伍 駿

(中交廣州航道局有限公司， 廣東 廣州 510220)

0 引 言

挖泥船是用于航道清淤維護(hù)和吹填造地的施工作業(yè)船舶，需靠全船分散布置的挖泥機(jī)具協(xié)同運(yùn)行才能完成施工作業(yè)。隨著挖泥船的設(shè)計(jì)建造向大型化發(fā)展，較難對船上低速重載運(yùn)轉(zhuǎn)的的挖泥機(jī)具進(jìn)行人工手動(dòng)潤滑，且當(dāng)挖泥機(jī)具在水下工作或挖泥船在外海風(fēng)浪工作環(huán)境下施工時(shí)，人工潤滑維護(hù)將會(huì)有很大的安全風(fēng)險(xiǎn)甚至無法實(shí)施，因此自動(dòng)潤滑脂系統(tǒng)的應(yīng)用就起到了非常重要的作用。自動(dòng)潤滑脂系統(tǒng)不但可以代替人工對挖泥機(jī)具進(jìn)行潤滑維護(hù)，而且還可以通過高壓潤滑脂泵將潤滑脂輸送到人員不易到達(dá)的狹窄處或高空處所，減輕人員體力勞動(dòng)并降低高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。本文介紹自動(dòng)潤滑脂系統(tǒng)的組成及其在絞吸挖泥船、耙吸挖泥船和開體泥駁等不同挖泥船上的應(yīng)用及布置，并闡述安裝調(diào)試自動(dòng)潤滑脂系統(tǒng)的要點(diǎn)。

1 自動(dòng)潤滑脂系統(tǒng)組成

自動(dòng)潤滑脂系統(tǒng)一般由帶電機(jī)的潤滑脂泵、安全閥組件、遞進(jìn)式分配器、潤滑脂管路和電控系統(tǒng)等5部分組成。按照工程裝備潤滑脂潤滑點(diǎn)的分布情況，將自動(dòng)潤滑脂系統(tǒng)分為遞進(jìn)式潤滑脂系統(tǒng)和多線式潤滑脂系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 自動(dòng)潤滑脂系統(tǒng)組成類型

1.1 兩種潤滑脂系統(tǒng)介紹

(1) 中央遞進(jìn)式潤滑脂系統(tǒng)選用單臺(tái)潤滑脂泵單點(diǎn)輸出定量潤滑脂，再通過不同形式的遞進(jìn)式分配器層層擴(kuò)散式分配輸送潤滑脂到各潤滑點(diǎn)[1]。其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省設(shè)備投入成本，但單個(gè)潤滑點(diǎn)輸出排量受限于單點(diǎn)泵芯的輸出排量，只能應(yīng)用在若干個(gè)距離較近的潤滑點(diǎn)或單個(gè)潤滑點(diǎn)潤滑量不高的場所。

(2) 多線式潤滑脂系統(tǒng)選用單臺(tái)多點(diǎn)輸出潤滑脂泵，通過潤滑脂泵上的多個(gè)輸出泵芯連接多條輸出管路系統(tǒng)，將潤滑脂輸送到各潤滑點(diǎn)[2]，部分輸出管路還可根據(jù)情況再安裝遞進(jìn)式分配器進(jìn)行潤滑點(diǎn)的擴(kuò)展輸出。其優(yōu)點(diǎn)是每個(gè)輸出泵芯的潤滑脂輸出排量可單獨(dú)調(diào)節(jié)，滿足在持續(xù)潤滑時(shí)不同潤滑點(diǎn)的不同潤滑脂供給量的需求，可應(yīng)用在潤滑點(diǎn)數(shù)量多、分散且距離較遠(yuǎn)的場所，并可利用遞進(jìn)式分配器進(jìn)行多層次擴(kuò)展。

挖泥船的挖泥機(jī)具較多，潤滑點(diǎn)分布較廣，不同潤滑點(diǎn)的潤滑脂供給量并不一定相同。隨著潤滑脂泵技術(shù)的發(fā)展，近年新造的挖泥船基本都采用多臺(tái)多線式潤滑脂泵組成自動(dòng)潤滑脂系統(tǒng)對船上的挖泥機(jī)具進(jìn)行潤滑。本文以多線式潤滑脂系統(tǒng)為例進(jìn)行介紹。

1.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)的多線式潤滑脂泵

多線式潤滑脂泵由泵本體、輸出泵芯、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和潤滑脂罐組成。以美國林肯(LINCOLN)牌潤滑脂泵作為選型示例，如圖2所示。

