吳海春

（渤海船舶職業(yè)學(xué)院，遼寧 興城 125105）

引言

可調(diào)螺距螺旋槳簡(jiǎn)稱(chēng)“調(diào)距槳”。通過(guò)設(shè)置在槳轂內(nèi)的機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)槳葉，使槳葉角度發(fā)生變化，達(dá)到調(diào)節(jié)螺距目的，以適應(yīng)各種海況。使用時(shí)，由船舶駕駛員在駕駛臺(tái)上遠(yuǎn)距離進(jìn)行變距操作，可以使船舶在自由航行狀態(tài)和拖曳航行狀態(tài)下均能充分發(fā)揮主機(jī)功率，同時(shí)還具有較好的反向、加速和制動(dòng)性能[1-2]。

1 VBS980型調(diào)距槳裝置的結(jié)構(gòu)

VBS980型調(diào)距槳裝置主要由調(diào)距槳、軸系、調(diào)距機(jī)構(gòu)、伺服液壓系統(tǒng)和遙控系統(tǒng)等組成。

1.1 調(diào)距槳部分

調(diào)距槳部分如圖1所示，由槳轂3、槳葉21和轉(zhuǎn)葉機(jī)構(gòu)等組成。槳轂是調(diào)距槳的主體，通過(guò)螺栓9和銷(xiāo)軸10與螺旋槳軸19的尾端法蘭相連，它的外部安裝有4個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片法蘭17，內(nèi)部安裝有調(diào)距槳裝置的調(diào)距機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)葉機(jī)構(gòu)等。槳葉是4葉式的，材料為鎳—鋁青銅，每個(gè)槳葉通過(guò)螺栓22和銷(xiāo)軸25固定在葉片法蘭上，并用O型密封環(huán)24進(jìn)行密封，實(shí)現(xiàn)槳葉與葉片法蘭同步旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)葉機(jī)構(gòu)的作用是將伺服活塞2的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

1.2 軸系部分

調(diào)距槳的軸系部分由螺旋槳軸和配油軸組成，兩者用套筒聯(lián)軸器相連。螺旋槳軸的前端通過(guò)聯(lián)結(jié)法蘭與中間軸相連，尾端與槳轂相連。中空的槳軸內(nèi)部布置有輸油管，這樣便形成兩條同心通道，一條是輸油管內(nèi)部的通道，另一條是螺旋槳軸與輸油管之間的環(huán)形通道[3]。配油軸用來(lái)將液壓油供應(yīng)到兩條通道中，進(jìn)而控制液壓油進(jìn)入到伺服活塞艉部或艏部的液壓油腔。此外，輸油管與伺服活塞和反饋機(jī)構(gòu)的反饋桿相連，用來(lái)傳遞伺服活塞和槳葉的位置信號(hào)。所以，調(diào)距槳的軸系不僅可以將主機(jī)輸出的動(dòng)力傳遞給螺旋槳，還可以作為進(jìn)出液壓油的通道。

1.3 調(diào)距機(jī)構(gòu)

調(diào)距機(jī)構(gòu)如下頁(yè)圖2所示，包括產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)槳葉動(dòng)力的伺服油缸、伺服活塞、分配液壓油給伺服油缸的配油器、槳葉定位和槳葉位置的反饋機(jī)構(gòu)及其附屬設(shè)備等。調(diào)距機(jī)構(gòu)的主要作用是調(diào)距、穩(wěn)距以及對(duì)螺距進(jìn)行反饋和指示。調(diào)距機(jī)構(gòu)的伺服活塞與螺距控制頭（滑塊）剛性連接，滑塊在滑槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)螺旋槳調(diào)距機(jī)構(gòu)的伺服活塞軸向移動(dòng)時(shí)，通過(guò)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將伺服活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)葉機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)槳葉的旋轉(zhuǎn)，改變調(diào)距槳裝置的螺距角。調(diào)距機(jī)構(gòu)中配油環(huán)如下頁(yè)圖3所示，作用是分配壓力油給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通常以全浮動(dòng)形式安裝在連接法蘭上，并用安裝于船體上的銷(xiāo)子防止其轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)榕溆铜h(huán)與傳動(dòng)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所以與之相連的管路通常用柔性接頭。反饋機(jī)構(gòu)位于配油環(huán)旁邊，通過(guò)反饋桿與輸油管相連，用于穩(wěn)距和指示螺距。

1.4 伺服液壓系統(tǒng)

VBS980型調(diào)距槳的伺服液壓系統(tǒng)主要由伺服油箱、兩臺(tái)液壓油泵、管件、控制閥組、濾器、冷卻器和保護(hù)元件等組成。液壓系統(tǒng)的主要功能是按遙控系統(tǒng)的螺距指令，將液壓油送入調(diào)距機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)調(diào)距機(jī)構(gòu)工作。同時(shí)，多余的液壓油被引入位于軸承下方的泄放柜中，當(dāng)油位達(dá)到高位時(shí)就會(huì)通過(guò)自動(dòng)控制的駁油泵駁回油柜。當(dāng)調(diào)距系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，應(yīng)急系統(tǒng)可將槳葉固定于正車(chē)螺距位置，使之能按定距槳狀態(tài)工作。

