某船側推裝置故障分析及排除措施

袁 德

（海裝駐廣州地區第三軍事代表室，廣州 510656）

某船首部裝有一套SP1650-CP 型可調螺距側推裝置。在試驗過程中，側推裝置出現了故障，技術指標不能滿足航行試驗大綱要求，需進行排查處理并重新進行試驗驗證。

1 故障現象

某船在進行側推裝置航行試驗過程中，按試驗手冊作左推和右推滿負荷運行試驗時出現了故障：螺距在0 位時，側推電機運行電流達到450 A；螺距在1/2檔時電流達到750 A ～780 A；螺距在1/1 檔時（滿檔）電流達到1 300 A ～1 400 A。三擋電流值均超過設備規定值，且負荷限制功能不明顯。

在碼頭對側推裝置進行試驗,發現左、右調距時間有差異：螺距由左往右調到止檔位時，左1/1 →0 用時14 s，0 →右1/1 用時14 s；螺距由0 位往右調到止檔位時，頂缸狀態壓力約為4 MPa；但螺距由右往左調到止檔位時，右1/1 →0 用時24 s，0 →左1/1 用時28 s；螺距由0 位往左調到止檔位時，頂缸狀態壓力約為2 MPa；同時在試驗過程中觀察液壓泵主油箱油位，發現在向左調螺距時，油箱油位下降明顯，停泵后油箱的油位緩慢上升至初始位置；檢查重力油箱，發現重力油箱頂部透氣蓋有液壓油溢出。

2 故障原因分析及排除處理

（1）調螺距速度變慢原因

側推裝置調螺距時，液壓泵的高壓油通過油管進入螺旋槳組件的配油器→配油管→油缸一側；當液壓油進入一側油缸推動調螺距時，另一側油缸的液壓油被壓回液壓柜；正常情況下，少量液壓油會在配油器泄漏進入重力油箱，然后通過溢油管流回液壓柜，液壓柜和重力油箱的液位基本保持穩定。

（2）故障原因分析

① 對液壓站的閥件進行拆檢，包括先導式電磁溢流閥、調速閥、電磁換向閥、液控單向閥等，均沒有發現異常；

② 手動向右調螺距操作，重力油箱液位穩定，手動向左調螺距操作，重力油箱液位快速上升；

③ 將A、B 管對調連接，手動分別向右/向左調螺距操作，發現向左調螺距時頂缸壓力依然偏低（只有約2 MPa）。

通過上述檢查并進行分析，基本判斷螺旋槳組件（水下）出現了泄漏故障，其可能由以下幾方面原因導致：

① 連接配油器的軟管老化破損或接頭變松；

② 配油器密封環異常磨損密封不嚴；

③ 槳轂活塞桿密封圈橡膠老化密封失效。

為了進一步查明故障原因，將該船進塢對調距槳組件進行拆卸排查，發現連接配油器的1 條軟管老化破損，槳轂活塞桿密封圈老化失去彈性，而配油器密封環的白合金沒有異常磨損情況，因此可以基本確定配油器軟管破損為主要故障源。更換配油器軟管及其附件后，再次進行效用試驗，螺距由0 位向左調螺距到止檔位用時14 s，頂缸壓力約4 MPa，故障排除。

3 各檔運行電流偏大

該船修后進行海上航行試驗，在試驗過程中側推裝置按試驗手冊作左推和右推滿負荷運行試驗：螺距在0 位時，側推電機運行電流達到450 A； 螺距在1/2檔時，運行電流達到750 A～780 A；螺距在1/1檔時（滿檔），運行電流達到1 300 A ～1 400 A，超出額定電流，負荷限制功能作用不明顯。

按該側推裝置設計：螺距在0 位時，側推電機運行電流應該在額定電流的1/3，即365 A 左右；螺距在1/2 檔時（即50%螺距）產生約10%的推力，運行電流應為465 A 左右。

進塢排查時，發現側推裝置螺旋槳槳葉附著的海生物較厚，造成螺旋槳在一定的螺距和轉速下比相應清潔螺旋槳要重，驅動所需動力比設計值要大，需要相應增大電動機電流。當容量增加到設備限定值時，就會出現電流超負荷故障現象，這就是側推裝置各檔運行電流負荷偏大的主要原因；對海生物進行清除出塢后的試驗驗證看：螺距在0 位時，側推電機運行電流為360 A； 螺距在1/2 檔時，運行電流為510 A ～600 A；螺距在1/1 檔時，運行電流為1 000 A ～1 100 A，故障消除，指標滿足標準和試驗大綱要求。

4 負荷限制功能失效

碼頭系泊試驗時，根據側推負荷限制功能進行了模擬試驗：在側推艙控制箱內的電流互感器（1 500 A/5 A）加模擬電流（930 A），調螺距向“0”位移動，負荷限制功能正常；由于受條件限制，側推裝置無法進行1/1 檔時負荷限制功能試驗，因此系泊試驗無法判斷 1/1 檔時電機負荷限制功能是否能發揮作用。

