船舶舵槳滑油泵工藝改造

曲鵬飛

（煙臺港輪駁有限公司，山東 煙臺 264000）

“煙港拖23”“煙港拖24”輪是煙臺港2017年1月份建成回港的性能最先進的船舶。在2017年6月份時工作中“煙港拖24”輪突然出現(xiàn)齒輪箱滑油油位降低，液壓油油位上升的現(xiàn)象。經(jīng)檢查為機帶同軸泵故障，滑油泵油封損壞導(dǎo)致油液混合。在尋購備件過程中得知油封要20天到貨，采購總成要30天以上到貨。得知進口備件的采購難度后，技術(shù)人員即展開對滑油泵的研究，查閱技術(shù)資料，詳細(xì)分析該齒輪泵的特性、工作關(guān)聯(lián)及原理，尋求原系統(tǒng)的自有替代。

齒輪泵是靠齒間容積增大與縮小來產(chǎn)生吸排的。影響齒輪泵容積效率的主要因素是密封間隙 （齒輪端面的軸向間隙、齒頂?shù)膹较蜷g隙及齒輪嚙合線不嚴(yán)密處的間隙）。高壓齒輪泵一般采用軸向間隙自動補償裝置，在齒輪端面和泵體直接設(shè)浮動原件，工作時將排油引至浮動原件的外側(cè)，使浮動原件貼向齒輪端面，自動補償齒輪端面因磨損而增大的間隙。按改造方案實施，不改變泵的工作狀態(tài)，間隙補償裝置的油路不受影響，仍然是從高壓側(cè)引至浮動原件外側(cè)。分析過程中發(fā)現(xiàn)該泵的油封始終工作在高壓區(qū)，提出質(zhì)疑。查閱資料，確認(rèn)不符合普通油封的工作要求，對耐壓等級高的油封可以滿足使用。結(jié)合我們的理論知識和油封的工作特性及油泵端蓋的油路結(jié)構(gòu)狀態(tài)，我們提出封堵高壓腔油路，低壓腔處開油路保證軸承潤滑，用國產(chǎn)同規(guī)格油封替代進口油封的方案。原泵設(shè)計高壓側(cè)引入滑油至泵殼的主要作用是為主從軸的軸承潤滑，該泵軸承采用的是滾針軸承，理論上不需壓力潤滑。結(jié)合普通油封的工作要求是適用工作壓力不高的旋轉(zhuǎn)軸，是靠唇邊的過盈量抱緊軸頸保證密封的。綜合分析從吸口低壓側(cè)引入潤滑軸承可行，且滿足油封的工作要求。

技術(shù)人員先對“煙港拖24”輪左舵槳滑油泵實施技術(shù)改造，機加工后裝復(fù)試驗，油封密封效果良好，油泵壓力等參數(shù)正常。工作一個月后拆檢該泵，軸承、油封、泵軸、齒輪等工作狀態(tài)正常。改造成功，又相繼對其他3臺泵進行了改造。經(jīng)時間和工作的檢驗，泵的密封性能良好，工作壓力穩(wěn)定，性能上完全滿足齒輪潤滑和離合器合脫拍的工作要求。經(jīng)查閱資料，得知德國產(chǎn)油泵由于油封的耐壓等級高，可達(dá)10 MPa故該泵原設(shè)計理念也是可行的，采用的高壓側(cè)開油路保證滾針軸承的潤滑效果更好，但必須有高品質(zhì)的油封保證密封。從設(shè)備的使用壽命上看，認(rèn)為在低壓側(cè)設(shè)油路潤滑軸承的方式要優(yōu)于原泵的設(shè)計方案，其采用的靠高品質(zhì)的油封來保證密封的方法是不可取的，同時查閱資料，部分國產(chǎn)高壓齒輪泵采取的方式是在低壓側(cè)設(shè)油路潤滑滾針軸承，因此，對該類型泵的改造可廣泛應(yīng)用存在同類弊端的泵，其安全性在相關(guān)資料和案例中得到證實。