圖 2 LINCOLN牌多線式潤滑脂泵外形圖

影響潤滑脂泵選型的因素如下：

(1) 多線式潤滑脂泵的型號(hào)需根據(jù)區(qū)域或設(shè)備機(jī)具上潤滑點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行選擇。LINCOLN牌P215型多線式潤滑脂泵的泵芯數(shù)量為15個(gè)，一般留余量1～2個(gè)泵芯作為備用，其余泵芯連接潤滑脂管路系統(tǒng)。

(2) 由于潤滑脂屬于黏度較高的流體介質(zhì)，其動(dòng)力黏度在40 ℃時(shí)達(dá)220 mm2/s[3]，因此要求潤滑脂泵具有較高的工作壓力才能將其輸送到潤滑點(diǎn)。潤滑脂泵工作壓力可選范圍在20～35 MPa，一般工作壓力在25 MPa以上的潤滑脂泵可滿足要求。

(3) 區(qū)域或設(shè)備機(jī)具上潤滑點(diǎn)所需的潤滑脂總量也是選擇多線式潤滑脂泵泵芯活塞直徑和減速比的重要參考。LINCOLN牌P215型多線式潤滑脂泵參數(shù)如表1所示，每活塞行程油脂最大輸出量在25%～100%調(diào)節(jié)：當(dāng)泵芯活塞直徑為6 mm時(shí)，為0.040～0.160 cm3；當(dāng)泵芯活塞直徑為7 mm時(shí)，為0.057～0.230 cm3。

表1 P215型多線式潤滑脂泵潤滑脂不同減速比每小時(shí)最大輸出量 cm3

從表1可知，減速比和泵芯活塞直徑是影響潤滑脂泵輸出排量的參數(shù)，減速比越小，泵芯活塞直徑越大，潤滑脂每小時(shí)輸出排量就越大。多線潤滑脂泵的優(yōu)點(diǎn)之一是每個(gè)泵芯的輸出排量可單獨(dú)在25%～100%調(diào)節(jié)，因此每個(gè)點(diǎn)的輸出排量可根據(jù)其終端潤滑點(diǎn)的潤滑脂用量進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣就可實(shí)現(xiàn)單泵滿足所在區(qū)域不同的設(shè)備機(jī)具的潤滑要求，從而節(jié)省投資成本。

(4) 潤滑脂泵上的潤滑脂罐一般選擇安裝超聲波探頭，用于探測罐內(nèi)潤滑脂的液位，保護(hù)泵的運(yùn)轉(zhuǎn)，并輸出反饋信號(hào)給電控系統(tǒng)。

1.3 潤滑脂泵安全閥

潤滑脂黏度較大，需較大的工作壓力才能將其輸送。為保護(hù)泵芯不因潤滑脂壓力過大而有所損傷，需在潤滑脂系統(tǒng)上安裝安全閥來保護(hù)潤滑脂泵。安全閥不裝在泵本體上，而是通過T型接頭安裝在每個(gè)泵芯出口管路上，如圖3所示。多線式潤滑脂泵每個(gè)泵芯出口都須配安全閥。

圖3 潤滑脂泵安全閥

1.4 遞進(jìn)式分配器

遞進(jìn)式分配器是靠內(nèi)部各活塞運(yùn)動(dòng)定量分配潤滑脂的一種裝置。以LINCOLN牌常規(guī)SSV型分配器為例，其輸出口有6～22個(gè)，在此基礎(chǔ)上可延伸出具有監(jiān)控和調(diào)節(jié)功能的其他型號(hào)。如圖4所示，1～8為輸出口，A～D為4個(gè)柱塞。

當(dāng)潤滑點(diǎn)數(shù)量多于多線式潤滑脂泵泵芯數(shù)量時(shí)，并不是所有潤滑點(diǎn)都能與泵芯一對一連接，選用遞進(jìn)式分配器來拓展連接多出的潤滑點(diǎn)是一種經(jīng)濟(jì)合適的方案。在分配潤滑脂系統(tǒng)的潤滑量時(shí)，通過對分配器部分輸出口的封堵，可以內(nèi)部調(diào)節(jié)其余輸出口的潤滑脂量，這為內(nèi)部定量分配提供了多種組合。因此，合理選用遞進(jìn)式分配器與多線式潤滑脂泵進(jìn)行組合，將會(huì)節(jié)省投入成本。

1.5 電控系統(tǒng)

