減速齒輪箱機帶泵損壞故障案例分析

【摘 要】 為了查找減速齒輪箱機帶泵故障的真正原因，徹底排除故障，分析齒輪箱液壓系統及排查各項可能的原因發現：系統中的一個單向閥關閉不嚴造成系統內液壓油在停車后流回齒輪箱，每次啟動主機時機帶泵產生短時缺油磨損，日積月累導致機帶泵損壞。在三用工作拖船主機減速齒輪箱的日常管理中，應加強對液壓系統單向閥的功能檢查，特別是機帶泵發生故障時更應進行單向閥功能試驗，發現異常需及時換新。

【關鍵詞】 減速齒輪箱;機帶泵;單向閥

0 引 言

隨著經濟的發展，我國石油儲備已滿足不了國內日益增長的消費需求，石油開采開始向深海領域發展，石油產量也大大提升。三用工作拖船以其良好的操作性能、強大的載貨能力、齊全的設備成為海上鉆井平臺和石油開采的重要輔助工具，其規模也在不斷擴大。本文研究的工作拖船就是為海洋石油平臺服務的三用工作拖船，其具備雙機可變螺距雙槳，操作性能優良，但由于設備設計復雜，對設備管理維護要求較高。

1 齒輪箱系統

三用工作拖船的動力系統通常包括主機、減速齒輪箱、尾軸和可變距螺旋槳等，其中減速齒輪箱作為動力系統的重要組成部分，一旦發生故障將導致動力傳動功能失效，影響船舶運營和航行安全。本文涉及的三用工作拖船主機減速齒輪箱采用的是世界著名公司生產的Rolls-Rolyce 1500 AGSC-KP/500ND型減速齒輪箱，輸入轉速為 r/min，減速比為4.65︰1，是一款具有減速和可變螺距功能的組合式齒輪箱，其中液壓系統有一臺機帶泵和一臺電動備用泵組成。這種機帶泵本身無安全閥，僅在液壓系統中設置有安全閥。本齒輪箱液壓系統中的單向閥設置在機帶泵出口軟管與齒輪箱連接處，在機帶泵與單向閥之間未設置壓力表。在啟動主機前需先啟動齒輪箱備用電動滑油泵對齒輪箱預潤滑，主機啟動后齒輪箱機帶泵同時運轉。正常情況下機帶泵在3～5 s內建立壓力，控制系統檢測到機帶泵壓力正常后自動停止備用電動滑油泵，齒輪箱液壓系統開始正常運行。

2 故障現象及產生的后果

三用工作拖船在油田工地作業期間，某次啟動主機時發現左主機齒輪箱備用電動滑油泵未立即自動停止。檢查發現左主機減速齒輪箱機帶泵無法正常起壓，造成左主機無法正常運行，立即停車檢修。此次故障造成三用工作拖船單車運行而無法滿足石油平臺作業要求，且停航檢修10 h，影響了石油平臺的安全生產。

3 故障處理

在故障發生后，停止主機運行，拆下并解體機帶泵后發現其泵殼及端面磨損較嚴重，此泵已損壞，無法修復。

此故障曾發生多次，一直未查出真正原因。機帶泵換新使用僅1年，此次發生的磨損損壞故障與1年前發生的故障類似。新泵更換后起壓時間約3～5 s，半年后機帶泵起壓時間慢慢延長，性能下降，最后無法起壓。

為了能盡快恢復三用工作拖船功能，立即更換系統滑油，清潔齒輪箱油底殼，更換滑油濾器，更換機帶泵備用新泵總成。啟動主機試驗發現，系統油壓偏低，且機帶泵溫度快速升高。

查看圖紙及分析可能造成此故障原因后認為，機帶泵出口管與齒輪箱連接處有一個單向閥，系統油壓表接在單向閥后，可能是導致單向閥不能完全打開而影響流量造成系統壓力偏低，同時由于單向閥流量的影響導致單向閥前的油壓偏高引起機帶泵溫度上升。隨即拆檢機帶泵出口管與齒輪箱連接處的單向閥后發現，單向閥閥芯有輕微變形，閥芯卡阻造成單向閥閥芯不能完全打開也不能完全關閉。從備件庫找出此單向閥備件總成，更換新的單向閥。重新啟動主機，試驗后各參數正常，系統恢復正常。

4 故障分析

在此類減速齒輪箱液壓系統中一般都設置機帶泵與電動備用泵并聯連接，為防止兩個泵相互影響，一般會在液壓系統中設置單向閥。本次減速齒輪箱機帶泵異常磨損損壞故障的原因分析如下：

機帶泵在正常不缺油的情況下使用壽命很長。本次主機減速齒輪箱機帶泵損壞的直接原因是每次啟動時短時間缺油，潤滑不足;導致機帶泵缺油的原因是單向閥關閉不嚴引起機帶泵進出口管滑油在主機停車時流到齒輪箱，造成主機啟動時機帶泵短時缺油干磨。

在正常情況下，主機停車后單向閥自動關閉，機帶泵及管系滑油封閉，滑油不會流回齒輪箱油底殼，不會發生機帶泵缺油干磨現象。主機減速齒輪箱機帶泵位于減速齒輪箱端面頂部位置，位置較高，距離吸口約2 m，在主機停車時間較長時，單向閥關閉不嚴，導致機帶泵出口管通過單向閥與液壓系統直通，機帶泵進出口管內滑油慢慢流向齒輪箱油底殼，造成機帶泵在主機啟動時短時間缺油干磨，日積月累，機帶泵過度磨損而失效。磨損的金屬顆粒進入液壓系統各閥件，導致精密閥件磨損，出現其他故障。

5 結 語

此次故障排除后對減速齒輪箱使用狀態進行跟蹤發現，其兩年來運行工況良好，未再次發生此類故障。海洋石油平臺作業的三用工作拖船全部使用此種類型的減速齒輪箱，其原理和結構設計大同小異，通常采用雙泵并聯液壓系統，且液壓系統均設置單向閥。單向閥屬于開關動作頻次較高閥件，使用過程中可能產生磨損導致關閉不嚴等故障。這類故障一般不會立馬顯現，但使用時間一長就會導致機帶泵損壞等故障發生，且在排除故障的過程中往往疏忽了對單向閥故障的排除，從而導致故障不能徹底解決，給船舶運營帶來隱患。在三用工作拖船主機減速齒輪箱的日常管理中，應加強對液壓系統單向閥的功能檢查，特別是機帶泵發生故障時更應對單向閥功能進行試驗，發現異常及時換新。

收稿日期：2019-11-16

作者簡介：周慶友（1972―），男，輪機長，從事機務管理工作