1 技術(shù)方案及論證

1.1 技術(shù)方案

全回轉(zhuǎn)拖輪舵槳是實現(xiàn)船舶正航、倒航和轉(zhuǎn)向的執(zhí)行機構(gòu)，是保證船舶正常航行和操縱的重要部件。本次改造的舵槳滑油泵是為舵槳裝置提供系統(tǒng)潤滑和舵槳的重要部件離合器提供動力油的設(shè)備。拆解齒輪泵分析：該齒輪泵為高壓油泵，工作壓力在30 bar左右。查看泵的端蓋在排出腔位置設(shè)有油路通道，高壓油通過該孔進入主動軸和從動軸軸套，為軸套提供潤滑，油封安裝在主動軸軸套外對高壓油進行密封。油封通常是工作在壓力不很高的回轉(zhuǎn)泵的泵軸常采用的密封方式。此泵的工作壓力有30 bar，顯然普通國產(chǎn)油封是不適用的。根據(jù)油封的特性，提出在吸油腔對應(yīng)的端蓋位置開油孔，封堵排出腔高壓側(cè)的油孔的方案。這樣既能保證軸承的潤滑，又能使油封不承受高壓，滿足國產(chǎn)封使用條件。齒輪泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 齒輪泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1.2 技術(shù)論證

（1） 端蓋高壓側(cè)設(shè)計油孔的主要作用是引入滑油對主動軸和從動軸的軸承進行潤滑，軸承為滾針軸承不需壓力潤滑，在吸入口引入滑油不影響軸承潤滑。

（2） 該泵是德國肖特爾舵槳配套泵PARKER PMD系列，屬于高壓齒輪泵，高壓齒輪泵的特點是采用軸向間隙自動補償裝置，防止容積效率過低。其形式為在齒輪端面與泵體之間夾設(shè)浮動原件，在工作時將排出的壓力油引至該原件的外側(cè)，使浮動原件外側(cè)的大于浮動原件內(nèi)側(cè)的壓力，使浮動原件在泵工作時能始終貼靠齒輪端面，自動地補償齒輪端面的磨損，以保證齒輪泵的容積效率。浮動裝置見圖2。

圖2 浮動裝置

對泵的內(nèi)部油路的改造不影響該裝置的工作，浮動裝置仍然從高壓側(cè)的工藝槽處進油，實現(xiàn)補償功能。

（3） 油封 （旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈） 的特性是工作于壓力不高的回轉(zhuǎn)泵軸的密封、內(nèi)徑比軸頸略小、裝在軸上靠內(nèi)側(cè)唇邊的過盈量抱緊軸面、唇邊外緣常置彈簧增加唇邊與轉(zhuǎn)軸的接觸壓力，并補償唇邊的磨損。查閱相關(guān)資料國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)型油封耐壓≤0.5 Mpa，耐壓性國內(nèi)產(chǎn)品可達(dá)1～3 MPa，德國產(chǎn)品可達(dá)10 MPa，據(jù)此判斷國產(chǎn)油封按原泵設(shè)計原理工作，無法使用。

（4） 雖然德國產(chǎn)品的耐壓值可達(dá)10 MPa，但按照油封的工作方式和特性，不能無限地把其置于高壓區(qū)，在滿足使用的情況下應(yīng)盡量低壓延長使用壽命。

（5） 對該類型泵的設(shè)計理念持懷疑態(tài)度，與廠家進行探討，出于對其產(chǎn)品質(zhì)量的保護，對我方觀點未給予否定。

2 技術(shù)特性

（1） 專業(yè)性：用技術(shù)人員扎實的專業(yè)技能，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題。