潤滑脂泵的常規(guī)控制是一個(gè)潤滑脂泵對應(yīng)一個(gè)電控箱，電控箱除控制潤滑脂泵電機(jī)的啟停外，還具備潤滑時(shí)間間隔設(shè)定和報(bào)警功能。潤滑時(shí)間的設(shè)置是潤滑脂控制系統(tǒng)非常重要的功能之一。這是因?yàn)闈櫥欠浅ｐこ淼牧黧w，在潤滑點(diǎn)有很高的附著力且存在的時(shí)間較長，而且系統(tǒng)不存在回油設(shè)計(jì)，如果潤滑脂泵電機(jī)一直不停運(yùn)轉(zhuǎn)，則附著在潤滑點(diǎn)的潤滑脂會(huì)越積越多，并會(huì)掉落在工作區(qū)域，造成甲板和海洋污染，所以須根據(jù)每個(gè)潤滑區(qū)域的工作情況設(shè)定每臺(tái)對應(yīng)潤滑脂泵的潤滑時(shí)間間隔，即多長時(shí)間啟動(dòng)一次潤滑脂泵，每次運(yùn)轉(zhuǎn)多長時(shí)間。如圖5所示，通過上、下、左、右等4個(gè)按鈕設(shè)置潤滑脂系統(tǒng)的潤滑時(shí)間和間隔時(shí)間，電控箱上需配置LED顯示屏和PLC控制模塊。

圖4 遞進(jìn)式分配器

圖5 潤滑脂泵電控箱

2 自動(dòng)潤滑脂系統(tǒng)在挖泥船上的應(yīng)用

由于挖泥船需靠全船分散布置的挖泥機(jī)具協(xié)同運(yùn)行才能完成施工作業(yè)，因此自動(dòng)潤滑脂系統(tǒng)主要潤滑挖泥機(jī)具上的動(dòng)作部件。近年新造的挖泥船基本采用多臺(tái)多線式潤滑脂系統(tǒng)對船上的挖泥機(jī)具進(jìn)行潤滑，需通過潤滑點(diǎn)的分布來劃分潤滑區(qū)域，從而合理布置船上的潤滑脂管路。

2.1 在絞吸挖泥船上的應(yīng)用

(1) 絞吸船的潤滑脂使用區(qū)域一般集中在鋼樁臺(tái)車﹑旋轉(zhuǎn)彎頭﹑絞刀梁起升滑輪組和橫移錨系統(tǒng)等4處，從成本和安全性出發(fā)，一些人員較易到達(dá)的潤滑脂點(diǎn)和擺動(dòng)幅度較大的挖泥機(jī)具采用手動(dòng)加注潤滑脂，其他的采用自動(dòng)潤滑。以IHC8527MP型絞吸船鋼樁臺(tái)車自動(dòng)潤滑潤滑脂點(diǎn)分布為例，如表2所示，潤滑點(diǎn)的數(shù)量為20個(gè)，每個(gè)潤滑點(diǎn)對應(yīng)1個(gè)泵芯，應(yīng)選取泵芯數(shù)量超過15個(gè)的多線式潤滑脂泵。

表2 鋼樁臺(tái)車自動(dòng)潤滑潤滑脂點(diǎn)分布表

潤滑的部位主要是工作機(jī)構(gòu)的軸承等旋轉(zhuǎn)部件。每點(diǎn)的潤滑量計(jì)算公式[4]為

利用軸承外徑和寬度估算填充量：

Q= 0.005·D·B

(1)

利用軸承內(nèi)徑和寬度估算填充量：

Q=0.01·d·B

(2)

式(1)和式(2)中：Q為潤滑脂填充量，cm3;D為軸承外徑，mm;d為軸承內(nèi)徑，mm;B為軸承寬度，mm。

如第1.1節(jié)所述，多點(diǎn)潤滑脂泵的每個(gè)點(diǎn)的輸出排量可根據(jù)其終端潤滑點(diǎn)的潤滑脂用量進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此1臺(tái)多線式潤滑脂泵就可滿足鋼樁臺(tái)車的潤滑要求，潤滑的時(shí)間間隔可通過電控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置。

(2) 絞吸船的鋼樁起升油缸滑輪組在油缸升降時(shí)始終處于高空位置，無法用硬質(zhì)鋼管連接潤滑，早期采用較長的軟管垂下來再手工加注潤滑脂，但軟管易折斷且干擾升降，改進(jìn)后采用新式定時(shí)潤滑脂罐進(jìn)行補(bǔ)油，如圖6所示。

