張 英，郝 武

（中海油能源物流有限公司，天津 300452）

0 引言

可調(diào)螺距螺旋槳（Controllable Pitch Propeller）又稱調(diào)距槳，與定距槳不同，調(diào)距槳通過(guò)槳轂內(nèi)置的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)槳葉，使槳葉與槳轂間的相對(duì)角發(fā)生變化，最終達(dá)到在不改變螺旋槳和主機(jī)轉(zhuǎn)向的情況下，使船舶完成前進(jìn)及后退等動(dòng)作[1-2]。

在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，相比于定距槳，調(diào)距槳的主機(jī)轉(zhuǎn)向不發(fā)生變化，減少主機(jī)頻繁換向啟動(dòng)的次數(shù)，延長(zhǎng)主機(jī)使用壽命，顯著提高船舶靈敏性[3-5]。這些優(yōu)點(diǎn)擴(kuò)大了其在鉆井平臺(tái)、港口拖帶等領(lǐng)域的應(yīng)用。然而，調(diào)距槳內(nèi)部調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和操縱系統(tǒng)比定距槳復(fù)雜，結(jié)合密封面較多[6-7]，如圖1所示。

復(fù)雜的結(jié)構(gòu)及操作系統(tǒng)使得調(diào)距槳的制造工藝及維護(hù)保養(yǎng)策略要求較高，尤其對(duì)密封系統(tǒng)和液壓操縱系統(tǒng)而言，容易引起泄漏。由于在水下，需要壓力較高的液壓油驅(qū)動(dòng)，在槳葉和槳轂之間一般采用橡膠密封圈進(jìn)行密封；而頻繁的槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)，再加上外界苛刻的環(huán)境，加劇了橡膠密封圈的磨損，使得槳轂進(jìn)水及潤(rùn)滑油泄漏，從而易造成設(shè)備損傷和海洋污染等重大事故。

圖1 螺旋槳結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

本文在討論調(diào)距槳油泄漏危害的基礎(chǔ)上，總結(jié)調(diào)距槳在使用過(guò)程中漏油的主要原因，并對(duì)其進(jìn)行分析，探討相關(guān)解決措施。

1 調(diào)距槳漏油的危害

船舶漏油是主要的海洋油污染源之一，給生態(tài)環(huán)境和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重危害，并易造成人員傷亡和極大的經(jīng)濟(jì)損失。主要體現(xiàn)在：

1）對(duì)海洋環(huán)境及生態(tài)平衡產(chǎn)生極大的破壞。船舶油污在海面上形成的油膜阻擋空氣中的氧向海水中擴(kuò)散，破壞海洋生物鏈，導(dǎo)致生態(tài)失衡。

2）易造成人員傷亡。槳轂進(jìn)水和漏油使槳轂滑塊磨損嚴(yán)重，螺距卡滯，最終導(dǎo)致船舶失控，甚至人員傷亡。

3）造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。國(guó)際公約《國(guó)際油污損害民事責(zé)任公約》和國(guó)內(nèi)法律法規(guī)《海洋環(huán)境保護(hù)法》、《防治船舶污染海洋環(huán)境管理?xiàng)l例》規(guī)定，因油污造成的海洋環(huán)境污染，船舶所有人應(yīng)對(duì)該事件引起的一切污染損害負(fù)責(zé)、賠償。

4）增加運(yùn)營(yíng)成本。槳轂漏油導(dǎo)致潤(rùn)滑油消耗增加；如因漏油在港口被滯留罰款，則被強(qiáng)制委托修理，進(jìn)而耽誤船期。

2 調(diào)距槳漏油的部位

對(duì)調(diào)距槳結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行分析得：調(diào)距槳的漏油與系統(tǒng)中的2套油路有關(guān)，分別是動(dòng)力油路和重力油路。動(dòng)力油為高壓油路，最高壓力可達(dá)6 MPa，主要用于驅(qū)動(dòng)槳轂內(nèi)活塞的往復(fù)，進(jìn)而使槳葉發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。由于該油路存在于槳轂及傳動(dòng)軸內(nèi)部，發(fā)生泄漏時(shí)，會(huì)從動(dòng)力油路泄漏至槳轂內(nèi)部（可稱之為“內(nèi)漏”），不易發(fā)現(xiàn)；重力油路則靠高置油箱的位置決定其系統(tǒng)壓力，為低壓油路，壓力一般不超過(guò)0.2MPa，但仍使調(diào)距槳系統(tǒng)內(nèi)壓力大于外部壓力，主要用于內(nèi)部?jī)?chǔ)油和系統(tǒng)潤(rùn)滑。該油路如發(fā)生泄漏，則會(huì)通過(guò)槳轂與槳葉的結(jié)合面、艉軸的前端和后端密封直接泄漏至外部環(huán)境中，漏油現(xiàn)象明顯。在船舶實(shí)際營(yíng)運(yùn)過(guò)程中，重力油泄漏情況發(fā)生較多，漏油量多且危害大。

