減速齒輪箱機(jī)帶泵損壞故障案例分析

【摘 要】 為了查找減速齒輪箱機(jī)帶泵故障的真正原因，徹底排除故障，分析齒輪箱液壓系統(tǒng)及排查各項(xiàng)可能的原因發(fā)現(xiàn)：系統(tǒng)中的一個(gè)單向閥關(guān)閉不嚴(yán)造成系統(tǒng)內(nèi)液壓油在停車后流回齒輪箱，每次啟動(dòng)主機(jī)時(shí)機(jī)帶泵產(chǎn)生短時(shí)缺油磨損，日積月累導(dǎo)致機(jī)帶泵損壞。在三用工作拖船主機(jī)減速齒輪箱的日常管理中，應(yīng)加強(qiáng)對液壓系統(tǒng)單向閥的功能檢查，特別是機(jī)帶泵發(fā)生故障時(shí)更應(yīng)進(jìn)行單向閥功能試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)異常需及時(shí)換新。

【關(guān)鍵詞】 減速齒輪箱;機(jī)帶泵;單向閥

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國石油儲(chǔ)備已滿足不了國內(nèi)日益增長的消費(fèi)需求，石油開采開始向深海領(lǐng)域發(fā)展，石油產(chǎn)量也大大提升。三用工作拖船以其良好的操作性能、強(qiáng)大的載貨能力、齊全的設(shè)備成為海上鉆井平臺(tái)和石油開采的重要輔助工具，其規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。本文研究的工作拖船就是為海洋石油平臺(tái)服務(wù)的三用工作拖船，其具備雙機(jī)可變螺距雙槳，操作性能優(yōu)良，但由于設(shè)備設(shè)計(jì)復(fù)雜，對設(shè)備管理維護(hù)要求較高。

1 齒輪箱系統(tǒng)

三用工作拖船的動(dòng)力系統(tǒng)通常包括主機(jī)、減速齒輪箱、尾軸和可變距螺旋槳等，其中減速齒輪箱作為動(dòng)力系統(tǒng)的重要組成部分，一旦發(fā)生故障將導(dǎo)致動(dòng)力傳動(dòng)功能失效，影響船舶運(yùn)營和航行安全。本文涉及的三用工作拖船主機(jī)減速齒輪箱采用的是世界著名公司生產(chǎn)的Rolls-Rolyce 1500 AGSC-KP/500ND型減速齒輪箱，輸入轉(zhuǎn)速為 r/min，減速比為4.65︰1，是一款具有減速和可變螺距功能的組合式齒輪箱，其中液壓系統(tǒng)有一臺(tái)機(jī)帶泵和一臺(tái)電動(dòng)備用泵組成。這種機(jī)帶泵本身無安全閥，僅在液壓系統(tǒng)中設(shè)置有安全閥。本齒輪箱液壓系統(tǒng)中的單向閥設(shè)置在機(jī)帶泵出口軟管與齒輪箱連接處，在機(jī)帶泵與單向閥之間未設(shè)置壓力表。在啟動(dòng)主機(jī)前需先啟動(dòng)齒輪箱備用電動(dòng)滑油泵對齒輪箱預(yù)潤滑，主機(jī)啟動(dòng)后齒輪箱機(jī)帶泵同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。正常情況下機(jī)帶泵在3～5 s內(nèi)建立壓力，控制系統(tǒng)檢測到機(jī)帶泵壓力正常后自動(dòng)停止備用電動(dòng)滑油泵，齒輪箱液壓系統(tǒng)開始正常運(yùn)行。

2 故障現(xiàn)象及產(chǎn)生的后果

三用工作拖船在油田工地作業(yè)期間，某次啟動(dòng)主機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)左主機(jī)齒輪箱備用電動(dòng)滑油泵未立即自動(dòng)停止。檢查發(fā)現(xiàn)左主機(jī)減速齒輪箱機(jī)帶泵無法正常起壓，造成左主機(jī)無法正常運(yùn)行，立即停車檢修。此次故障造成三用工作拖船單車運(yùn)行而無法滿足石油平臺(tái)作業(yè)要求，且停航檢修10 h，影響了石油平臺(tái)的安全生產(chǎn)。

3 故障處理

在故障發(fā)生后，停止主機(jī)運(yùn)行，拆下并解體機(jī)帶泵后發(fā)現(xiàn)其泵殼及端面磨損較嚴(yán)重，此泵已損壞，無法修復(fù)。

此故障曾發(fā)生多次，一直未查出真正原因。機(jī)帶泵換新使用僅1年，此次發(fā)生的磨損損壞故障與1年前發(fā)生的故障類似。新泵更換后起壓時(shí)間約3～5 s，半年后機(jī)帶泵起壓時(shí)間慢慢延長，性能下降，最后無法起壓。

