可调螺距螺旋桨装置典型故障分析及处理
- 格式:doc
- 大小:92.03 KB
- 文档页数:5
调距桨系统工作原理及常见故障分析作者:朱彬程来源:《科学与财富》2015年第24期摘要:文章从保证船舶正常航行安全的角度出发,简要叙述了调距桨液压系统组成及其工作原理,给出了可能出现的故障,分析介绍了引发故障的原因,为轮机员的日常管理提供了一些参考。
关键词:调距桨;液压系统;控制系统;故障分析【分类号】U672.70 引言近几年来我国船舶工业有了很大发展,调距桨的应用越来越广泛。
调距桨的使用实现了船舶的无级调速,减少了主机起停次数,进而减少了运动部件的磨损和受热部件的热疲劳损害,延长了主机的寿命。
在主机转向和转速一定的情况下,调距桨可以很方便地通过改变桨叶的角度,实现主机负荷的增大或减小,以改善船舶在不同航行工况下的主推进效率和船舶操纵性能。
1 调距桨液压系统组成及工作原理如图1所示,作为主用的高压机带泵(20a)将液压油由液压油柜抽出,电动高压泵(1a)作为备用。
经过高压止回阀(5)、高压滤器(4)和顺序阀(13)后,分成两路,一路通到方向控制阀(34)等待,一路经滤器进入减压阀(34a),经减压后进入方向控制阀(34)的导阀等待。
当通过电磁阀或手柄使方向控制阀(34)阀芯右移,则方向控制阀(34)左侧导通,液压油由方向控制阀(34)“A”路进入布油箱的“C2”接口,经过布油箱及轴系进入桨毂;桨毂另一侧液压油经布油箱的“C1”接口和方向控制阀(34)“B”路返回。
当通过电磁阀或手柄使方向控制阀(34)阀芯左移,则方向控制阀(34)右侧导通,液压油由方向控制阀(34)“B”路进入布油箱的“C1”接口,经过布油箱及轴系进入桨毂;桨毂另一侧液压油经布油箱的“C2”接口和方向控制阀(34)“A”路返回。
当返回的液压油油压太高时,低压管路上的压力控制阀(11)使其直接回油柜。
注:1a.电动高压泵1b.电动低压泵3.压力警报面板4.高压滤器5.高压止回阀5a.止回阀6.温控阀11.压力控制阀12.高压安全阀13.高压顺序阀20a.机带高压泵20b.机带低压泵21.离合器啮合方向阀22.油冷却器23a.离合器供油调节及释放阀23b.离合器啮合压力调节阀24.主高压供油压力表24a.滑油压力表24b.离合器油压表24c.离合器供油压力表25.螺距控制系统伺服油压表26.低压滤器27a.低压备用泵止回阀27b.低压机带泵止回阀29.方向阀34.方向控制阀34a.减压及释放阀35.先导调节阀35a.先导释放阀36.负荷锁闭阀图1 螺距控制液压系统图当螺距转到指定位置时,方向控制阀(34)在弹簧力作用下回中,负荷锁闭阀(36)使桨毂内的液压油不能流回以保持螺距不变。
某轮可变螺距桨故障分析及修复、改进措施作者:辛悦严雄伟来源:《珠江水运》2014年第03期摘要:本文通过对某轮可变螺距桨故障分析及修复过程,提出相应的改进措施。
关键词:可变螺距桨故障修复某轮,1996年德国建造,是一艘航行于烟台至韩国仁川的客箱船,推进系统为2台MAK 6M601C中速柴油机,功率7500×2KW,经减速齿轮箱单轴输出动力,可变螺距单桨型号:PCV 400, 125转/分,单舵。
1.故障现象该轮133398航次,由烟台港驶往韩国仁川港的航行途中, CPP循环油柜低位报警,检查尾轴滑油高置油箱,发现油位在上涨,紧急向CPP油柜补油后,转至机旁应急手操,对CPP 操纵性能测试,发现螺旋桨螺距只能正向变大,不能回零,也无法反向变小,致使船舶暂不能变速航行。
CPP油柜的油位一直在不断减少,同时尾轴高置油箱油大量油溢出,遂确定并通知驾驶台CPP故障,无法操控CPP来控制船舶实现正常航行。
经公司、租家等多方协调,船舶由三艘拖轮协助拖带进港靠泊,然后进坞紧急修理。
2.可变螺距螺旋桨的控制原理及结构介绍可变螺距螺旋浆的可变螺距控制原理。
可变螺距螺旋桨(CPP)在桨毂部分采用特殊设计,由液压油驱动桨毂内油缸的活塞移动,活塞杆上的滑块通过偏心装置使浆叶转动,而改变螺距的。
桨毂内的主要部件有:活塞(活塞杆与活塞造成一体的T型)、滑块(装在活塞杆上)、浆叶转轴,中间法兰以及油管、各种密封等等(见浆毂图)。
油缸设计在浆毂后部,内部的活塞将油缸分成正车(K腔)、倒车(O腔)两个油腔,它和活塞,活塞杆密封等,是使CCP桨叶转动的动力部分,前部是活塞杆上的滑块、使浆叶转动的偏心装置、浆叶转轴等,是CPP的执行部分。
根据驾驶台指令加螺距或减螺距时,50~60bar的液压油被引入油缸的K腔或腔O,活塞在油压差的作用下,向左、或右移动,带动固定在活塞杆上的滑块一起移动,滑块和浆叶转轴是偏心连接的(见桨毂图),进而使浆叶转动,从而改变浆叶的螺矩角。
NAVIGATION 航海29某轮CPP 装置故障分析与处理实例郑国祥(交通运输部东海救助局,上海 200090)0 引 言当前,可变螺距螺旋桨(controllabe pitch propeller, 英文缩写为CPP)装置已被广泛地应用于舰船、拖船、集装箱船等各类船舶上,功率也从中、小型到几万千瓦不等,与传统的定距桨相比,CPP 提高了船舶的机动性和可操纵性,便于实现遥控,能够使主机在部分负荷下运行时仍保持良好的经济性,并且有利于推进装置驱动轴带发电机等辅助负载。
