某船舶主推進(jìn)齒輪箱故障判斷與分析

傅利強(qiáng)

摘 要：船舶在調(diào)遣至烏拉圭途中，左推進(jìn)齒輪箱機(jī)帶泵損壞，在無(wú)機(jī)帶泵備件的情況下，選擇備用泵替代使用，該齒輪箱先期已有滑油溫度高，潤(rùn)滑壓力下降的征兆。本文主要分析了齒輪箱油泵損壞及滑油溫度高的原因，并針對(duì)該齒輪箱提出改進(jìn)方案。

關(guān)鍵詞：滑油溫度;滑油壓力;滑油濾器;齒輪泵;冷卻器

中圖分類號(hào)：U664.3? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2019）04-0064-02

船舶長(zhǎng)途調(diào)遣途中，主推進(jìn)裝置的可靠性對(duì)船舶安全運(yùn)營(yíng)起到至關(guān)重要的作用，如在海況惡劣的情況下，主推進(jìn)裝置故障而使船舶失去動(dòng)力的話，會(huì)危及船舶的安全。

1推進(jìn)齒輪箱主要技術(shù)數(shù)據(jù)及工作原理

本船配有左右兩臺(tái)推進(jìn)減速齒輪箱，型號(hào)：ACG950/PF800-1，生產(chǎn)商：SCANA。左右旋向相反，額定輸入功率6000KW，輸入軸轉(zhuǎn)速750rpm，底部輸出軸輸出至可調(diào)螺旋槳，螺旋槳轉(zhuǎn)速152rpm，使用摩擦式液壓離合器，上部輸出軸輸出至軸帶發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速1500rpm，額定功率5760KW，齒輪箱滑油溫度50℃。傳動(dòng)形式如圖1所示。

2推進(jìn)齒輪箱故障經(jīng)過(guò)

船舶在調(diào)遣至烏拉圭的途中，機(jī)艙值班巡回檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)左推進(jìn)齒輪箱潤(rùn)滑油壓力下降至0.35MPa，下降趨勢(shì)明顯，其他壓力正常（離合器油壓、伺服油壓）。停車拆檢機(jī)帶泵，發(fā)現(xiàn)機(jī)帶齒輪泵的從動(dòng)齒輪6個(gè)齒局部損壞，齒輪軸及軸承磨損嚴(yán)重。如圖2所示。

因無(wú)機(jī)帶泵備件，備用泵替代使用。但備用泵使用后，油泵排出壓力不穩(wěn)定，波動(dòng)很大，從排出壓力表上可以看出有10bar的壓力波動(dòng)，導(dǎo)致離合器自動(dòng)脫排。針對(duì)此情況，外接了蓄能器以使油泵油壓穩(wěn)定;但是油溫及推進(jìn)齒輪箱小齒輪軸前軸承（圖1中TS26）溫度和推進(jìn)齒輪箱小齒輪軸后軸承（圖1中TS25）溫度還是高，冷卻器拆檢正常，另外加冷卻器加強(qiáng)冷卻，螺旋漿在85%負(fù)荷時(shí)油溫在60℃左右。

到港后，對(duì)齒輪箱滑油系統(tǒng)再次進(jìn)行檢查，并調(diào)整了恒溫閥，螺旋漿在85%負(fù)荷時(shí)油溫在57℃左右，仍舊偏高，然后將備用泵換新，拆除了外加的冷卻器，螺旋漿在85%負(fù)荷時(shí)油溫在54℃左右，這樣，齒輪箱油溫基本屬于正常，但還是需要蓄能器來(lái)維持油泵出口壓力的穩(wěn)定。

3 推進(jìn)齒輪箱故障分析

經(jīng)了解，之前船舶在施工時(shí)，左推進(jìn)齒輪箱油溫已接近63℃（報(bào)警值），左推進(jìn)齒輪箱小齒輪軸前軸承（圖1中TS26）溫度接近67℃（報(bào)警值），左推進(jìn)齒輪箱小齒輪軸后軸承（圖1中TS25）溫度接近65℃，其余溫度正常，潤(rùn)滑油壓已明顯比4bar的背壓閥設(shè)定值低。在調(diào)遣初期，槳角85%時(shí)都未超報(bào)警值，但油溫已明顯比右邊高7℃左右，TS25、TS26比右邊高10℃左右，其余溫度正常，潤(rùn)滑壓力3.7bar左右。