（2） 創(chuàng)新性：打破慣性思維，敢于對既定成熟產(chǎn)品提出質(zhì)疑。創(chuàng)新的思路攻克技術(shù)瓶頸，解決實際問題。

（3） 實用性：德國進口油封是可滿足使用條件，但存在價格昂貴，采購不便的弊端。據(jù)情進行工藝改造，其實用性和通用性得到極大改善。

（4） 經(jīng)濟性：國產(chǎn)化替代降低成本，縮短停修時間，保證船舶營運，提高船舶收益。

3 技術(shù)創(chuàng)新點

此次對“7000H P拖輪”舵槳滑油泵改造的最成功之處在于根據(jù)實際情況解決實際問題。不盲目的認(rèn)可進口產(chǎn)品的成熟度，用扎實的理論知識和豐富的實踐經(jīng)驗，據(jù)情提出合理的改造工藝，解決棘手問題。技術(shù)創(chuàng)新點為科學(xué)分析、結(jié)合實際、理論自信、工藝革新。

4 總體性能指標(biāo)和國外同類先進技術(shù)比較

改造后的設(shè)備狀態(tài)參數(shù)是對性能指標(biāo)最有說服力的證明。近四個月主機工作500 h左右，油泵壓力正常，油封未有任何泄漏。

和國外同類技術(shù)的比較，通過和設(shè)備商溝通，對此類型泵在該領(lǐng)域的改造在國內(nèi)屬于首次，經(jīng)時間的檢驗，廠家對此方案是贊同的，并表示改造對保證其設(shè)備的質(zhì)量聲譽，爭取國內(nèi)拖輪市場份額，給出了科學(xué)合理的方案。

5 技術(shù)成熟度

經(jīng)查閱資料 （大連海事大學(xué)編寫的船舶輔機），得知德國產(chǎn)油泵由于油封的耐壓等級高，可達(dá)10 MPa，故該泵原設(shè)計理念也是可行的，采用的高壓側(cè)開油路保證滾針軸承的潤滑效果更好，但必須有高品質(zhì)的油封保證密封。資料顯示，國產(chǎn)高壓齒輪泵有采取在低壓側(cè)設(shè)油路潤滑滾針軸承（見圖3）。

圖3 油路潤滑示意圖

由此可見方案是可行，技術(shù)上是成熟的。一定程度上也可以認(rèn)為打破了進口產(chǎn)品的壟斷，解決設(shè)備故障了只能被動使用配套廠家備件的難題。

6 對本單位經(jīng)濟和技術(shù)進步的意義

“煙港拖23”“煙港拖24”輪舵槳滑油泵工藝改造，大大縮短了拖輪停航時間，保證了船舶生產(chǎn)收益，雖然直接節(jié)省進口備件費用不過1萬元，但是間接收益可觀，統(tǒng)計從故障后的20天，拖輪生產(chǎn)收益近30萬，因此對舵槳滑油泵的改造非但獲得突出一定的經(jīng)濟效益，更重要的是凸顯出技術(shù)保障作用的重要性，很好地解釋了對技術(shù)部門的工作要求，“以技術(shù)保安全、以安全保生產(chǎn)、以生產(chǎn)保效益”。技術(shù)是基礎(chǔ)，效益是追求。此次改造是技術(shù)上的一大進步，可以說打破了供貨商對備件的壟斷。今后對進口同類型的泵可以大膽地進行質(zhì)疑和改造，廣泛應(yīng)用，同樣也是在新的領(lǐng)域的突破，為科技創(chuàng)新工作提供了新方向，增強了信心。

7 結(jié)語

綜上所述，“煙港拖23”“煙港拖24”輪舵槳滑油泵工藝改造，經(jīng)過時間的檢驗，改造是成功的，滑油泵各項性能穩(wěn)定。統(tǒng)計德國肖特爾舵槳，目前國內(nèi)裝機的設(shè)備已經(jīng)十幾臺，既保證了設(shè)備的穩(wěn)定，也對同類型的產(chǎn)品提供了寶貴經(jīng)驗。在該課題輕松實現(xiàn)國產(chǎn)化配件的替代，可以廣泛推廣和應(yīng)用。