但是,CPP 装置由于其结构复杂,系统零部件多且精密,一旦发生故障,其排查故障的难度也明显高于定距桨。
1 基本概况1.1 CPP 装置组成与原理该船主机推进系统采用双机双桨推进模式,推进系统为Alphatronic 2000,主机型号为MAN B&W 7L32/40,单机功率3 360 kW,可调桨由MAN 公司随船配套提供,型号为VBS980。
整个装置主要通过螺旋桨轴、液压联轴节、中间轴和减速齿轮箱与主机输出端相连,其液压系统为独立的液压泵站,采用电液控制方式经配油器来改变螺旋桨桨叶的角度和方向,最终达到调距的目的。
其液压工作原理见图1。
1.2 故障现象该船于今年坞修时对左右CPP 装置进行了解体大修,换新桨毂内所有密封件,并对艉轴管内两道內油管接头预紧力进行校验,同时更换ODF 内部的液控单向阀组及相关密封件。
系统组装完毕后,在船坞内对左右CPP 进行了正倒车操纵试验,系统工作压力在正常,螺距变化速度正常,出坞后再次对CPP 进行运行试验均未发现异常。
某日,船舶按照出厂计划进行码头移档时,突然发现右CPP 在正车二挡向零螺距操纵时螺距没有跟随,机舱集控室与机旁仪表显示及ODF 机械指示均在正车二挡位置,后向正车位置瞬间推一小角度后再拉回零位,桨叶螺距才慢慢归零,完车后分别在遥控及机旁部位多次操纵CPP 螺距,右CPP 往正车方向操控螺距时反应速度正常,而往倒车方向操控螺距时速度依旧非常缓慢,并且集控室控制面板上伴随发出“CPP PITCH MIS ALIGNED”故障报警。
浅析调距桨操作规程与常见故障应对内容摘要摘要:本文首先介绍了“育鲲”教学实习船可调螺距螺旋桨(CPP)的结构组成,进而从整个系统以及部分重要组件的角度详细分析了调距桨液压伺服系统工作原理,随后总结归纳了调距桨在各种工作状况下的操作规程,最后结合调距桨可能出现的故障提出了针对性的检查修理措施,力图对船舶现实运营管理有一定的裨益。
关键词:调距桨、结构组成、液压伺服系统、操作规程、故障检修ABSTRUCT:Firstly, this thesis introduced the construction of the Controllable Pitch Propellerof DMU internship “Yukun”, then made a conclusion of the operating procedures invarious working condition after a detailed analysis of the hydraulic servo system fromthe view of the whole system and some important components, at last brought outcheck and maintenance measures against various CPP malfunctionsso that it can havesome effects for the practical operation and management. KEYWORDS: CPP; construction ; hydraulic servo system; operating procedure;malfunctioni目录前言 (1)1.VBS980 调距桨系统的组成 (1)1.1 VBS980 调距桨的调距桨部分 (2)1.2 VBS980 调距桨的轴系部分 (3)1.3 VBS980 调距桨的调距机构 (3)1.4 VBS980 调距桨的伺服液压系统 (4)1.5 VBS980 调距桨的遥控系统 (4)2.VBS980 调距桨工作原理 (5)2.1 调距桨液压伺服系统工作原理 (5)2.2 调距桨配油器工作原理 (7)2.3 调距桨比例调节阀工作原理 (8)2.4 调距桨伺服油压调节阀的工作原理 (8)3.“育鲲”轮调距桨(CPP)操作规程 (9)3.1 驾驶台或集控室的正常操作 (9)3.2 驾驶台的辅助操作 (10)3.3 CPP 在泵站的现场手动操作 (10)3.4 CPP 螺距应急设定的操作要点 (10)4. 调距桨常见故障分析 (11)4.1 螺距控制故障 (11)4.1.1 不能进行螺距调整 (11)4.1.2 螺距只能单向调节 (12)4.1.3 螺距不稳定 (12)4.1.4 螺距调整指令反应缓慢 (12)4.1.5 螺距有误差 (13)4.2 液压系统构造性故障 (13)4.2.1 水分渗入液压油中 (13)4.2.2 液压油向外溢流 (13)4.2.3 重力油柜溢油 (13)4.2.4 配油环漏油 (13)4.3 异常噪声及振动 (14)总结 (14)1浅析调距桨操作规程与常见故障应对前言自第一台调距桨(Controllable Pitch Propeller,简称CPP)在加拿大问世以来,调距桨随着机械制造业、液压技术、电子技术的发展而日臻完善,并在今天的航运市场上得到了广泛应用。