為了解各油壓以及油溫的關(guān)系，如圖3所示，機(jī)帶泵從油底殼吸油，油液排出至雙聯(lián)濾器，當(dāng)油壓低時(shí)，通過(guò)PS1壓力繼電器來(lái)控制備用泵自動(dòng)起動(dòng)。油液經(jīng)雙聯(lián)濾器后到達(dá)V1、V2、V3三個(gè)閥，V1為安全閥，設(shè)定值為40bar，正常情況下不動(dòng)作，當(dāng)油壓超出設(shè)定值后開(kāi)啟溢流至恒溫閥V6;V2為伺服油壓閥，設(shè)定為24bar，用來(lái)保證伺服油壓的穩(wěn)定，多余的油溢流至恒溫閥V6，極小一部分通過(guò)1mm的節(jié)流孔作為驅(qū)氣和起壓用;V3為減壓閥，設(shè)定值為21bar，把24bar的伺服油減壓至21bar作為離合器的驅(qū)動(dòng)油。油液經(jīng)恒溫閥V6到冷卻器，冷卻后的滑油在4bar的背壓閥V7的作用下到達(dá)各潤(rùn)滑點(diǎn)后流回油箱。

引起油溫高的原因有以下幾個(gè)方面：

（1）推進(jìn)齒輪箱小齒輪軸前軸承（圖1中TS26）和推進(jìn)齒輪箱小齒輪軸后軸承（圖1中TS25）工況不好發(fā)熱。

（2）冷卻器冷卻效果不好。檢查冷卻器后冷卻器正常，排除了該疑點(diǎn)。

（3）恒溫閥工作不正常。通過(guò)調(diào)整恒溫閥的開(kāi)度可以改變經(jīng)過(guò)冷卻器的滑油量而調(diào)整油溫，調(diào)整的不一樣，流經(jīng)冷卻器的油量也不一樣，所以在相同負(fù)荷下齒輪箱油溫高或低不能代表齒輪箱發(fā)熱量的高或低，最真實(shí)的是要看冷卻器帶走熱量的多少。

（4）油泵內(nèi)泄大，排量不足流經(jīng)冷卻器的滑油量減少。通過(guò)換新備用泵后，取消外加冷卻器后相同工況下齒輪箱油溫又下降了3℃，可以看出以前油泵內(nèi)泄已較大。一般情況下，油泵的設(shè)計(jì)都有一定的富余量，油溫偏高泄漏加大的話，是靠自動(dòng)關(guān)小背壓閥的開(kāi)度來(lái)保證潤(rùn)滑油壓。所以油溫一高潤(rùn)滑壓力也隨之下來(lái)，是由于油泵的排量已不足。再來(lái)看圖2損壞油泵的情況，齒斷裂和齒輪軸及軸承磨損，可以得出結(jié)論，齒的斷裂是由于軸與軸承先磨損后超極限再引起的，也可以解釋油泵損壞前內(nèi)泄量大冷卻不足的原因，是因?yàn)檩S承及軸磨損后間隙太大影響了齒輪泵的端面間隙而內(nèi)泄加大。這一點(diǎn)后在拆檢右齒輪箱機(jī)帶泵時(shí)得到驗(yàn)證，該泵軸承及軸已磨損很嚴(yán)重，齒輪還好沒(méi)損壞。

4推進(jìn)齒輪箱改進(jìn)方案

（1）滑油泵的選型。從圖2可以看出，油泵齒輪軸與滾柱軸承的滾柱直接接觸，且從磨損程度上看，軸比滾柱更易磨損，所以不能靠定期更換軸承來(lái)延長(zhǎng)油泵的使用時(shí)間，必須要軸承及齒輪都同時(shí)更換才行。建議選用質(zhì)地較軟的滑動(dòng)軸承型齒輪泵;

（2）備用泵安裝位置離齒輪箱的吸入口太遠(yuǎn)，以致吸入性能差引起排出壓力不穩(wěn)定，需要蓄能器來(lái)穩(wěn)壓;建議備用泵靠近齒輪箱油泵吸入濾器安裝，并盡量減少?gòu)濐^和管徑突變;

（3）密切關(guān)注齒輪箱小齒輪軸軸承的溫度變化，如有升高的趨勢(shì)，擇機(jī)檢查小齒輪軸與兩軸承的間隙及軸線情況;

（4）機(jī)帶泵改成兩臺(tái)，一臺(tái)高壓低流量用于合排，另一臺(tái)低壓大流量用于潤(rùn)滑，達(dá)到降低油泵機(jī)械負(fù)荷，延長(zhǎng)使用壽命。

5結(jié)束語(yǔ)

從齒輪箱數(shù)據(jù)不正常到判斷出機(jī)帶泵故障再到故障排除的過(guò)程可以看出，提早發(fā)現(xiàn)故障，可以有效地保證設(shè)備不會(huì)造成更嚴(yán)重的損壞，保證船舶的安全運(yùn)營(yíng)。想要以最快、最有效的方法發(fā)現(xiàn)、排除故障，必須對(duì)各設(shè)備功能、原理及性能理解透徹，還要加強(qiáng)機(jī)艙值班巡回檢查，定期比對(duì)各參數(shù)，判斷其變化趨勢(shì)，及時(shí)地掌握各設(shè)備的運(yùn)行工況。