在海上試驗時，螺距在1/1 檔時運行電流達到了1 300 A ～1 400 A，超出額定電流，負荷限制功能不起作用。

正常工況下，電流在1 000 A 時負荷應控制在限制螺距以內，出現上述現象說明負荷限制功能沒起作用，最大螺距限定調節有故障；通過與設備供應廠家多次溝通分析和船上排查，檢測出負荷限制用EMS-2 電控系統電路板損壞；更換7 塊新的控制電路板后再進行模擬試驗，向右1/1 檔和向左1/1 檔時，電機運行電流降低至1 050 A ～1 100 A ，且螺距角穩定，負荷限制功能發揮作用。

5 典型實用性問題分析

可調螺距側推裝置在部分性能參數調定或設定時，對相關技術問題的理解和處理出現了不同意見。本文對以下幾個典型問題進行實用性分析：

5.1 最高負荷驗收依據

有些船方認為，可調螺距側推裝置應以最大螺距角度的負荷狀態進行檢驗和驗收，即在螺旋槳滿螺距時側推裝置不能出現超負荷，并認為以電機的額定電流作為負荷限制值進行驗收不合理。這其實是對設備技術性能存在認識上的誤區，側推裝置設計時配置的電機及液壓系統性能與螺旋槳推進特性已進行優化匹配，螺旋槳槳角預留有一定的儲備裕度，在正常工作時不能打到滿螺距狀態，一般最大負荷調定在80%～90%槳角位置。因此側推裝置修后試驗時，電機在額定電流時螺距角度不可能達到最大機械角度，而且負荷限制值是一個定數，最高負荷時最大螺距角度是一個變數（與槳葉的清潔狀態相關）：當船剛出塢試驗時螺旋槳槳葉潔凈，最高負荷時螺距角最大、功效最大；當螺旋槳槳葉積聚海生物后，最高負荷時螺距角變小、發出的功效變小。因此，最高負荷應以推進電機的額定電流作為負荷限制值，即負荷限制值在1 000 ～1 095 A 范圍內，電流值達到了該值說明螺旋槳已發出了推進電機正常所能發出的最大功率。

5.2 最大機械螺距角度

SP1650-CP 型可調螺距側推裝置的機械變距行程為±51 mm、誤差±2 mm，該行程是最大的設計行程。在廠家的指導下，重新校準了機械零位，調試過程中以電機額定電流為依據，調整左右最大螺距，使電機電流在低于額定電流工況下穩定運行。此時螺距反饋裝置零位偏左約5 mm，電氣左滿螺距行程38 mm、右滿螺距行程38 mm。

從調整后試驗數據可以看出：當左右螺距行程達到38 mm 時，電機的工作電流已達到額定電流，即達到負荷限制值；根據廠家提供的SP1650-CP 側推槳葉（平板槳）性能參數表，螺距行程達到約38.46 mm 時，對應的電機功率為584.1 kW，與原廠設備電機參數基本符合，此時螺旋槳螺距角為25°。因此，側推裝置正常使用中是無法達到最大機械螺距角的，螺距在1/1檔（滿檔）時的最大螺距角是25°，這是由設備廠原設計確定好的性能參數并由匹配好的槳葉與電機來實現的。

5.3 0～90°全范圍回轉

該船航行試驗驗證時，試驗海區海況為3 ～4 級，超出試驗大綱及試驗手冊要求的小于2 級海況。在此3～4 級海況下，分別向左、右1/1 檔時，反饋裝置機械行程一致（左滿3.8 cm，右滿3.8 cm）；但推到一定航向角度后出現反向回轉情況,無法實現在0～90°范圍回轉的要求。

針對上述回轉到一定航向角度后出現反向回轉情況，主要是因為試驗海況超出要求所致。在該海況下試驗，船受到的側向力約201.6 kN/m2，遠超出本船側推裝置的推力（約95.4 kN/m2）。

6 總結

（1）出塢后若長時間才進行航行試驗或側推裝置試驗，應清除主推進裝置和側推裝置螺旋槳的海生物，避免出現試驗負荷偏大故障；

（2）修前勘驗時，應對負荷限制功能情況進行試驗，記錄限制值；修后試驗，應以電流值設定負荷限制作為驗收標準（不以螺距角度為標準）；

（3）拆修側推裝置前（特別是塢內拆修螺旋槳組件），應在液壓站操作電磁閥頂缸變螺距試驗（不起動主電機的靜態狀態下），記錄向左、向右的螺距機械行程，且經相關方確認；

（4）為確保航行試驗的成功率，應在碼頭作側推裝置電氣系統試驗，調整好負荷限制值，若有故障可及早處理排除；

（5）航行試驗大綱中，要求側推裝置在2 級海況、零推力正舵及船低速航行正舵（3 kn 航速）情況下進行效用試驗，但實際運行情況中2 級海況以下的環境條件難以實現，因此試驗大綱評審時，應明確側推裝置在船低航速時的回轉試驗應以電機額定電流為準，檢查側推裝置能正常起動，啟動電流、工作電流符合設計要求即可。