GUANGDONG SHIPBUILDING 广东造船2018年第1期(总第158期) 建造与修理65作者简介:亢宗楠(1983—),男,工程师。
主要从事船舶轴舵系方面的安装工作。
收稿日期:2017-03-05船舶CPP 系统海试典型故障及解决方案亢宗楠(广新海事重工有限公司,中山 528437)摘 要:本文通过两例可调螺距螺旋桨海试典型故障,对可调距螺旋桨内部的润滑方式进行分析,总结了两种类型可调螺距桨安装时的注意事项,为今后类似的轴系安装提供参考。
关键词:可调螺距螺旋桨;轴系安装中图分类号:U664.33 文献标识码:AFailure Solution for Ship Propulsion SystemKANG Zongnan( Guangxin Shipbuilding & Heavy Industry Co., Ltd. Zhongshan, 528437 )Abstract: In this paper, through two typical failure cases at the sea trials of controllable pitch propeller, the internal lubrication method of the propellers is analyzed, matters needing attention in the installation of the two types of controllable pitch propeller are summarized to provide the reference for the similar shafting installation.Key words: Controllable pitch propeller; Shafting installation1 引言可调螺距螺旋桨,也称可变螺距螺旋桨、可控螺距螺旋桨、变距螺旋桨、可调桨、调距桨等。
CPC-95型可变螺距桨的故障分析与诊断广州打捞局佘朝富CPC-95 型可变螺距桨是日本KAMOME PROPELLER CO.,LTD.公司的产品,目前救捞系统6000马力的拖轮“德平”“德安”“德顺”“德利”均装配这种型号的变距桨。
笔者根据自身的经历,在此谈一下对这一系统装置的认识,但愿能给众多的同行在日常管理中提供一点参考。
一.系统结构及工作原理CPC-95型可变螺距桨是一种比较老式的变距桨,整个系统由螺旋桨、艉轴、分油轴、动力油缸、油泵及控制部分组成。
它的动力油缸设在艉轴前端(即机舱),通过一条推杆与桨毂中的十字头相连;这种桨毂结构比较简单,内部各运动部件采用润滑脂润滑;动力油缸活塞前端装有一个反馈环,反馈环与螺距角发讯器连接;分油轴设在动力油缸与中间轴之间。
当需要改变螺距时,只要输出一个螺距角指令,对应的电磁阀打开,液压油经分油轴进入动力油缸,油缸中的活塞带动推杆和桨毂中的十字头、滑块,驱动桨叶转动,从而改变螺距角。
实际螺距角度通过螺距角发讯器反馈到驾驶台控制系统,当这一反馈值与输出指令相对应时,电磁阀关闭,液压油将动力活塞锁定某一位置,螺距角保持不变。
二.系统故障及其诊断和处理本人先后在“德顺”“德利”这两条船担任过轮机长,根据本人的认识,这种型号的变距桨主要存在两方面的故障,第一是设备缺陷产生的故障;第二是失修或加油方法不当引起的故障。
先谈第一方面——缺陷故障:这种故障发生在两个部位部件,第一个是系统的两个液控单向阀,这两个阀装在动力油缸的法兰缘边上,介于两法兰连接螺栓之间。
这两个阀的缺陷是没有固定的机构,它的固定是靠阀体上的三道O形胶圈与阀座产生的摩擦力来实现的,一旦胶圈老化,弹性减弱或系统液压油工作压力升高时,都会将此阀推出,离开阀座,导致系统大量液压油泄漏,系统瘫痪。
这种事故在“德顺”“德利”两条船都发生过。
解决的办法是旋开阀座上靠外缘的内六角闷塞(这种闷塞共两个,它的作用是封闭加工油道形成的两个加工孔),分别测量出单向阀阀体油孔的直径和阀座上的加工孔直径,然后用钢材加工一个阶梯形的定位销,装上定位单向阀阀座胶圈闷塞加工定位销销后形成右图的结构。
浅析调距桨操作规程与常见故障应对内容摘要摘要:本文首先介绍了“育鲲”教学实习船可调螺距螺旋桨(CPP)的结构组成,进而从整个系统以及部分重要组件的角度详细分析了调距桨液压伺服系统工作原理,随后总结归纳了调距桨在各种工作状况下的操作规程,最后结合调距桨可能出现的故障提出了针对性的检查修理措施,力图对船舶现实运营管理有一定的裨益。
