某輪齒輪箱故障原因分析與處理

周春磊 煙臺打撈局

1.引言

航運業屬高風險行業，船舶設備的狀態直接關系到人員和船舶的安全。秉承“安全第一，預防為主”理念，加強船舶設備維護保養，及時排除各種隱患，解決設備故障，是保障船舶安全的基礎性工作，也是輪機管理人員履職盡責、壓實安全生產責任制的具體體現。本文結合實際案例，分析某輪齒輪箱故障的原因，探究解決問題的途徑、辦法。通過故障的解決，保證了船舶的安全運營。

2.船舶相關資料

某輪是一艘具有拖帶、供給和協助起拋錨作業能力的三用拖輪，配備雙主機、雙螺旋槳和雙舵，各獨立齒輪箱，主機MAN 9L32/44CR，采用共軌電噴系統，額定功率5040KW×2。齒輪箱型號LAF 6755 HR K 41A，通過齒輪嚙合PTO輸出軸帶發電機，減速比4.217：1，油壓嚙合離合器驅動艉軸螺旋槳，同時聯動CPP控制系統。

3.齒輪箱故障現象

某輪右主機齒輪箱在運行中經常出現故障，現象如下：

①右機齒輪箱運轉時潤滑壓力一直比左機潤滑壓力低；

②備車時離合器經常無法合排；

③離合器合排后加速到500 r/min時經常故障性脫開；

④在主機長時間運轉后的完車過程中，當降速到500 r/min時離合器極易故障性脫開。

4.齒輪箱工作程序

根據控制系統 圖（見 圖1）齒輪箱的工作程序是：開啟預潤滑油泵，滑油工作壓力（-A 35 operating pressure）為26bar。操作啟動主機，主機怠速450 r/m i n 正常運轉（由于預潤滑油泵和機帶泵間的單向閥作用，機帶泵此時處于卸載回流工作狀態），系統油一路通過溢流閥到各個支點去潤滑各個部位，另一路通過兩位四通閥P口到B口至蓄能器（buffer modul）蓄壓。操作合主機離合器，兩位四通閥右側導通，工作油經兩位四通閥P口至A口到main clutch合離合器，合上離合器后主機加速到500 r/min時，預潤滑油泵自動停止，機帶泵投入工作，主機轉速加至750r/min后定速運轉。

圖1 齒輪箱控制系統簡圖

5.齒輪箱故障排查與分析

鑒于該設備的故障現象，從以下幾個方面進行檢查：

5.1 檢查電磁閥組電控信號

監測電磁閥組電控信號（見圖1電磁閥 a、b 處），測量得出：在合、脫離合器時控制系統發送的電控信號均正常，監測-A465、-A103、-A74等處（見圖2）反饋信號也正常。

5.2 檢查閥組處溢流閥

測量左、右齒輪箱溢流閥前工作壓力（-A35operating pressure）均為26ba r（離合器工作壓力最低為17bar），但閥后潤滑壓力（-A465 lube oil pressure）卻有明顯差別（左0.7 bar/右1.7 bar），調節左、右溢流閥調壓閥，工作壓力明顯升降時潤滑壓力基本維持不變。

5.3 檢查與分析滑油壓力情況

檢測溢流閥后潤滑壓力（-A465）情況：潤滑壓力管到各處潤滑點共10個分支，因建造圖紙中沒有各個潤滑點處的詳細說明，只能一起打開左、右齒輪箱的對應道門后開啟潤滑油泵，并對應各個潤滑點的潤滑油流量進行對比，同時一一對比拆卸的左、右各個支管管徑。經比對后發現：右機潤滑管系第一分支處油流量明顯大于左機，拆卸管路發現左側管進機處有一外徑10毫米內置3毫米阻尼孔的螺栓，但右側卻缺少該螺栓（見圖3），對比其他進機管情況基本相同。右機裝上阻尼螺栓（見圖 4）后試驗潤滑壓力從0.7 bar上升到1.3bar，且維持不變，試車后合離合仍存在原故障②③④現象。