定時(shí)潤滑脂罐內(nèi)有干電池盒，在進(jìn)行人工定時(shí)設(shè)置后，可產(chǎn)生氫氣推動(dòng)罐內(nèi)活塞從而進(jìn)行潤滑脂自動(dòng)均勻加注，如圖7所示。

2.2 在耙吸挖泥船上的應(yīng)用

耙吸船的潤滑脂使用區(qū)域分布在耙臂吊架和舵機(jī)兩處，其中舵機(jī)屬于需取得CCS證書的船用產(chǎn)品，須單獨(dú)設(shè)置1套潤滑脂泵組，不能與耙臂吊架共用潤滑脂泵組。耙臂吊架需自動(dòng)潤滑的區(qū)域主要是吊架高處的油缸銷軸銅套和門架轉(zhuǎn)動(dòng)銷軸銅套等部位。如圖8箭頭所示。

雙耙挖泥船的吊架在左右舷各有3組，自動(dòng)潤滑點(diǎn)數(shù)量較多，因此通過1臺(tái)多線潤滑脂泵結(jié)合分配器進(jìn)行自動(dòng)潤滑是比較經(jīng)濟(jì)合理的方案。圖9所示是單舷耙臂吊架的潤滑方案。

圖6 鋼樁起升滑輪組潤滑方式

圖7 定時(shí)潤滑脂罐構(gòu)造圖

圖8 耙臂彎頭吊架自動(dòng)潤滑點(diǎn)位置圖

圖9 耙臂吊架自動(dòng)潤滑脂系統(tǒng)原理圖

從圖9可看出，結(jié)合了分配器方案后，多線式潤滑脂泵剩余的輸出點(diǎn)可再結(jié)合分配器配置到另外一舷的耙臂吊架的自動(dòng)潤滑點(diǎn)，而且還有富余的輸出點(diǎn)可以作其他用途。

2.3 在開體泥駁上的應(yīng)用

開體泥駁的潤滑脂使用區(qū)域主要在艏艉部開體油缸鉸鏈和艏艉部主甲板鉸鏈等4處，此配置是因?yàn)槠鋭?dòng)作機(jī)構(gòu)與船的開合體動(dòng)作有關(guān)，同時(shí)開體油缸鉸鏈所處的位置在封閉的油缸艙內(nèi)并與海水相通，人員很難進(jìn)行潤滑維護(hù)，所以配置2臺(tái)多線式潤滑脂泵分別進(jìn)行自動(dòng)潤滑，如圖10所示。

圖10 開體泥駁自動(dòng)潤滑脂系統(tǒng)原理圖

開體泥駁的自動(dòng)潤滑脂系統(tǒng)的工作特點(diǎn)與一般挖泥船不同，潤滑脂的供給需配合開體泥駁的開合體動(dòng)作進(jìn)行。

(1) 在連續(xù)24 h內(nèi)，當(dāng)開體泥駁沒有執(zhí)行過開合體動(dòng)作時(shí)，每臺(tái)潤滑脂泵自動(dòng)運(yùn)行1次，運(yùn)行時(shí)間為5 min。

(2) 在開體泥駁每個(gè)開合體動(dòng)作執(zhí)行(觸發(fā)并輸出信號(hào))時(shí)，每臺(tái)潤滑脂泵自動(dòng)運(yùn)行1次，其中開體時(shí)運(yùn)行時(shí)間為3 min，合體時(shí)運(yùn)行時(shí)間為5 min，若運(yùn)行時(shí)間還未結(jié)束時(shí)再有信號(hào)輸入，則潤滑脂泵再重新運(yùn)行1次。

(3) 當(dāng)轉(zhuǎn)換開合體動(dòng)作(觸發(fā)并輸出信號(hào))時(shí)，潤滑脂泵的運(yùn)行時(shí)間自動(dòng)歸零并重新運(yùn)行。

3 自動(dòng)潤滑脂系統(tǒng)的安裝及調(diào)試

3.1 潤滑脂管管材選用

潤滑脂管材及附件的規(guī)格選型與常規(guī)動(dòng)力管系規(guī)格選型的要求不一樣，由于潤滑脂是黏度很高且流速很慢的流體介質(zhì)，即使管子接頭漏油也只是緩慢滲出，并不像其他高壓液體高速射出從而傷及人員和設(shè)備，因此不需要按潤滑脂泵的工作壓力選型，只需按船級(jí)社規(guī)范對III級(jí)管系[5]的要求進(jìn)行選型即可。若設(shè)計(jì)人員堅(jiān)持按潤滑脂系統(tǒng)工作壓力選用液壓管卡套接頭作為管路的連接件，將極大地增加成本。管材及附件規(guī)格選型時(shí)有以下幾點(diǎn)需要注意:

