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        某船舶主推進(jìn)齒輪箱故障判斷與分析

        2019-10-08 12:51:46傅利強(qiáng)
        中國水運(yùn) 2019年4期
        關(guān)鍵詞:齒輪泵冷卻器

        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

        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)齒輪箱潤滑油壓力下降至0.35MPa,下降趨勢明顯,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PS1壓力繼電器來控制備用泵自動(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)定值后開啟溢流至恒溫閥V6;V2為伺服油壓閥,設(shè)定為24bar,用來保證伺服油壓的穩(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。通過調(diào)整恒溫閥的開度可以改變經(jīng)過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)小背壓閥的開度來保證潤滑油壓。所以油溫一高潤滑壓力也隨之下來,是由于油泵的排量已不足。再來看圖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延長油泵的使用時(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,并盡量減少彎頭和管徑突變;

        (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,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)低壓大流量用于潤滑,達(dá)到降低油泵機(jī)械負(fù)荷,延長使用壽命。

        5結(jié)束語

        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。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,及時(shí)地掌握各設(shè)備的運(yùn)行工況。

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