通過觀察合離合器瞬間壓力變化，存在以下規律：合左機離合器時滑油工作壓力從26bar瞬間降到8bar，但也瞬時恢復到正常工作壓力，主機加速到500r/min時預潤滑油泵停止，機帶泵投入工作瞬間壓力降到18bar也瞬時恢復到正常壓力；合右車離合器時工作壓力卻降到7bar，有時恢復到正常壓力所需時間較長（此時正是合不上離合的時候），當合離合器成功，主機加速到500r/min預潤滑油泵、機帶泵切換時工作壓力降到17bar左右，有時保持時間較長（此時也正是離合故障脫開時）；調節溢流閥使工作壓力上升到28bar后觀察合離合情況：合離合初期（主機轉速450r/min時）故障②現象仍存在，但主機加/減速到500r/min預潤滑泵停止/啟動切換時，工作壓力下降到18bar且很快恢復到正常工作壓力，試驗多次并沒有再發生開始的故障③④現象。

結合系統圖，通過上述分析得出：該系列故障基本可以排除電氣方面原因，與溢流閥閥后潤滑壓力大小也沒有直接關聯。根據系統圖工作原理可以看出：合離合前工作滑油一路經兩位四通閥P-B導通后至BUFFER MODUL蓄壓，另一路流經溢流閥后到各潤滑點，合離合時兩位四通閥閥芯右移P-A導通去離合器合離合，B-T導通經T口泄放到油底殼，左右齒輪箱、機帶泵、預潤滑油泵及附屬管件規格型號都相同，但右機卻在合離合器時發生上述故障②現象，經分析初步懷疑右機兩位四通閥閥芯可能部分卡阻內漏，導致在合離合時P端和T端連通泄壓，使工作壓力從26bar降到7bar而不能恢復到正常壓力導致合離合失敗。根據上述分析拆解右機兩位四通閥，取出閥芯（見圖5）發現閥芯在閥腔內活絡不暢有卡阻現象。兩位四通閥整體和左機調換，裝配后試驗右機故障②現象消除，左機卻出現了右機相同的故障②現象。

圖2 監控測量點詳表

6.分析結果與解決方案

故障現象①與阻尼螺栓的缺失有關，因該處為溢流閥后第一支管，油孔太大導致溢流閥后背壓不足，造成潤滑壓力明顯低于左車，并容易導致后續支點處潤滑不良，但裝復該缺失的阻尼螺栓后仍存在潤滑壓力比左車低的現象，這說明右機潤滑壓力管系還存在未發現的比左機大的進機間隙。

故障現象②是由于該兩位四通閥閥芯卡阻原因造成，換新閥組徹底解決了該故障。

處理故障③④則是通過調節溢流閥提高閥前工作油壓（26bar→28bar），增加蓄能器緩沖作用的同時對沖因進機管系間隙較大產生的壓降，使主機加或減速滑油泵切換時工作壓力的壓降減少（28bar→18bar），避免了故障性脫離合的可能性；主機長時間運轉后降速到500r/min時，在備用泵的切換節點出現脫離合現象，是由于機器的長時間運轉導致油溫較高粘度偏低，容易使切換時壓力降到17bar以下導致壓力低脫離合，通過調高滑油壓力同時適當調節降低冷卻水溫度增加冷卻效果以確保故障③④不再發生。

7.結束語

圖3 左右進機管處間隙比較

圖4 缺失的“阻尼螺栓”

圖5 卡阻的兩位四通閥閥芯

設備發生故障時不能習慣性定義型判斷，要利用掌握的理論知識再結合實際情況發散思維，例如在本案例中壓力低就不能一直習慣性認為是溢流閥故障。處理設備問題要根據現場的癥狀具體分析，利用觀察的多方面情況做出精確判斷，進而采取合理的解決措施，使設備以最佳的工況為船舶安全生產提供可靠保障！