某船侧推装置故障分析及排除措施

袁 德

（海装驻广州地区第三军事代表室，广州 510656）

某船首部装有一套SP1650-CP 型可调螺距侧推装置。在试验过程中，侧推装置出现了故障，技术指标不能满足航行试验大纲要求，需进行排查处理并重新进行试验验证。

1 故障现象

某船在进行侧推装置航行试验过程中，按试验手册作左推和右推满负荷运行试验时出现了故障：螺距在0 位时，侧推电机运行电流达到450 A；螺距在1/2档时电流达到750 A ～780 A；螺距在1/1 档时（满档）电流达到1 300 A ～1 400 A。三挡电流值均超过设备规定值，且负荷限制功能不明显。

在码头对侧推装置进行试验,发现左、右调距时间有差异：螺距由左往右调到止档位时，左1/1 →0 用时14 s，0 →右1/1 用时14 s；螺距由0 位往右调到止档位时，顶缸状态压力约为4 MPa；但螺距由右往左调到止档位时，右1/1 →0 用时24 s，0 →左1/1 用时28 s；螺距由0 位往左调到止档位时，顶缸状态压力约为2 MPa；同时在试验过程中观察液压泵主油箱油位，发现在向左调螺距时，油箱油位下降明显，停泵后油箱的油位缓慢上升至初始位置；检查重力油箱，发现重力油箱顶部透气盖有液压油溢出。

2 故障原因分析及排除处理

（1）调螺距速度变慢原因

侧推装置调螺距时，液压泵的高压油通过油管进入螺旋桨组件的配油器→配油管→油缸一侧；当液压油进入一侧油缸推动调螺距时，另一侧油缸的液压油被压回液压柜；正常情况下，少量液压油会在配油器泄漏进入重力油箱，然后通过溢油管流回液压柜，液压柜和重力油箱的液位基本保持稳定。

（2）故障原因分析

① 对液压站的阀件进行拆检，包括先导式电磁溢流阀、调速阀、电磁换向阀、液控单向阀等，均没有发现异常；

② 手动向右调螺距操作，重力油箱液位稳定，手动向左调螺距操作，重力油箱液位快速上升；

③ 将A、B 管对调连接，手动分别向右/向左调螺距操作，发现向左调螺距时顶缸压力依然偏低（只有约2 MPa）。

通过上述检查并进行分析，基本判断螺旋桨组件（水下）出现了泄漏故障，其可能由以下几方面原因导致：

① 连接配油器的软管老化破损或接头变松；

② 配油器密封环异常磨损密封不严；

③ 桨毂活塞杆密封圈橡胶老化密封失效。

为了进一步查明故障原因，将该船进坞对调距桨组件进行拆卸排查，发现连接配油器的1 条软管老化破损，桨毂活塞杆密封圈老化失去弹性，而配油器密封环的白合金没有异常磨损情况，因此可以基本确定配油器软管破损为主要故障源。更换配油器软管及其附件后，再次进行效用试验，螺距由0 位向左调螺距到止档位用时14 s，顶缸压力约4 MPa，故障排除。

3 各档运行电流偏大

该船修后进行海上航行试验，在试验过程中侧推装置按试验手册作左推和右推满负荷运行试验：螺距在0 位时，侧推电机运行电流达到450 A； 螺距在1/2档时，运行电流达到750 A～780 A；螺距在1/1档时（满档），运行电流达到1 300 A ～1 400 A，超出额定电流，负荷限制功能作用不明显。

按该侧推装置设计：螺距在0 位时，侧推电机运行电流应该在额定电流的1/3，即365 A 左右；螺距在1/2 档时（即50%螺距）产生约10%的推力，运行电流应为465 A 左右。

进坞排查时，发现侧推装置螺旋桨桨叶附着的海生物较厚，造成螺旋桨在一定的螺距和转速下比相应清洁螺旋桨要重，驱动所需动力比设计值要大，需要相应增大电动机电流。当容量增加到设备限定值时，就会出现电流超负荷故障现象，这就是侧推装置各档运行电流负荷偏大的主要原因；对海生物进行清除出坞后的试验验证看：螺距在0 位时，侧推电机运行电流为360 A； 螺距在1/2 档时，运行电流为510 A ～600 A；螺距在1/1 档时，运行电流为1 000 A ～1 100 A，故障消除，指标满足标准和试验大纲要求。

4 负荷限制功能失效

码头系泊试验时，根据侧推负荷限制功能进行了模拟试验：在侧推舱控制箱内的电流互感器（1 500 A/5 A）加模拟电流（930 A），调螺距向“0”位移动，负荷限制功能正常；由于受条件限制，侧推装置无法进行1/1 档时负荷限制功能试验，因此系泊试验无法判断 1/1 档时电机负荷限制功能是否能发挥作用。