关键词:调距桨、结构组成、液压伺服系统、操作规程、故障检修ABSTRUCT:Firstly, this thesis introduced the construction of the Controllable Pitch Propellerof DMU internship “Yukun”, then made a conclusion of the operating procedures invarious working condition after a detailed analysis of the hydraulic servo system fromthe view of the whole system and some important components, at last brought outcheck and maintenance measures against various CPP malfunctionsso that it can havesome effects for the practical operation and management. KEYWORDS: CPP; construction ; hydraulic servo system; operating procedure;malfunctioni目录前言 (1)1.VBS980 调距桨系统的组成 (1)1.1 VBS980 调距桨的调距桨部分 (2)1.2 VBS980 调距桨的轴系部分 (3)1.3 VBS980 调距桨的调距机构 (3)1.4 VBS980 调距桨的伺服液压系统 (4)1.5 VBS980 调距桨的遥控系统 (4)2.VBS980 调距桨工作原理 (5)2.1 调距桨液压伺服系统工作原理 (5)2.2 调距桨配油器工作原理 (7)2.3 调距桨比例调节阀工作原理 (8)2.4 调距桨伺服油压调节阀的工作原理 (8)3.“育鲲”轮调距桨(CPP)操作规程 (9)3.1 驾驶台或集控室的正常操作 (9)3.2 驾驶台的辅助操作 (10)3.3 CPP 在泵站的现场手动操作 (10)3.4 CPP 螺距应急设定的操作要点 (10)4. 调距桨常见故障分析 (11)4.1 螺距控制故障 (11)4.1.1 不能进行螺距调整 (11)4.1.2 螺距只能单向调节 (12)4.1.3 螺距不稳定 (12)4.1.4 螺距调整指令反应缓慢 (12)4.1.5 螺距有误差 (13)4.2 液压系统构造性故障 (13)4.2.1 水分渗入液压油中 (13)4.2.2 液压油向外溢流 (13)4.2.3 重力油柜溢油 (13)4.2.4 配油环漏油 (13)4.3 异常噪声及振动 (14)总结 (14)1浅析调距桨操作规程与常见故障应对前言自第一台调距桨(Controllable Pitch Propeller,简称CPP)在加拿大问世以来,调距桨随着机械制造业、液压技术、电子技术的发展而日臻完善,并在今天的航运市场上得到了广泛应用。
可调螺距侧推对船体产生震动的故障处理文龙朱红成梁德乐(广船国际军工事业部)摘要:本文通过分析可调螺距侧向推进螺旋桨变距结构原理、维修要点和焊接与锌块布置要求及基座对中的要求,来消除由于磨损、间隙超差、流体空泡以及其他缺陷造成船体震动,为更好地延长设备的使用寿命、降低维修成本、减小船舶振动、满足航行试验要求提供保障;文中描述了该类型船舶的变距结构的零部件的检修方法、合理的修复工艺,为今后该类型船舶侧推变距螺旋桨修复奠定了基础。
关键词:变距桨;变距机构;修理DOI:10.3969/j.issn.2095-4506.2018.03.0070概述船体振动可导致船体结构产生疲劳破坏,会影响船上的设备和仪表的正常工作,降低使用精度,缩短使用寿命。
同时,船体振动及由此引起的舱室噪声也会影响船员的居住舒适性。
因此有必要对产生振动的原因进行研究,找到减小振动的方法和措施。
本文是对某型船首部侧推装置在试航期间发现的振动情况进行探讨,分析产生振动的原因,阐述消除振动的方法和建议。
1故障原因分析1.1问题描述某船在试航期间发现:侧推工作,船头向左横移时驾驶室振动较强,船头向右横移时振动情况正常。
左横移时侧推舱噪声值比右横移大约10dB。
考虑到该振动问题有可能是机械故障或水动力干扰导致,对两种情况进行了分析。
1.2机械故障情况分析(1)联轴器的跳动度测量:侧推电机支架端面及止口的跳动度在出厂前已经加工调整好,但是在实际安装焊接后,筒体可能发生了轻微的焊接变形,带动电机支架变形,导致了实船复测数据与出厂数据不一致。
电机支架端面及止口的间隙,即联轴器的间隙,是为了控制电机轴与驱动轴的对中,经测量,联轴器的间隙仍在要求范围内,且本船侧推装置采用了弹性联轴器,对于对中度公差要求较松,故电机支架间隙参数的变化并不是振动噪声的主要原因;(2)齿轮啮合间隙检查:当齿轮啮合间隙超差时,侧推左横移时,桨轴受推力作用对锥齿轮啮合间隙有挤压的趋势,右横移时有分离的趋势。
某调距桨装置螺距抖动故障分析马晓乾U2(I.上海大学机电工程与自动化学院,上海200444: 2.上海船舶设备研宄所,上海200031)摘要:文章主要针对某船在航行过程中调距桨装置发生的螺距抖动,通过机械、液压以 及电控3个方面综合考虑并加以试验验证,最终找出故障原因,为今后排查此类故障提供了解 决思路。
