W8L46C型主机调距桨螺距反馈失效分析与改进方案

涂新彪,张志荣,韩晓东,黄 杰（中国卫星海上测控部，江阴，214431）

W8L46C型主机调距桨螺距反馈失效分析与改进方案

涂新彪,张志荣,韩晓东,黄 杰
（中国卫星海上测控部，江阴，214431）

本文通过W8L46C型主机CPP液压调距桨螺距反馈错乱的故障实例，分析其原因，并提出了对该装置的技术改进方案

调距桨；螺距错乱；改进方案

0 概述

测量船主推进装置采用双机双桨模式，2台发动机均采用芬兰瓦锡兰公司生产的中速、直列、水冷式、8缸四冲程柴油发动机,其缸径为460㎜，额定转速为500rpm，单机功率为8100 KW。该船螺旋浆的型式为可变螺距，自交付使用至今，已累计运行12000小时。

1 故障现象

2013年7月30日上午，测量船在码头组织船内备航，按照备航程序，机舱主发动机、CPP液压调距桨调试运行正常，将左主机操控权限切换至驾控位置时，左主机后备螺距指示灯出现不间断闪烁，轴功率输出仪显示功率为5800KW，集控台出现超负荷报警，且左主机各缸排温均出现高温报警，最高温度达到620℃，异常发生后，集控室操作人员立即按下应急停车按钮，避免损害发生。事发之时，驾驶室操作情况为，左主机正常起动运行后转至驾驶室，驾驶室执行左车进一操作，左车进一后，负荷指针显示100%，螺距显示为0，但船舶前移，缆绳绷紧，左车停车后船舶状态趋于稳定。

2 故障分析

故障出现后，维修人员随即进行分析与排查：

2.1 回顾故障发生时左主机运行状态。

通过分析康仕伯检测系统中调出左主机运行时的转速、燃油压力、螺距信号曲线图得知，左主机加螺距后燃油压力迅速升高，说明负荷在短时间内相应增加，与实际超负荷运行的状况一致。

2.2 首先分析是否存在油门齿条卡死现象。

起动左主机，发现左主机在180rpm时，主机功率已达到870KW，判断左主机很可能在带负荷运行。

2.3 其次分析左主机可能带负荷运行的情况。

维修人员在机旁对左调距桨系统进行试验，发现CPP螺距指示始终为零。由此，很快判断出左主机调距桨出现螺距反馈错乱。

2.4 针对性检查螺距反馈错乱现象。

检查机械螺距，发现机械螺距指针松动，这说明OD-BOX内部存在异常。

2.5 深入排查OD-BOX内部情况。

打开OD-BOX，检查机械螺距反馈传动机构，发现机械螺距反馈传动机构固定螺栓断裂，造成机械螺距指针始终处于零位。

其他所有电子螺距指示信号均源自机械螺距，所以均处在零位。故障得以定位。

3 机理分析

在驾驶室操纵主机，当给定螺距一定时，反馈螺距信号未能到达在PLC可编程控制器上，此时螺距将继续向给定螺距方向增加螺距角度。

比如驾驶室手柄动作给定螺距到2格时，螺距应为40%。电位器电压信号为+2v，桨叶角度反馈电位器电压信号达到-2v，两个信号叠加为零，此时螺距信号停止动作，螺距角停在40%。如果驾驶室手柄动作给定螺距到2格时，螺距应为40%。电位器电压信号为+2v，桨叶角度反馈电位器电压信号未能达到-2v，两个信号叠加不为零，此时螺距信号持续动作，螺距角达到最大桨叶角度。

图1

4 故障危害

4.1 船舶安全影响

无醛制品溯源平台的建立为消费者提供了真实可靠的产品溯源信息，让消费者在纷杂的家具建材卖场中能够轻松识别绿色环保产品，同时也为监管部门提供背书。

船舶螺距反馈的失效导致的直接后果是船舶螺距持续增大，但船员无法通过电子监控方式得到反馈，致使船舶在不可控下前移，长时间推动力作用下，会引发缆绳崩断，舷梯硬力变形，甚至导致船舶撞击码头和其他船舶，对船舶安全产生极大的危害。

4.2 设备危害

4.2.1 对主机的影响

船舶螺距反馈失效，导致主机负荷在零螺距控制模式下负荷偏大，正常时操纵手柄在0格情况下，主机负荷处于400KW左右，螺距反馈失效后，由于主机带满螺距运行，起动后主机负荷在0格时达到870KW，该状态下，主机各缸出现高温报警，最高排温达到620℃，主机处于超负荷运行状态，不良的燃烧工况会大大缩短设备使用寿命。

4.2.2 对CPP可调桨的影响

螺距反馈的失效，导致船舶在驾驶室下达进车命令后螺距在无显示的情况下一直在持续增大，当CPP桨榖达到最大螺距角时还持续增大螺距会导致桨榖裂开，滑块卡死，引起可调桨的机械损坏，同时，会使油泵负荷加大导致系统管路o型圈爆裂。

图2

5 改进方案

设计方法1：在螺距指示杆前端上加装一个延伸杆，延伸OD-BOX螺距反馈端，在其一侧安装一个标有螺距刻度的观察镜，并在延伸杆上标定出螺距零位指示（图中红色环），通过观察镜可以直接查看螺距位置，防止出现螺距反馈失效故障后螺距位置无法判定的情况。

图3

设计方法2：在螺距指示杆前端上加装一个延伸杆，在延伸杆上安装一个2000欧姆的滑动变阻器的电压电路，输出螺距动作的电压信号。滑动变阻器的电压信号与原来桨叶反馈电位器上的电压信号一起连接在PLC可编程控制器上。通过PLC可编程控制器与集控室、驾驶室操作手柄相连接。PLC可编程控制器有发出报警信号报警的功能。

该设计在螺距反馈电压信号和操纵手柄电压信号比对过程中添加了一个独立的PLC可编程控制器，该PLC主要完成操纵电压信号和螺距电压信号的比对和报警功能，当比对值在大于额定延时后不为零时发出声光报警，同时，添加的PLC可编程控制器对集控室PCU控制箱内发出备用系统测试出的电压信号，与操纵手柄电压信号进行比对，从而控制螺距。

图4

当驾驶室手柄动作给定螺距到2格时，螺距应为40%。操纵手柄电位器给出电压信号为+2v，额定时间内桨叶角度在达到40%时反馈电位器应给出-2v反馈信号送到控制系统，两个信号叠加为零，此时螺距停止动作，备用系统不发出电压信号，螺距角度保持在40%。如果超过额定时间桨叶角度反馈电位器错乱，加装的PLC检测的比对电压信号不为零，此时，PLC会将备用系统上测量出的电压信号发送至PCU，完成螺距控制程序。同时PLC可编程控制器将发出螺距反馈错乱报警信号。

The Pitch Feedback Failure Analysis and Improvement Program of Controllable Pitch Propeller on W8L46C Host

Tu Xinbiao,Zhang Zhirong,Han Xiaodong,Huang Jie
(China Satellite Maritime Tracking and Control Department,Jiangyin，214431,China)

According to the instance of pitch feedback failure of hydraulic controllable pitch propeller on W8L46C Host,the failure causes is analyzed at first,then the device technical improvement scheme is proposed.

controllable pitch propeller;pitch error;improvement program