W8L46C型主機(jī)調(diào)距槳螺距反饋失效分析與改進(jìn)方案

涂新彪,張志榮,韓曉東,黃 杰（中國衛(wèi)星海上測控部，江陰，214431）

W8L46C型主機(jī)調(diào)距槳螺距反饋失效分析與改進(jìn)方案

涂新彪,張志榮,韓曉東,黃 杰
（中國衛(wèi)星海上測控部，江陰，214431）

本文通過W8L46C型主機(jī)CPP液壓調(diào)距槳螺距反饋錯(cuò)亂的故障實(shí)例，分析其原因，并提出了對該裝置的技術(shù)改進(jìn)方案

調(diào)距槳；螺距錯(cuò)亂；改進(jìn)方案

0 概述

測量船主推進(jìn)裝置采用雙機(jī)雙槳模式，2臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)均采用芬蘭瓦錫蘭公司生產(chǎn)的中速、直列、水冷式、8缸四沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī),其缸徑為460㎜，額定轉(zhuǎn)速為500rpm，單機(jī)功率為8100 KW。該船螺旋漿的型式為可變螺距，自交付使用至今，已累計(jì)運(yùn)行12000小時(shí)。

1 故障現(xiàn)象

2013年7月30日上午，測量船在碼頭組織船內(nèi)備航，按照備航程序，機(jī)艙主發(fā)動(dòng)機(jī)、CPP液壓調(diào)距槳調(diào)試運(yùn)行正常，將左主機(jī)操控權(quán)限切換至駕控位置時(shí)，左主機(jī)后備螺距指示燈出現(xiàn)不間斷閃爍，軸功率輸出儀顯示功率為5800KW，集控臺(tái)出現(xiàn)超負(fù)荷報(bào)警，且左主機(jī)各缸排溫均出現(xiàn)高溫報(bào)警，最高溫度達(dá)到620℃，異常發(fā)生后，集控室操作人員立即按下應(yīng)急停車按鈕，避免損害發(fā)生。事發(fā)之時(shí)，駕駛室操作情況為，左主機(jī)正常起動(dòng)運(yùn)行后轉(zhuǎn)至駕駛室，駕駛室執(zhí)行左車進(jìn)一操作，左車進(jìn)一后，負(fù)荷指針顯示100%，螺距顯示為0，但船舶前移，纜繩繃緊，左車停車后船舶狀態(tài)趨于穩(wěn)定。

2 故障分析

故障出現(xiàn)后，維修人員隨即進(jìn)行分析與排查：

2.1 回顧故障發(fā)生時(shí)左主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。

通過分析康仕伯檢測系統(tǒng)中調(diào)出左主機(jī)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速、燃油壓力、螺距信號(hào)曲線圖得知，左主機(jī)加螺距后燃油壓力迅速升高，說明負(fù)荷在短時(shí)間內(nèi)相應(yīng)增加，與實(shí)際超負(fù)荷運(yùn)行的狀況一致。

2.2 首先分析是否存在油門齒條卡死現(xiàn)象。

起動(dòng)左主機(jī)，發(fā)現(xiàn)左主機(jī)在180rpm時(shí)，主機(jī)功率已達(dá)到870KW，判斷左主機(jī)很可能在帶負(fù)荷運(yùn)行。

2.3 其次分析左主機(jī)可能帶負(fù)荷運(yùn)行的情況。

維修人員在機(jī)旁對左調(diào)距槳系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)CPP螺距指示始終為零。由此，很快判斷出左主機(jī)調(diào)距槳出現(xiàn)螺距反饋錯(cuò)亂。

2.4 針對性檢查螺距反饋錯(cuò)亂現(xiàn)象。

檢查機(jī)械螺距，發(fā)現(xiàn)機(jī)械螺距指針?biāo)蓜?dòng)，這說明OD-BOX內(nèi)部存在異常。

2.5 深入排查OD-BOX內(nèi)部情況。

打開OD-BOX，檢查機(jī)械螺距反饋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)機(jī)械螺距反饋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)固定螺栓斷裂，造成機(jī)械螺距指針始終處于零位。

其他所有電子螺距指示信號(hào)均源自機(jī)械螺距，所以均處在零位。故障得以定位。

3 機(jī)理分析

在駕駛室操縱主機(jī)，當(dāng)給定螺距一定時(shí)，反饋螺距信號(hào)未能到達(dá)在PLC可編程控制器上，此時(shí)螺距將繼續(xù)向給定螺距方向增加螺距角度。

比如駕駛室手柄動(dòng)作給定螺距到2格時(shí)，螺距應(yīng)為40%。電位器電壓信號(hào)為+2v，槳葉角度反饋電位器電壓信號(hào)達(dá)到-2v，兩個(gè)信號(hào)疊加為零，此時(shí)螺距信號(hào)停止動(dòng)作，螺距角停在40%。如果駕駛室手柄動(dòng)作給定螺距到2格時(shí)，螺距應(yīng)為40%。電位器電壓信號(hào)為+2v，槳葉角度反饋電位器電壓信號(hào)未能達(dá)到-2v，兩個(gè)信號(hào)疊加不為零，此時(shí)螺距信號(hào)持續(xù)動(dòng)作，螺距角達(dá)到最大槳葉角度。