关键词:调距桨;螺距抖动;故障分析中图分类号:U661.43 文献标识码:A DOI:10.16443/ki.31-1420.2020.02.002Pitch Shaking Failure Analysis for a ControllablePitch MechanismM A Xiaoqian1'2(1.School of Mechatronic Engineering and Automation,Shanghai University,Shanghai200444, China;2.Shanghai Marine Equipment Research Institute,Shanghai200031, China)Abstract: Mainly aiming at the pitch vibration o f a pitch-controlling propeller device daring the navigation o f a ship, it is comprehensively considered through three aspects o f m echanical, hydraulic, and electrical control and verified by tests. The cause o f the failure is finally found, which provide a solution fo r troubleshooting such failures in the f uture.Key words: controllable pitch propeller; pitch shaking; failure analysis〇引言可调螺距螺旋桨(简称调距桨,C P P)作为 船舶主动力推进装置,是集机械、液压以及电控 为一体的复合系统。
cademic Research技术交流可调螺距螺旋桨漏油原因张英,郝武(中海油能源物流有限公司,天津 300452)摘 要:随着调距桨推进系统可靠性的提高、船舶动力多样性发展以及船舶自动化程度的提高,调距桨作为船舶主推进装置被广泛应用。
基于调距桨漏油现象时有发生,总结调距桨在使用过程中漏油的主要原因,并对其进行分析,探讨相关解决措施,以期对调距桨船舶的设计及使用单位提供借鉴。
关键词:调距桨;密封面;密封圈;漏油中图分类号:U664 文献标志码:A DOI:10.16443/ki.31-1420.2021.02.005Cause of Oil Leakage for Controllable Pitch PropellerZHANG Ying, HAO Wu(CNOOC Energy Technology & Logistics Co., Ltd., Tianjin 300452, China)Abstract:With the improvement of the reliability of the pitch control propeller propulsion system, the development of the diversity of ship power and the improvement of ship automation, the pitch control propeller has been widely used as the ship's main propulsion device. Based on the frequent occurrence of oil leakage of controllable pitch propeller, the main causes are summarized and analyzed of oil leakage of controllable pitch propeller in the process of use and relevant solutions are discussed, so as to provide reference for the design and use units of controllable pitch propeller ships.Key words: controllable pitch propeller; sealing surface; seal ring; oil leakage0 引言可调螺距螺旋桨(Controllable Pitch Propeller)又称调距桨,与定距桨不同,调距桨通过桨毂内置的转动机构转动桨叶,使桨叶与桨毂间的相对角发生变化,最终达到在不改变螺旋桨和主机转向的情况下,使船舶完成前进及后退等动作[1-2]。
螺旋传动机构的常见故障螺旋传动机构是一种常见的传动装置,常见的故障包括以下几个方面:1. 磨损,螺旋传动机构在长时间的工作中,由于零部件之间的摩擦和磨损,可能导致螺旋轴、蜗杆、蜗轮等部件表面磨损严重,进而影响传动效率和精度。
2. 润滑不良,螺旋传动机构在工作时需要良好的润滑条件,如果润滑不良,可能导致零部件之间的摩擦增大,甚至卡死现象,严重影响机构的正常工作。
3. 材料失效,螺旋传动机构的零部件由于长时间的工作可能会出现材料疲劳、断裂等失效现象,特别是在高负载、高速度工况下,这种情况更容易发生。
4. 不良安装,螺旋传动机构在安装过程中,如果安装不当,可能导致零部件之间的配合不良,或者受力不均匀,进而导致机构的故障。