(1) 潤滑脂管的規(guī)格一般有Φ6 mm和Φ10 mm兩種，管材壁厚通常選用1.0 mm或1.5 mm。室外潤滑脂管應(yīng)選用316L不銹鋼管，而不能用銅管代替。

(2) 潤滑脂連接件選用卡套接頭形式，室外的應(yīng)選用316L不銹鋼材質(zhì)，接頭規(guī)格與管徑相配不需要按系統(tǒng)工作壓力選型，但不能選用焊接式接頭或焊接法蘭，否則焊渣易堵住細(xì)小的潤滑脂管，導(dǎo)致潤滑脂無法輸送。

(3) 由于潤滑脂管管徑較細(xì)且一般多根并排布置，應(yīng)選用輕型液壓管夾作為管路布置的固定支撐，既美觀又能保護(hù)壁薄的油脂管不會(huì)因?yàn)榇罢駝?dòng)而損壞。

3.2 潤滑脂選用

通常船用設(shè)備選用俗稱“黃油”的鈣基潤滑脂，其有良好的耐水性，但挖泥船的大部分挖泥機(jī)具都在水線下工作，因此應(yīng)選用具有較高附著力、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和抗水污染能力的潤滑脂類型。根據(jù)多條挖泥船的使用效果，推薦美孚潤滑脂 XHP 222。該潤滑脂是具有優(yōu)異性能的長效復(fù)合鋰基潤滑脂[6-7]，特別適合惡劣的工作條件，包括高溫、水污染、沖擊載荷以及加脂周期長的工況，其特性、優(yōu)點(diǎn)及潛在效益如表3所示。

表3 美孚潤滑脂XHP 222特性、優(yōu)點(diǎn)及潛在效益

該牌號(hào)潤滑脂不但可以用于甲板機(jī)械和挖泥機(jī)具的潤滑保養(yǎng)，也可用于如艙內(nèi)軸系傳動(dòng)軸承等的潤滑，其特性可覆蓋大多數(shù)船用設(shè)備的潤滑要求。

3.3 潤滑脂系統(tǒng)調(diào)試

潤滑脂系統(tǒng)的調(diào)試主要需注意以下3個(gè)方面:

(1) 由于潤滑脂是黏度較高且流速較慢的流體介質(zhì)，若單靠潤滑脂泵將罐內(nèi)的潤滑脂注滿整個(gè)潤滑脂系統(tǒng)非常耗時(shí)，距離長且繞彎的管路可能一周也加注不完。因此在調(diào)試潤滑脂系統(tǒng)前，必須用氣動(dòng)潤滑脂泵抽取外購潤滑脂筒內(nèi)的潤滑脂注入整個(gè)管系，并用手動(dòng)潤滑脂槍先對設(shè)備潤滑脂點(diǎn)進(jìn)行手動(dòng)加注，以使整套系統(tǒng)都充滿潤滑脂。在調(diào)試時(shí)，潤滑脂泵運(yùn)行較短時(shí)間后，若連接設(shè)備潤滑脂點(diǎn)的管接頭(調(diào)試時(shí)松開)流出潤滑脂，則代表管路是通暢的。

(2) 若按系統(tǒng)的工作壓力對管系進(jìn)行密性試驗(yàn)顯然浪費(fèi)人力資源，通常的做法是加注潤滑脂后啟動(dòng)潤滑脂泵查找泄漏點(diǎn)，再對有泄漏的連接管件進(jìn)行上緊。

(3) 潤滑脂管路系統(tǒng)調(diào)試正常后需按設(shè)計(jì)要求設(shè)置潤滑脂系統(tǒng)的潤滑時(shí)間和間隔時(shí)間。

4 結(jié)束語

自動(dòng)潤滑脂系統(tǒng)在挖泥船上的應(yīng)用可根據(jù)不同的需求進(jìn)行多種組合。該系統(tǒng)對于挖泥船水下作業(yè)機(jī)具的潤滑起到必要的保障作用，同時(shí)又能代替非必要的人工操作。根據(jù)多艘挖泥船的應(yīng)用情況，歸納總結(jié)了自動(dòng)潤滑脂系統(tǒng)的組成及其在挖泥船上的應(yīng)用要點(diǎn)，為日后其他類型的工程船舶應(yīng)用自動(dòng)潤滑脂系統(tǒng)提供了參考。