1.5 遙控系統(tǒng)

調(diào)距槳遙控系統(tǒng)主要由主駕駛臺(tái)的操縱面板、集控室的操縱面板、包含主控制計(jì)算機(jī)的主控制箱、螺旋槳伺服電子裝置（閉環(huán)放大和螺旋槳指示電子裝置）等部分組成。通過(guò)對(duì)控制手柄的動(dòng)作，可以使調(diào)距槳的螺距發(fā)生所需要的改變，并將螺旋槳實(shí)際的螺距值顯示在相應(yīng)的儀表上。

2 某輪調(diào)距槳故障現(xiàn)象

某輪采用的是VBS980型調(diào)距槳裝置。在實(shí)船使用中，調(diào)距槳的液壓管路接頭處經(jīng)常出現(xiàn)少量漏油現(xiàn)象，尤其是配油環(huán)處。當(dāng)調(diào)距槳進(jìn)行變距操作時(shí)，此現(xiàn)象更加明顯，而且液壓動(dòng)力單元的閥件動(dòng)作噪音過(guò)大，并伴有明顯的敲擊聲。此時(shí)，液壓動(dòng)力單元的壓力表指示液壓管路中的瞬間壓力達(dá)到3.7 MPa左右，明顯超過(guò)了調(diào)距槳正常工作時(shí)的壓力（2.1 MPa左右），導(dǎo)致機(jī)艙出現(xiàn)調(diào)距槳壓力高報(bào)警，給輪機(jī)管理人員帶來(lái)很多不必要的麻煩。但是，當(dāng)調(diào)距槳的變距操作結(jié)束后，一切又恢復(fù)正常，即管路接頭處漏泄量明顯減少，液壓動(dòng)力單元閥件動(dòng)作聲音明顯變小，壓力表指示也隨之恢復(fù)正常。

3 故障分析及排除

調(diào)距槳的配油環(huán)用來(lái)為槳轂中的伺服活塞供油，該處采用的是動(dòng)密封。在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，配油環(huán)的內(nèi)腔若有漏油是要被泄放至泄放柜的，之后再被駁油泵駁回至伺服油箱，以供循環(huán)利用。由于采用的是動(dòng)密封，加之加工精度不良，在尾軸與配油環(huán)的運(yùn)動(dòng)面處，有時(shí)避免不了會(huì)出現(xiàn)液壓油外漏的現(xiàn)象。正常只要把內(nèi)漏及時(shí)抽回伺服油箱，一般外漏量極少，根本不影響調(diào)距槳的正常使用。但是，根據(jù)某輪在進(jìn)行變距操作與不進(jìn)行變距操作時(shí)配油環(huán)處的外漏量對(duì)比，在進(jìn)行變距操作時(shí)配油環(huán)的外漏量明顯增多，已經(jīng)超出正常值。

調(diào)距槳液壓管路接頭嚴(yán)重漏泄，液壓動(dòng)力單元上的閥件動(dòng)作噪音過(guò)大以及因液壓管路中壓力過(guò)大而產(chǎn)生報(bào)警等現(xiàn)象，歸納為一點(diǎn)，就是液壓管路中壓力過(guò)高。

針對(duì)調(diào)距槳液壓管路中壓力過(guò)高的現(xiàn)象，分析可能由以下原因引起：

1）液壓油泵壓力釋放閥設(shè)定值太高。調(diào)距槳裝置的液壓油泵為螺桿泵，在與螺桿泵相鄰的位置裝有一個(gè)壓力釋放閥，該閥是螺桿泵內(nèi)部的一個(gè)組成部分，用來(lái)防止系統(tǒng)壓力過(guò)高。

2）液壓系統(tǒng)中安全閥發(fā)生故障，如其設(shè)定值過(guò)高或者卡死在關(guān)閉位置不能打開(kāi)。

3）液壓伺服系統(tǒng)中液壓油管路阻塞不通，如系統(tǒng)中的濾器堵塞等。

由以上原因引起的調(diào)距槳液壓管路中壓力過(guò)高的現(xiàn)象，可以采取如下相應(yīng)的解決辦法：

1）重新調(diào)整壓力釋放閥，使其適當(dāng)降低，以便達(dá)到工作要求。

2）檢修安全閥，看其設(shè)定值是否符合要求（此安全閥設(shè)定壓力為7 MPa），檢查其是否有卡緊現(xiàn)象。

3）檢查系統(tǒng)中的液壓油，并且檢查系統(tǒng)中的液壓管路，尤其是濾器等處，檢查液壓油中是否含有過(guò)多的雜質(zhì)，查看濾器等處是否有堵塞等不正?，F(xiàn)象。倘若有此種現(xiàn)象，應(yīng)該立刻重新沖洗液壓系統(tǒng)，清洗系統(tǒng)中的各處濾器，更換新的液壓油。

