某型滑油冷卻器質(zhì)量問題的分析和處理

李向陽， 徐　陽， 董　蕾

(海軍裝備部駐上海地區(qū) 軍事代表局， 上海 201206)

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某型滑油冷卻器質(zhì)量問題的分析和處理

李向陽， 徐陽， 董蕾

(海軍裝備部駐上海地區(qū) 軍事代表局， 上海 201206)

摘要針對某型船針翅管滑油冷卻器在航行試驗中出現(xiàn)的滑油高溫報警現(xiàn)象，經(jīng)過出艙拆檢分析，是由于滑油進(jìn)口處第一塊折流板外徑尺寸偏小、滑油進(jìn)口處外包與殼體間隙偏大、芯組外包各開孔與殼體沒有密封翻邊的原因引起泄漏旁流，使得部份滑油未能從針翅管表面流動，未能與針翅管換熱，從而引起滑油高溫報警。通過折流板外圓加大、滑油進(jìn)口處外包與殼體筒內(nèi)壁貼合、在外包的開孔處增加密封結(jié)構(gòu)的措施完成了該滑油冷卻器問題的整改。應(yīng)將折流板外徑公差和外包翻邊尺寸公差形成的過程定為關(guān)鍵工序，同時在生產(chǎn)工藝和檢驗大綱中對該尺寸進(jìn)行重點標(biāo)識和設(shè)置檢驗點，保證了該型滑油冷卻器后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定可靠。

關(guān)鍵詞針翅管滑油冷卻器泄漏旁流關(guān)鍵工序

1現(xiàn)象描述

某型船在航行試驗過程中，右機(jī)滑油冷卻器在主機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)480 r/min時，滑油進(jìn)機(jī)溫度異常上升，高溫達(dá)59℃(規(guī)格書要求值<55℃)，出現(xiàn)滑油高溫報警現(xiàn)象。

2現(xiàn)場拆檢及原因分析

該型滑油冷卻器是針翅管滑油冷卻器，結(jié)構(gòu)如圖1所示。問題出現(xiàn)后，現(xiàn)場采取了清洗海水濾器、修復(fù)滑油冷卻器海水端蓋側(cè)板、更換滑油溫控閥的措施后，重新進(jìn)行航行試驗，仍然出現(xiàn)滑油高溫報警現(xiàn)象。經(jīng)現(xiàn)場分析認(rèn)為:滑油冷卻器芯組外包和折流板存在問題,需出艙拆檢，故障定位后再針對性地采取措施。

圖1　滑油冷卻器結(jié)構(gòu)示意圖

2.1出艙拆檢情況

出艙后拆檢發(fā)現(xiàn)如下情況。

(1) 滑油進(jìn)口處的第一塊折流板外徑尺寸偏小。

滑油進(jìn)口處的第一塊折流板外徑圖紙要求尺寸為875.5 mm～876 mm，現(xiàn)場測量值為866 mm。這造成折流板外圓與殼體筒內(nèi)壁間隙由2 mm增大至7 mm，如圖2所示。

(2) 滑油進(jìn)口處外包與殼體間隙偏大。

滑油進(jìn)口處外包圖紙要求翻邊尺寸為7.5 mm ～7.8 mm，現(xiàn)場測量值為3 mm。折流板與外包組成的滑油進(jìn)、出口密封圍口，設(shè)計要求貼合殼體內(nèi)壁，現(xiàn)實際有5 mm間隙，如圖2、圖3所示。

圖2　滑油冷卻器殼體和芯組外包示意圖

圖3　滑油冷卻器滑油進(jìn)口處外包實物圖　　　　　　　　　　　　圖4　滑油冷卻器芯組外包開孔實物圖

(3) 芯組外包各開孔與殼體未有密封翻邊。

具體情況(見圖2、圖4)。

2.2故障機(jī)理分析

滑油冷卻器殼體介質(zhì)是滑油，其流動方式如圖5所示。滑油在殼體流動分為5股流路。流路A是折流板管子與管子之間的泄漏流路；流路B是錯流流路；流路C是管束外圍和殼體筒內(nèi)壁之間的泄漏流路；流路E是折流板與殼內(nèi)壁之間的泄漏流路；流路F是管程分程隔板處的中間穿流流路。

圖5　滑油冷卻器殼體介質(zhì)流動方式示意圖

在滑油冷卻器計算建模時，滑油從流路B進(jìn)行傳熱計算，該流路滑油與換熱元件充分接觸，傳熱效果佳；流路A是折流板管子與管子之間的泄漏流路，該處間隙為0.05 mm～0.15 mm，該流路的滑油可以忽略；流路F是管程分程隔板處的中間穿流流路。由于本臺產(chǎn)品的滑油流向垂直于分程隔板，所以該處流路也可忽略。

流路C是管束外圍和殼體筒內(nèi)壁之間的泄漏流路。由于外包的翻邊小4.5 mm，滑油進(jìn)口處折流板間距為257 mm,這樣該處泄漏的面積為2 313 mm2。流路E是折流板與殼內(nèi)壁之間的泄漏流路。折流板外徑比設(shè)計值小5 mm,折流板泄漏處外徑長度為901 mm，這樣該處泄漏的面積為4 505 mm2。流路C和E總泄漏面積為6 818 mm2,這兩部分的泄漏使得部分滑油直接從管束外部流到滑油出口處。