5. 设计缺陷,部分螺旋传动机构在设计上存在一些缺陷,比如结构不合理、材料选择不当等问题,可能导致机构在工作中出现故障。
针对这些常见故障,可以采取以下措施进行预防和解决:1. 定期检查和维护,定期对螺旋传动机构进行检查,及时发现磨损和松动等问题,进行维护和更换。
2. 合理润滑,保证螺旋传动机构的良好润滑状态,选择合适的润滑剂和润滑方式,确保零部件之间的摩擦减小,延长使用寿命。
3. 选择优质材料,在选用螺旋传动机构的零部件时,选择质量可靠的材料和零部件,避免因材料失效导致的故障。
4. 注意安装质量,在安装螺旋传动机构时,严格按照安装说明进行安装,保证零部件的配合精度和受力均匀。
5. 设计优化,对于存在设计缺陷的螺旋传动机构,可以通过优化设计、改进材料等方式进行改进,提高机构的可靠性和使用寿命。
综上所述,螺旋传动机构的常见故障包括磨损、润滑不良、材料失效、不良安装和设计缺陷等,针对这些故障可以采取相应的预防和解决措施,以确保螺旋传动机构的正常工作和稳定性。
船舶可调螺距螺旋桨泄漏修理分析摘要:可调螺距螺旋桨随螺旋桨诞生而出现,其主机在任何航行工况下都能发出额定功率,对船舶航速或推力具有提高或增大作用,且较小的耗油率不仅能够提高船舶续航能力,而且能提高其经济性。
但当前可调螺距螺旋桨的维修、保养较难,容易因密封等问题而发生严重漏油问题。
本文主要针对可调螺距螺旋桨容易漏油的现象,对船舶可调螺距螺旋桨漏油的修理进行分析。
关键词:船舶;可调螺距螺旋桨;漏油;修理;分析可调螺距螺旋桨的诸多优势使其广泛应用于船舶中,但其轴系构造复杂,在制造工艺上有较高要求,且同时具有难于维修、保养、可靠性差等明显缺点。
船舶可调螺距螺旋桨中最常见的故障之一为漏油,而在做好船舶可调螺距螺旋桨漏油修理工作中,我们还必须对船舶可调螺距螺旋桨漏油的常见部位和原因有明确认识。
1.船舶可调螺距螺旋桨漏油常见部位及原因船舶可调螺距螺旋桨漏油不仅会促使船舶动力装置发生资源浪费,还导致其螺距走位,船舶的转向效率不高等各种问题。
综合来说,船舶可调螺距螺旋桨漏油通常表现在四个部位。
第一个是桨叶与桨毂之间的部位,该部位除了防止润滑油向外泄露外还能防止海水向内渗入,当桨叶被巨大推力所冲击时工作中便会发生剧烈振动,使桨叶与桨毂密封位出现摩擦。
与此同时,桨毂外面的海水难免会使密封部位渗入泥沙及海生物等,在其作用下使密封表面发生变形、硬化和磨损,导致漏油现象的发生。
第二个是桨毂与艉轴法兰之间的部位,在工作中这个部位运动较少,接触表面还装有O形密封圈,海水很难进入,所以发生漏油的几率比第一个部位少。
第三个是活塞与油缸之间部位,该部位在可调螺距螺旋桨变螺距的时候,会受到高压油的压力及海水冲击的扭力,使密封圈出现变形等情况导致漏油。
第四个是活塞杆与轴承之间部位,活塞运动时会带动活塞杆,其漏油情况与活塞与油缸之间的漏油基本相同。
在工作实践和分析可调螺距螺旋桨常见漏油部位的过程中会发现,动密封部位是主要的漏油部位,由此可以判断密封与密封面两方面的问题引起了漏油。
可调桨使用与故障处理刘 军自第一台可调桨问世以来,由于技术上还不够成熟,其应用也不广泛。
后来可调桨随着机械制造、液压技术、电子技术的发展,尤其是遥控技术的应用而日趋完善,由于其灵活机动性好,在一些领域得到广泛的应用。
向阳红09船作为国内最早的科学考察船之一,于1983年最先应用了从瑞典引进的卡梅瓦(KAMEWA)可调桨,型号为79KS/4,为四叶桨,直径3130mm,设计的功率为6615Kw,对应的转速为200rpm。
可调桨的桨叶与桨毂中支持桨叶的承座相连接,通过桨毂中的旋转机构操纵桨叶旋转,旋转机构的动力则由液压、机械、电力等不同方式输出。
可调桨在不同工况下充分利用主机的功率与转速,对于桨叶负荷的变化适用性较好,可使船-机-桨处于良好的匹配状态。
1 可调桨的特点与一般的定距桨相比,可调桨具有以下优点:①对船舶航行条件适应性强。
在航行条件改变的情况下,可以通过调节螺旋桨的螺距比H/D即可使转矩保持不变,就可使主机保持发出最大的功率的能力,因此船舶可获得较高的航速并获得较大的推力。
②动力装置的经济性好。
相对于定距桨,可调桨可以兼顾螺旋桨效率和主机燃油消耗率,尤其是在非工况下获得较好的经济性。
③提高了船舶的机动性。
除了靠改变主机转速调节船舶航速,还可以借助螺旋桨叶片角大延长了主机的寿命,减少主机的维修时间和维修费用。
⑥便于实现遥控。
遥控功能强大、操作方便,驾驶员可以在驾驶台直接操纵手柄进行可调桨的螺距调节。
与一般的定距桨相比,可调桨具有以下缺点:①可调桨及轴系由于要安装螺距调节机构及遥控系统,结构复杂,造价比定距桨高。
②由于桨毂中的转叶机构零件尤其是运动部件多,可靠性不如定距桨,同时维护保养困难,一旦损坏必须进坞进行修理。
③在相同情况下,调距桨由于桨毂部位结构较定距桨复杂,使得毂径比(d/D)较大,在相同的设计工况下,其效率要比定距桨低1% ~ 3%。
④由于叶根厚度增大,使桨叶根部容易产生空泡腐蚀。
可调螺距螺旋桨装置典型故障的分析与处理颜少平1,张晓东2(1.海军驻武汉四六一厂军事代表室,武汉430084;2.海军工程大学,武汉430033)摘要:本文结合可调螺距螺旋桨装置的工作原理,对其在生产和使用中出现的几种典型故障现象进行了描述,并对每个故障的具体特征进行了分析,阐述了产生上述故障的原因,给出了解决问题的技术途径和措施。
