信號，通過控制系統(tǒng)顯示出來。其中的核心器件電位計，為雙層電位器，全部觸電引出，一用一備，阻值5 kΩ，其他附件：滑桿、鏈條、鏈輪、彈簧等。

圖3 槳葉螺距反饋系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖

3.4.2 排查槳角發(fā)生器。打開槳角發(fā)生器外部壓蓋，檢查其接線正常，在螺距零位時，測量槳角發(fā)生器3 根線之間的電阻值，分別為2.5 kΩ、2.6 kΩ、5.1 kΩ，對比運行正常的側(cè)推的槳角發(fā)生器的電阻值，均正常。可大致判斷槳角發(fā)生器沒有問題，其“0”位也正常，未偏移。打開鏈條桶上蓋板，發(fā)現(xiàn)固定“0”位跑動的內(nèi)六角螺栓的3 顆小內(nèi)六角螺絲不見了（見圖4）。對比其他2 部側(cè)推，此固定螺栓在鎖緊鏈條時，若過度用力上緊很容易導(dǎo)致3 顆小內(nèi)六角螺絲滑牙，側(cè)推使用時間較長后，會掉入鏈條桶內(nèi)部。會不會3 顆小螺絲卡在鏈條、鏈輪、鉸鏈的某一處（見圖5），此時右螺距只能操到50%，其他螺距操縱正常。拿來油泵抽掉鏈條桶內(nèi)的液壓油，用內(nèi)窺鏡深入內(nèi)部檢查鏈條及鉸鏈，未能找到這3 顆小螺絲。

圖4 丟失的3 顆內(nèi)六角小螺絲

圖5 鏈條上下運動帶動鏈輪旋轉(zhuǎn)運動

3.4.3 排查滑桿銅套。因未找到故障點，繼續(xù)拆檢槳葉螺距反饋系統(tǒng)的其他部件。用自制專用工具松掉滑桿、彈簧上的螺母，取出彈簧，拿出外套管，松掉固定銅套的4 顆內(nèi)六角螺絲，發(fā)現(xiàn)銅套與滑桿很不活絡(luò)，難以退出。因滑桿和鏈條的連接在內(nèi)部，很難直接拆除，故決定保持滑桿和鏈條的連接不拆除，直接拆除銅套，但銅套和套管的配合也很緊，最終使用拉馬等工具才退出銅套。進一步檢查發(fā)現(xiàn)銅套內(nèi)的2 道密封“○”形圈外表毛糙，與滑桿咬合過緊（見圖6），導(dǎo)致滑桿難以滑動，特別是在右螺距50%位置，滑桿上有一不是很明顯的凸起點，但用很大的外力也難以推動滑桿在該位置繼續(xù)運動。

圖6 2 道“O”型圈

這也解釋了該側(cè)推的故障現(xiàn)象。當(dāng)遙控的螺距命令超過右螺距50%時，滑桿被卡住不再運動，導(dǎo)致帶動槳角發(fā)生器轉(zhuǎn)動的鏈輪也不再轉(zhuǎn)動，螺距反饋停留在右螺距50%位置，電氣遙控未接收到螺距到位信號，命令液壓執(zhí)行系統(tǒng)繼續(xù)加大螺距，導(dǎo)致側(cè)推主電機電流越來越大，最終主開關(guān)跳閘。

4 故障解決

打磨掉滑桿上的凸起點，因船上無銅套內(nèi)的“O”型圈備件，尋找到柴油發(fā)電機高壓油管上的“O”型圈和該“O”型圈較類似，裝上后滑桿在銅套內(nèi)滑動順暢。配好3 顆小內(nèi)六角螺絲（如上圖4），鏈條鎖緊螺栓上緊。裝復(fù)各部件，在螺距零位時，測量槳角發(fā)生器3 根線之間的電阻值，分別為2.5 kΩ、2.6 kΩ、5.1 kΩ，說明拆裝鏈條、鏈輪的過程中，各部件的相對位置無移動。只開液壓調(diào)距系統(tǒng)，在機旁手動操縱側(cè)推螺距控制電磁閥，左0%～100%、右0%～100%螺距到位正常，駕駛臺遙控操縱側(cè)推螺距，到位、跟隨均正常。送電測試該側(cè)推，使用正常，故障解決。

5 結(jié) 語

（1）本次故障排查，雖然較快完成，但也是走了彎路。其實在側(cè)推主開關(guān)跳閘時，側(cè)推顯示的一系列報警中，有“側(cè)推反饋報警”出現(xiàn)，但因為主開關(guān)跳閘時，該側(cè)推及其相關(guān)系統(tǒng)出現(xiàn)的報警太多，輪機人員直接忽視了該報警，沒有直接往反饋系統(tǒng)考慮。

（2）本次故障排查，2 次使用了本單位的潛水員參與配合，其他航運單位并不具備這樣的條件。目前，水下小型機器人發(fā)展很快，攝像、簡單的作業(yè)都能完成，價格也很親民，一些特殊船舶或執(zhí)行特殊任務(wù)的船舶，可考慮配置。

（3）本次故障排查，駕駛?cè)藛T，特別是船長的平時注意觀察也起到了很關(guān)鍵的作用。故設(shè)備管理、使用人員，設(shè)備在平時使用過程中，要注意、留心觀察，才能在關(guān)鍵時候準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)、判斷故障。

（4）船長對設(shè)備完好性的要求，直接促成了該故障的快速解決。若該故障沒有解決，而是帶病去執(zhí)行任務(wù)，后果會十分嚴(yán)重。故設(shè)備使用人員，該堅持的一定要堅持，特別是事關(guān)作業(yè)安全的設(shè)備，不容有任何重大缺陷存在。

（5）設(shè)備上部分不易拆裝的地方的“○”形圈、墊片等，設(shè)備廠家要選用質(zhì)量好的備件，不能很快就老化、變形、損壞，直接造成設(shè)備故障，無法正常使用。