經(jīng)過上述現(xiàn)象分析，滑油冷卻器達(dá)不到冷卻效果的原因是滑油在殼體折流換熱過程中，由于存在泄漏旁流現(xiàn)象，使得部份滑油未能從換熱元件——針翅管表面流動，未能與針翅管換熱。

3處理措施及效果

針對滑油進(jìn)口處第一塊折流板外徑尺寸偏小、滑油進(jìn)口處外包與殼體間隙偏大、芯組外包各開孔與殼體未有密封翻邊引起的泄漏旁流將對該右機(jī)滑油冷卻器采取以下措施。

3.1問題整改措施

(1) 滑油進(jìn)出口處的折流板外圓加大。

在滑油進(jìn)出口處的第一塊折流板外圓，采用堆焊的方法將外圓堆焊，使其外徑加大5 mm，這樣使得折流板與殼體筒內(nèi)壁的間隙小于2.6 mm。

(2) 滑油進(jìn)口處外包與殼體筒內(nèi)壁貼合。

對于滑油進(jìn)出口處外包，將外包翻邊，翻邊后的外包外徑大于殼體筒內(nèi)徑。因為該翻邊具有一定的彈性，在芯組安裝時，將外包翻邊超出殼體筒內(nèi)徑部分按壓至小于殼體筒內(nèi)徑，在芯組安裝進(jìn)入殼體內(nèi)后，該外包翻邊彈性恢復(fù)，這樣外包與殼體筒內(nèi)徑緊密貼合。

(3) 在外包的開孔處增加密封結(jié)構(gòu)。

對于外包開孔處，在開孔的四周堆焊5 mm高的圓，這樣該堆焊的圓與殼體筒內(nèi)壁緊密貼合。

完成整改后，結(jié)合船廠試航進(jìn)行了驗證。在試航中，主機(jī)全工況運轉(zhuǎn)3 h，滑油溫度正常,一直穩(wěn)定在47℃～48℃(規(guī)格書要求值<55℃)，整改措施有效。

3.2舉一反三措施

出現(xiàn)問題的滑油冷卻器完成整改后，按照質(zhì)量問題雙歸零要求，我們對該工廠生產(chǎn)的其他該型號滑油冷卻器進(jìn)行了檢查。包括4套裝備和一套艦備件及時到相關(guān)單位進(jìn)行了拆檢，有問題的及時進(jìn)行了更換。同時，通過查閱該型針翅滑油冷卻器圖紙發(fā)現(xiàn)，圖紙上沒有將折流板外徑加工和外包翻邊定為關(guān)鍵工序。該工序?qū)儆诩庸るy度大，質(zhì)量不穩(wěn)定的工序，且沒有設(shè)置檢驗點，我們及時要求工廠對圖紙進(jìn)行了修改完善，將該折流板外徑加工和外包翻邊定為關(guān)鍵工序，在制作時按關(guān)鍵工序的控制程序進(jìn)行管理。同時制訂了《滑油冷卻器隔板作業(yè)指導(dǎo)書》和《滑油冷卻器總裝作業(yè)指導(dǎo)書》，完善了折流板的制作和檢驗，增加了外包詳細(xì)的操作要求和要領(lǐng)，并且設(shè)置了停止檢驗點。一年來，該單位陸續(xù)交付了多套該型滑油冷卻器，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

4結(jié)束語

綜上所述，滑油冷卻器在設(shè)計生產(chǎn)時，要認(rèn)真進(jìn)行特性分析，注重識別加工難度大、質(zhì)量不穩(wěn)定的工序。要將折流板外徑公差和外包翻邊尺寸公差形成的過程定為關(guān)鍵工序，同時要在生產(chǎn)工藝和檢驗大綱中對該尺寸進(jìn)行重點標(biāo)識和設(shè)置檢驗點。

參考文獻(xiàn)

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[3]成大先.機(jī)械設(shè)計手冊(第四版) 第4卷[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

An Analysis and Resolution of an Oil Cooler Quality

LI Xiang-yang, XU Yang， DONG Lei

(The Shanghai Minitary Representatives Bureau of Naval Armament Department，Shanghai 201206, China)

AbstractAiming at the high oil temperature warning phenomenon in the pin fin tube oil cooler during the navigation,by dismantling and analyzing,the reasons for the warning are the leakage caused by small diameter of the first blast deflector of the oil inlet,big interval between the oil inlet and the shell and the miss of seal ring between the filter and the shell.The leakage make the oil flow over the tube insufficiently and unable to exchange the heat,finally resulting in the high temperature warning.This problem was solved by enlarging the diameter of the blast deflector,encloseing the interval between oil inlet and surface of the shell and adding sealing structure in the hole.To secure the stability and reliability of this type of cooler,we have taken the following measures,setting the process of outer diameter tolerance of the baffle and outsourcing flanging size tolerance as key working procedure,then intensively marking and setting testing point on this specific dimension.

KeywordsPin fin tube oil coolerLeakage flowKey working procedure

中圖分類號U672

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

作者簡介：李向陽(1983-)，男，工程師，主要從事艦船質(zhì)量監(jiān)督和管理工作。