同时,为避免同类故障的重复发生,提高可调螺距螺旋桨装置的工作性能,有针对性地提出了在制造,工艺、安装、使用和维护等方面进行优化、改进的建议方案。
关键词:调距桨装置;典型故障;分析与处理Analysis and Disposal of Several Model Fault forAdjustable-Pitch Prop DeviceYAN Shao-ping1, ZHANG Xiao-dong2(1. The Naval Representation Office Stationed at 461 factory, Wuhan 430084, China; 2. Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China)Abstract: Based on the work principle of the adjustable-pitch prop device ,this paper describes several model fault phenomenon appearing in making and using.According to the character of the fault,several reasons to nalysis fault,disposal measurers and technology approaches to solve fault are put forwarded.At the same time,in order to avoid appearance of the congener fault,and to improve the working performance of the adjustable-pitch prop device,several pertinence optimizing projects and amelioration suggestions about making,technics,fixing,using and maintenance are put forwarded ,too.Key words: adjustable-pitch prop device; fault; analysis; disposal1 前言近些年来,通过不断地国产化研制和改进研究,我们已基本掌握了可调螺距螺旋桨推进的设计、制造、安装、维护和使用技术,并在民用和军用舰船中得到了广泛应用。
尽管可调螺距螺旋桨装置的工作原理基本相同,但由于型号、结构的不同,以及生产工艺、安装要求等存在的差异,使用中暴露出的故障的表现形式也就多种多样。
作者根据调距桨装置在使用中出现的各种故障,在总结经验的基础上,从结构、工艺和安装、使用、维护等方面进行了原因分析,提出了相应的处理措施。
同时,为了降低装置的故障率,进一步提高装置的总体工作性能,提出了在结构、工艺等方面进行优化、改进的方案。
2 调距桨装置的工作原理及组成简介可调螺距螺旋桨(Controllable Pitch Propeller,简称CPP)简称调距桨,是一种利用设置于桨毂中的一套转叶操纵机构,使桨叶绕垂直于桨轴的轴线转动以改变桨叶螺距的螺旋桨[1]。
能充分利用主机功率,在主机转速和方向不变的情况下,经电控和液压系统对桨叶螺距的调节,灵活的实现船舶的前进、后退或停止,提高船舶的运动性能。
调距桨装置一般由桨毂桨叶组件、轴系组件、配油器、液压装置和电控单元等五个大的部分组成,各部分相互配合实现对桨叶螺距的调节。
图1为调距桨装置组成结构示意图。
1、桨毂组件;2、轴系组件;3、配油器组件;4、电控系统;5、液压系统图1 调距桨系统结构示意图调距桨与定距桨相比,因其系统结构复杂,因而故障点也就较多。
而作为典型的机电液耦合的复杂系统,产生故障的原因也就呈现多样性[2]。
这些故障有些是机械、液压或电控系统中某单一部件引起的,有的则是机、电、液各部分元件综合作用的结果。
即使是同一故障现象其产生的原因也不尽相同。
因而,从产生故障的机理出发去研究故障现象,了解故障的本质,快速、准确的进行故障诊断与处理,对装置的有效、安全运行,以及维护、保养有极为重要的作用。
下面对调距桨的几个典型故障现象进行分析。
3 调距桨装置典型故障现象及分析处理3.1 配油器温度过高和泄漏量超标配油器温度过高是指配油器高、低压密封环处巴氏合金温度超出技术指标的要求。
配油器的泄漏量超标,是指单位时间内,高、低压密封环处液压油内泄露量超过技术指标要求,导致泄油箱的抽油泵短时内频繁启动。
产生上述故障的主要原因是:1)由于配油环与配油轴之间的配合间隙过小,摩擦、生热过大;2)配油轴与配油环之间的液压油内泄露量过小,润滑和冷却效果差,进而出现密封环巴氏合金温度过高或超标;3)配油环与配油轴之间的配合间隙过大直接引起液压油内泄露量超标;4)由于液压油的温度升高,粘度下降,泄漏量增加。