在海上试验时，螺距在1/1 档时运行电流达到了1 300 A ～1 400 A，超出额定电流，负荷限制功能不起作用。

正常工况下，电流在1 000 A 时负荷应控制在限制螺距以内，出现上述现象说明负荷限制功能没起作用，最大螺距限定调节有故障；通过与设备供应厂家多次沟通分析和船上排查，检测出负荷限制用EMS-2 电控系统电路板损坏；更换7 块新的控制电路板后再进行模拟试验，向右1/1 档和向左1/1 档时，电机运行电流降低至1 050 A ～1 100 A ，且螺距角稳定，负荷限制功能发挥作用。

5 典型实用性问题分析

可调螺距侧推装置在部分性能参数调定或设定时，对相关技术问题的理解和处理出现了不同意见。本文对以下几个典型问题进行实用性分析：

5.1 最高负荷验收依据

有些船方认为，可调螺距侧推装置应以最大螺距角度的负荷状态进行检验和验收，即在螺旋桨满螺距时侧推装置不能出现超负荷，并认为以电机的额定电流作为负荷限制值进行验收不合理。这其实是对设备技术性能存在认识上的误区，侧推装置设计时配置的电机及液压系统性能与螺旋桨推进特性已进行优化匹配，螺旋桨桨角预留有一定的储备裕度，在正常工作时不能打到满螺距状态，一般最大负荷调定在80%～90%桨角位置。因此侧推装置修后试验时，电机在额定电流时螺距角度不可能达到最大机械角度，而且负荷限制值是一个定数，最高负荷时最大螺距角度是一个变数（与桨叶的清洁状态相关）：当船刚出坞试验时螺旋桨桨叶洁净，最高负荷时螺距角最大、功效最大；当螺旋桨桨叶积聚海生物后，最高负荷时螺距角变小、发出的功效变小。因此，最高负荷应以推进电机的额定电流作为负荷限制值，即负荷限制值在1 000 ～1 095 A 范围内，电流值达到了该值说明螺旋桨已发出了推进电机正常所能发出的最大功率。

5.2 最大机械螺距角度

SP1650-CP 型可调螺距侧推装置的机械变距行程为±51 mm、误差±2 mm，该行程是最大的设计行程。在厂家的指导下，重新校准了机械零位，调试过程中以电机额定电流为依据，调整左右最大螺距，使电机电流在低于额定电流工况下稳定运行。此时螺距反馈装置零位偏左约5 mm，电气左满螺距行程38 mm、右满螺距行程38 mm。

从调整后试验数据可以看出：当左右螺距行程达到38 mm 时，电机的工作电流已达到额定电流，即达到负荷限制值；根据厂家提供的SP1650-CP 侧推桨叶（平板桨）性能参数表，螺距行程达到约38.46 mm 时，对应的电机功率为584.1 kW，与原厂设备电机参数基本符合，此时螺旋桨螺距角为25°。因此，侧推装置正常使用中是无法达到最大机械螺距角的，螺距在1/1档（满档）时的最大螺距角是25°，这是由设备厂原设计确定好的性能参数并由匹配好的桨叶与电机来实现的。

5.3 0～90°全范围回转

该船航行试验验证时，试验海区海况为3 ～4 级，超出试验大纲及试验手册要求的小于2 级海况。在此3～4 级海况下，分别向左、右1/1 档时，反馈装置机械行程一致（左满3.8 cm，右满3.8 cm）；但推到一定航向角度后出现反向回转情况,无法实现在0～90°范围回转的要求。

针对上述回转到一定航向角度后出现反向回转情况，主要是因为试验海况超出要求所致。在该海况下试验，船受到的侧向力约201.6 kN/m²，远超出本船侧推装置的推力（约95.4 kN/m²）。

6 总结

（1）出坞后若长时间才进行航行试验或侧推装置试验，应清除主推进装置和侧推装置螺旋桨的海生物，避免出现试验负荷偏大故障；

（2）修前勘验时，应对负荷限制功能情况进行试验，记录限制值；修后试验，应以电流值设定负荷限制作为验收标准（不以螺距角度为标准）；

（3）拆修侧推装置前（特别是坞内拆修螺旋桨组件），应在液压站操作电磁阀顶缸变螺距试验（不起动主电机的静态状态下），记录向左、向右的螺距机械行程，且经相关方确认；

（4）为确保航行试验的成功率，应在码头作侧推装置电气系统试验，调整好负荷限制值，若有故障可及早处理排除；

（5）航行试验大纲中，要求侧推装置在2 级海况、零推力正舵及船低速航行正舵（3 kn 航速）情况下进行效用试验，但实际运行情况中2 级海况以下的环境条件难以实现，因此试验大纲评审时，应明确侧推装置在船低航速时的回转试验应以电机额定电流为准，检查侧推装置能正常起动，启动电流、工作电流符合设计要求即可。