為了能盡快恢復(fù)三用工作拖船功能，立即更換系統(tǒng)滑油，清潔齒輪箱油底殼，更換滑油濾器，更換機(jī)帶泵備用新泵總成。啟動(dòng)主機(jī)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)油壓偏低，且機(jī)帶泵溫度快速升高。

查看圖紙及分析可能造成此故障原因后認(rèn)為，機(jī)帶泵出口管與齒輪箱連接處有一個(gè)單向閥，系統(tǒng)油壓表接在單向閥后，可能是導(dǎo)致單向閥不能完全打開而影響流量造成系統(tǒng)壓力偏低，同時(shí)由于單向閥流量的影響導(dǎo)致單向閥前的油壓偏高引起機(jī)帶泵溫度上升。隨即拆檢機(jī)帶泵出口管與齒輪箱連接處的單向閥后發(fā)現(xiàn)，單向閥閥芯有輕微變形，閥芯卡阻造成單向閥閥芯不能完全打開也不能完全關(guān)閉。從備件庫找出此單向閥備件總成，更換新的單向閥。重新啟動(dòng)主機(jī)，試驗(yàn)后各參數(shù)正常，系統(tǒng)恢復(fù)正常。

4 故障分析

在此類減速齒輪箱液壓系統(tǒng)中一般都設(shè)置機(jī)帶泵與電動(dòng)備用泵并聯(lián)連接，為防止兩個(gè)泵相互影響，一般會(huì)在液壓系統(tǒng)中設(shè)置單向閥。本次減速齒輪箱機(jī)帶泵異常磨損損壞故障的原因分析如下：

機(jī)帶泵在正常不缺油的情況下使用壽命很長。本次主機(jī)減速齒輪箱機(jī)帶泵損壞的直接原因是每次啟動(dòng)時(shí)短時(shí)間缺油，潤滑不足;導(dǎo)致機(jī)帶泵缺油的原因是單向閥關(guān)閉不嚴(yán)引起機(jī)帶泵進(jìn)出口管滑油在主機(jī)停車時(shí)流到齒輪箱，造成主機(jī)啟動(dòng)時(shí)機(jī)帶泵短時(shí)缺油干磨。

在正常情況下，主機(jī)停車后單向閥自動(dòng)關(guān)閉，機(jī)帶泵及管系滑油封閉，滑油不會(huì)流回齒輪箱油底殼，不會(huì)發(fā)生機(jī)帶泵缺油干磨現(xiàn)象。主機(jī)減速齒輪箱機(jī)帶泵位于減速齒輪箱端面頂部位置，位置較高，距離吸口約2 m，在主機(jī)停車時(shí)間較長時(shí)，單向閥關(guān)閉不嚴(yán)，導(dǎo)致機(jī)帶泵出口管通過單向閥與液壓系統(tǒng)直通，機(jī)帶泵進(jìn)出口管內(nèi)滑油慢慢流向齒輪箱油底殼，造成機(jī)帶泵在主機(jī)啟動(dòng)時(shí)短時(shí)間缺油干磨，日積月累，機(jī)帶泵過度磨損而失效。磨損的金屬顆粒進(jìn)入液壓系統(tǒng)各閥件，導(dǎo)致精密閥件磨損，出現(xiàn)其他故障。

5 結(jié) 語

此次故障排除后對減速齒輪箱使用狀態(tài)進(jìn)行跟蹤發(fā)現(xiàn)，其兩年來運(yùn)行工況良好，未再次發(fā)生此類故障。海洋石油平臺(tái)作業(yè)的三用工作拖船全部使用此種類型的減速齒輪箱，其原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大同小異，通常采用雙泵并聯(lián)液壓系統(tǒng)，且液壓系統(tǒng)均設(shè)置單向閥。單向閥屬于開關(guān)動(dòng)作頻次較高閥件，使用過程中可能產(chǎn)生磨損導(dǎo)致關(guān)閉不嚴(yán)等故障。這類故障一般不會(huì)立馬顯現(xiàn)，但使用時(shí)間一長就會(huì)導(dǎo)致機(jī)帶泵損壞等故障發(fā)生，且在排除故障的過程中往往疏忽了對單向閥故障的排除，從而導(dǎo)致故障不能徹底解決，給船舶運(yùn)營帶來隱患。在三用工作拖船主機(jī)減速齒輪箱的日常管理中，應(yīng)加強(qiáng)對液壓系統(tǒng)單向閥的功能檢查，特別是機(jī)帶泵發(fā)生故障時(shí)更應(yīng)對單向閥功能進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)換新。

收稿日期：2019-11-16

作者簡介：周慶友（1972―），男，輪機(jī)長，從事機(jī)務(wù)管理工作