但是，根據(jù)某輪調(diào)距槳液壓伺服系統(tǒng)的種種故障現(xiàn)象來(lái)看，這些故障明顯不是由以上原因而引起的，因?yàn)檫@些故障是伴隨著調(diào)距槳裝置變距操作的進(jìn)行而出現(xiàn)的，當(dāng)變距操作結(jié)束后，這些故障現(xiàn)象也就隨之消失。所以，問(wèn)題的關(guān)鍵在于觀察變距操作前后，液壓動(dòng)力單元上的設(shè)備狀況有何變化。最終發(fā)現(xiàn)當(dāng)調(diào)距槳未進(jìn)行變距操作時(shí)，液壓動(dòng)力單元上的兩臺(tái)液壓伺服油泵只有一臺(tái)工作，當(dāng)進(jìn)行變距操作時(shí)，另一臺(tái)液壓伺服油泵立刻開(kāi)始工作，兩臺(tái)油泵同時(shí)為液壓系統(tǒng)供油，從而造成液壓系統(tǒng)中的油壓瞬時(shí)提高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)系統(tǒng)正常工作時(shí)的壓力值，導(dǎo)致上述現(xiàn)象的出現(xiàn)。

原因找到后，問(wèn)題解決起來(lái)就比較容易了。找到調(diào)距槳的控制接線箱，改變內(nèi)部接線，控制邏輯改為進(jìn)行變距操作時(shí)一臺(tái)伺服油泵工作，另一臺(tái)伺服油泵作為備用，只有當(dāng)一臺(tái)伺服油泵無(wú)法使液壓系統(tǒng)維持正常油壓時(shí)，另一臺(tái)伺服油泵才自動(dòng)啟動(dòng)，兩臺(tái)同時(shí)為系統(tǒng)提供壓力油。當(dāng)改進(jìn)工作完成后，啟動(dòng)調(diào)距槳，并對(duì)其進(jìn)行了正倒車(chē)螺距改變操作，發(fā)現(xiàn)一切工作正常，原來(lái)出現(xiàn)的一些對(duì)液壓系統(tǒng)不利的現(xiàn)象也全部消失，問(wèn)題得以順利解決[4]。

4 兩種方案比較

第一種方案當(dāng)改變螺距時(shí)兩臺(tái)油泵同時(shí)工作為系統(tǒng)提供壓力油。其實(shí)這種操作方案也不能說(shuō)是一種“故障”，只不過(guò)所追求的目的不同罷了。對(duì)于第一種操作方案，設(shè)計(jì)人員在調(diào)距槳進(jìn)行變距操作時(shí)強(qiáng)制使兩臺(tái)伺服油泵同時(shí)工作為系統(tǒng)提供壓力油，所追求的是在最短的時(shí)間內(nèi)使調(diào)距槳達(dá)到所需螺距，從而提高船舶的機(jī)動(dòng)性。但它會(huì)直接導(dǎo)致系統(tǒng)中的油壓過(guò)高，隨之而來(lái)也就出現(xiàn)了液壓管路接頭處漏泄量增加、閥件動(dòng)作噪音過(guò)大（縮短閥件工作壽命）、液壓系統(tǒng)高壓報(bào)警等一系列不利于系統(tǒng)正常工作的現(xiàn)象。

第二種方案為改變螺距時(shí)只有一臺(tái)油泵工作，另一臺(tái)油泵備用。這種操作方案所追求的是螺旋槳在改變螺距時(shí)壓力不宜過(guò)高，只要正常便可，這樣便能避免出現(xiàn)不正常的現(xiàn)象，減少很多不必要的麻煩。當(dāng)然在改變螺距的速度上這種操作方案比不上前者，但是經(jīng)過(guò)充分論證及多次實(shí)驗(yàn)比較，實(shí)際工作中，兩者在改變螺距時(shí)所用時(shí)間相差很少，根本不影響其正常工作。即使在進(jìn)行大螺距操作或因其他原因而使一臺(tái)油泵提供的壓力不足時(shí)，另一臺(tái)備用伺服油泵也會(huì)立刻自動(dòng)啟動(dòng)，兩臺(tái)油泵同時(shí)為系統(tǒng)提供壓力油，以保障系統(tǒng)中的壓力不致過(guò)低。很明顯這種操作方案利大于弊，在很大程度上有利于延長(zhǎng)液壓設(shè)備的工作壽命。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)某輪VBS980型調(diào)距槳因變距操作過(guò)程系統(tǒng)壓力過(guò)高而引起的一系列不正常的工作現(xiàn)象，分析了產(chǎn)生問(wèn)題的原因，并對(duì)變距操作時(shí)液壓動(dòng)力單元的兩臺(tái)伺服油泵的啟動(dòng)程序做出相應(yīng)的改進(jìn)措施，從而消除了調(diào)距槳在變距操作時(shí)出現(xiàn)的不正?，F(xiàn)象。需要強(qiáng)調(diào)的是，在對(duì)像調(diào)距槳這種對(duì)于船舶安全航行十分重要的設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，一定要進(jìn)行多次試驗(yàn)與論證，充分考慮到其對(duì)于船舶安全性的影響，在保證其安全性與可靠性的前提下方可進(jìn)行。