3 漏油的原因及分析

3.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)不合理

隨著設(shè)計(jì)手段及推進(jìn)理論的發(fā)展，產(chǎn)品設(shè)計(jì)不合理的方面正在逐步減少，但調(diào)距槳相關(guān)密封面及密封圈等設(shè)計(jì)的不合理性仍然存在。主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：

1）密封面凹槽及密封圈的選型不合理。如密封圈尺寸偏小，則導(dǎo)致預(yù)壓縮量小。目前在選擇膠圈尺寸上，大多根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇，缺少相關(guān)密封圈預(yù)壓縮量與使用壽命的理論和試驗(yàn)研究。

2）密封圈材料使用不合理。尤其是油接觸面及動(dòng)接觸面處的密封部位，如油接觸面所選擇的價(jià)格低廉的丁晴橡膠膠圈，其耐油性和耐老化性能不合理，易產(chǎn)生壓縮性永久變形；動(dòng)接觸面所選用的氯丁橡膠，其耐磨性未達(dá)要求。因此，應(yīng)加強(qiáng)高性能橡膠密封圈的研制，并進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)研究。

3）密封面表面處理不合理。對(duì)于靜密封面而言，只要表面粗糙度達(dá)到一定等級(jí)即可；而對(duì)于動(dòng)密封面而言，表面粗糙度、表面硬度、表面強(qiáng)化工藝及防腐蝕處理等因素對(duì)其密封性能影響較大。

這些設(shè)計(jì)的不合理使得密封面及密封圈的使用壽命降低，易產(chǎn)生漏油現(xiàn)象。

3.2 管理不合理

調(diào)距槳漏油原因中的90%與船舶設(shè)備管理有關(guān)。主要有以下幾個(gè)方面：

1）調(diào)距槳潤(rùn)滑油方面的管理。潤(rùn)滑油在調(diào)距槳系統(tǒng)中主要起到潤(rùn)滑和冷卻作用，尤其是對(duì)于動(dòng)密封面而言，油液長(zhǎng)時(shí)間使用后引起的變質(zhì)以及外界泥沙進(jìn)入導(dǎo)致的污染物增加，會(huì)引起動(dòng)密封面磨損的加劇，導(dǎo)致密封不嚴(yán)。在實(shí)際維護(hù)保養(yǎng)中，多數(shù)情況下僅通過(guò)補(bǔ)加潤(rùn)滑油來(lái)保證其油位，而對(duì)調(diào)距槳潤(rùn)滑油油質(zhì)檢查不細(xì)致，對(duì)潤(rùn)滑油的性能了解不及時(shí)。因此，應(yīng)加強(qiáng)潤(rùn)滑油定期化驗(yàn)，確保其潤(rùn)滑和冷卻效果。

2）調(diào)距槳安裝過(guò)程中的管理。在安裝艉軸及螺旋槳的過(guò)程中，由于安裝工藝不到位，易出現(xiàn)密封性能下降的情況。如安裝過(guò)程中對(duì)密封面保護(hù)不當(dāng)，出現(xiàn)劃痕、密封圈安裝方向錯(cuò)誤、密封圈安裝位置不到位和安裝不對(duì)中引起抖動(dòng)等原因，使得密封圈在安裝或使用過(guò)程發(fā)生斷裂，進(jìn)而出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。

3）船舶營(yíng)運(yùn)中的管理。在船舶營(yíng)運(yùn)過(guò)程中，為降低營(yíng)運(yùn)費(fèi)用，未按照要求定期對(duì)艉軸和螺旋槳進(jìn)行解體；密封裝置螺栓因腐蝕或振動(dòng)引起松動(dòng)，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)；在航行過(guò)程中，對(duì)航線規(guī)劃不合理，誤入捕撈區(qū)，使螺旋槳纏上漁網(wǎng)并卷進(jìn)密封面之間，破壞密封圈等。上述原因也將導(dǎo)致調(diào)距槳裝置漏油。

4 結(jié)論

隨著新工藝和新技術(shù)的發(fā)展，調(diào)距槳推進(jìn)系統(tǒng)的技術(shù)以及可靠性已日趨完善。此外，船舶動(dòng)力的多樣性發(fā)展和船舶自動(dòng)化程度的提高，也使得越來(lái)越多的船舶采用調(diào)距槳作為主推進(jìn)裝置。因此需要對(duì)調(diào)距槳相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)的研究，使其在航運(yùn)業(yè)中發(fā)揮除更大的作用。