圖1

4 故障危害

4.1 船舶安全影響

無醛制品溯源平臺(tái)的建立為消費(fèi)者提供了真實(shí)可靠的產(chǎn)品溯源信息，讓消費(fèi)者在紛雜的家具建材賣場中能夠輕松識(shí)別綠色環(huán)保產(chǎn)品，同時(shí)也為監(jiān)管部門提供背書。

船舶螺距反饋的失效導(dǎo)致的直接后果是船舶螺距持續(xù)增大，但船員無法通過電子監(jiān)控方式得到反饋，致使船舶在不可控下前移，長時(shí)間推動(dòng)力作用下，會(huì)引發(fā)纜繩崩斷，舷梯硬力變形，甚至導(dǎo)致船舶撞擊碼頭和其他船舶，對船舶安全產(chǎn)生極大的危害。

4.2 設(shè)備危害

4.2.1 對主機(jī)的影響

船舶螺距反饋失效，導(dǎo)致主機(jī)負(fù)荷在零螺距控制模式下負(fù)荷偏大，正常時(shí)操縱手柄在0格情況下，主機(jī)負(fù)荷處于400KW左右，螺距反饋失效后，由于主機(jī)帶滿螺距運(yùn)行，起動(dòng)后主機(jī)負(fù)荷在0格時(shí)達(dá)到870KW，該狀態(tài)下，主機(jī)各缸出現(xiàn)高溫報(bào)警，最高排溫達(dá)到620℃，主機(jī)處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，不良的燃燒工況會(huì)大大縮短設(shè)備使用壽命。

4.2.2 對CPP可調(diào)槳的影響

螺距反饋的失效，導(dǎo)致船舶在駕駛室下達(dá)進(jìn)車命令后螺距在無顯示的情況下一直在持續(xù)增大，當(dāng)CPP槳榖達(dá)到最大螺距角時(shí)還持續(xù)增大螺距會(huì)導(dǎo)致槳榖裂開，滑塊卡死，引起可調(diào)槳的機(jī)械損壞，同時(shí)，會(huì)使油泵負(fù)荷加大導(dǎo)致系統(tǒng)管路o型圈爆裂。

圖2

5 改進(jìn)方案

設(shè)計(jì)方法1：在螺距指示桿前端上加裝一個(gè)延伸桿，延伸OD-BOX螺距反饋端，在其一側(cè)安裝一個(gè)標(biāo)有螺距刻度的觀察鏡，并在延伸桿上標(biāo)定出螺距零位指示（圖中紅色環(huán)），通過觀察鏡可以直接查看螺距位置，防止出現(xiàn)螺距反饋失效故障后螺距位置無法判定的情況。

圖3

設(shè)計(jì)方法2：在螺距指示桿前端上加裝一個(gè)延伸桿，在延伸桿上安裝一個(gè)2000歐姆的滑動(dòng)變阻器的電壓電路，輸出螺距動(dòng)作的電壓信號(hào)。滑動(dòng)變阻器的電壓信號(hào)與原來槳葉反饋電位器上的電壓信號(hào)一起連接在PLC可編程控制器上。通過PLC可編程控制器與集控室、駕駛室操作手柄相連接。PLC可編程控制器有發(fā)出報(bào)警信號(hào)報(bào)警的功能。

該設(shè)計(jì)在螺距反饋電壓信號(hào)和操縱手柄電壓信號(hào)比對過程中添加了一個(gè)獨(dú)立的PLC可編程控制器，該P(yáng)LC主要完成操縱電壓信號(hào)和螺距電壓信號(hào)的比對和報(bào)警功能，當(dāng)比對值在大于額定延時(shí)后不為零時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)，添加的PLC可編程控制器對集控室PCU控制箱內(nèi)發(fā)出備用系統(tǒng)測試出的電壓信號(hào)，與操縱手柄電壓信號(hào)進(jìn)行比對，從而控制螺距。

圖4

當(dāng)駕駛室手柄動(dòng)作給定螺距到2格時(shí)，螺距應(yīng)為40%。操縱手柄電位器給出電壓信號(hào)為+2v，額定時(shí)間內(nèi)槳葉角度在達(dá)到40%時(shí)反饋電位器應(yīng)給出-2v反饋信號(hào)送到控制系統(tǒng)，兩個(gè)信號(hào)疊加為零，此時(shí)螺距停止動(dòng)作，備用系統(tǒng)不發(fā)出電壓信號(hào)，螺距角度保持在40%。如果超過額定時(shí)間槳葉角度反饋電位器錯(cuò)亂，加裝的PLC檢測的比對電壓信號(hào)不為零，此時(shí)，PLC會(huì)將備用系統(tǒng)上測量出的電壓信號(hào)發(fā)送至PCU，完成螺距控制程序。同時(shí)PLC可編程控制器將發(fā)出螺距反饋錯(cuò)亂報(bào)警信號(hào)。

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