由于配油器巴氏合金温密封环的温度与泄漏量存在既联系又矛盾的关系,因此在故障处理时比较棘手。
主要措施是:1)优化密封环的制造工艺,既要保证密封环的制造精度,又要防止轴承环的变形;2)严格控制高、低压密封环与配油轴之间的装配间隙;3)航行过程中,若存在高、低压密封环温度过高,可增加冷却水量以保证配油器的正常工作;4)若同时存在高、低压密封环温度过高和泄露量超标,宁可放弃对配油环与配油轴之间的间隙控制,以降低轴承温度,保证配油器的正常工作。
3.2 螺距指示波动、漂移或不能稳距螺距指示表波动、漂移或不能稳距故障是在台架试验和航行过程中,电气螺距表和配油器机械指针不稳定,出现较大波动或偏离而导致液压系统频繁变距[3]。
产生此类故障的主要原因是:1)调距桨系统在注入液压油的过程中,可能有空气进入系统,变距过程中螺距表指示出现不稳定现象;2)液压锁止阀漏油,桨毂油缸背压不够,桨叶受到海水的反作用力,螺距出现波动;3)电控系统螺距死区太小,系统太敏感,受到闭环控制系统的作用,螺距一直处于纠偏中,从而引起螺距指示不稳定或波动、漂移。
此类故障排除的方法是:1)进行多次变距试验,排除系统中的空气;2)去掉反馈信号,保留指示信号,若螺距指示一直发生变化,则为锁止阀故障,应拆检或更换锁止阀;3)将螺距死区调大,如果故障现象能消除,则故障原因为螺距死区设置过小。
3.3 桨叶抖动或爬行桨叶抖动或爬行故障是指调距桨变距过程中,调距压力发生较大波动的现象,或则明显的桨叶颤音、步进。
有时是静态调距正常,高速运转调距时出现爬行。
有时是无论什么状态下调距时都出现爬行现象。
产生此类故障的主要原因有:1)桨毂零件制造超差,主要是桨叶法兰与轴承之间的间隙过小,存在局部干摩擦,摩擦力矩过大的原因;2)液压系统存在较大冲击;3)液压系统中存在空气。
此类故障可采取下述方法进行排除:1)首先可以通过松懈桨叶螺栓,降低螺栓力矩后进行静态调距,若爬行现象消除,则可判断故障由于桨叶与轴承间隙过小引起。
可进一步拆卸桨叶,观察桨叶法兰端面是否存在磨痕,根据磨痕情况对轴承环或桨叶法兰端面进行机加工以扩大其配合间隙。
2)由机械卡滞导致的调距压力波动的情况很少见,大多数为液压系统的冲击导致变距压力不稳,可减少液压系统弯管的数量,减少液压冲击,从而减小调距压力的波动;3)若桨箍或油缸结构设计中有放气塞,则可拧松放气塞,释放液压系统中的空气;4)若设计中无此结构,则需要多次调距动作,以逐步排出液压系统中在输油过程中带入内部的空气。
3.4 变距停滞调距停滞故障一般表现为调距时,调距机构会在某一停滞点停顿一段时间后再继续变距,在停滞期间及再次开始变距时变距压力变化很小。
产生调距停滞故障的主要原因是:密封件压缩量不够或损坏导致桨毂油缸内部存在泄漏。
采取的处理措施是:1)检查桨毂油缸内部的密封圈型号规格是否正确;2)检查桨毂油缸和活塞杆之间的格来圈是否损坏或压缩量;3)更换密封圈。
3.5 液压系统不能卸荷调距桨液压系统不能卸荷的故障是指在变距停止时主泵不能空载卸荷。
正常情况下停止变距时泵出口压力应为0,故障发生时实际压力却达1MPa~6MPa。
若长期使用,液压油温升过高,对整个液压系统寿命会有很大影响。
产生此类故障的主要原因有:1)回油滤器堵塞或管路堵塞,导致系统的背压过高;2)泵出口一般有一个带卸荷功能的安全阀,安全阀主阀芯卡死,或卸荷阀阀芯卡死,或者这两个阀损坏,导致不变距时系统无法卸荷。
采取的处理措施是:1)若滤器压差没有报警,回油管路未见异常振动,则可基本排除液流不畅的故障;2)若变距过程中压力有变化,且到止档位置后压力到溢流设定值,调节溢流阀阀,压力无变化,则基本可以判断安全阀的故障;3)若调节卸荷阀的调压螺母,压力无变化,调压螺母阻力变小,阀芯没有动作,则可判断卸荷阀损坏。
3.6 液压泵组吸空液压泵组吸空故障表现为调距桨开启主泵时,泵对应的出口压力显示为0,且无法变距。
产生此类故障的主要原因有:1)吸油管路密封不紧;2)泵体放气螺塞松动;3)吸油管路堵死。
处理措施是:1)拧紧吸油管路上的对接法兰,往吸油管路上喷洒肥皂水,若出现气泡,则存在密封泄露,需检查或更换密封圈;2)拧紧放气螺塞,查看故障是否排除;3)检查止回阀是否装反,造成吸油管路堵死。
3.7 主、备用泵非正常情况下自动切换在航行过程中,在轴系高速运转的情况下,手动机旁从全正车到全倒车变距的过程中,出现低压报警,同时主备用泵自动切换故障。
产生该故障的主要原因有:1)液压系统故障;2)压力继电器故障;3)轴系处于高速运转的状态,从正车螺距变距至倒车螺距的过程中,由于受到水的作用力,倒车变距压力往往很小,液压系统存在瞬时的压力冲击,有可能某一时刻,压力低到压力继电器的切换值,当此低压停留的时间超过延时继电器设置的时间时,就会产生泵组的自动切换,出现延时继电器故障。
处理措施是:1)静态时,进行故障模拟,若重复出现,则存在液压系统故障;2)检查压力继电器,观察其能否正常工作,压力设定值是否正确;3)检查延时继电器的时间是否过小,否则应放大延时时间间隙。
3.8 比例阀控制失效在航行或静态调距时,操控比例阀进行变距过程中,螺距不受控制或无法实现调距桨变距功能,出现控制失效故障。