可調螺距螺旋槳漏油原因

張 英，郝 武

（中海油能源物流有限公司，天津 300452）

0 引言

可調螺距螺旋槳（Controllable Pitch Propeller）又稱調距槳，與定距槳不同，調距槳通過槳轂內置的轉動機構轉動槳葉，使槳葉與槳轂間的相對角發生變化，最終達到在不改變螺旋槳和主機轉向的情況下，使船舶完成前進及后退等動作[1-2]。

在運轉過程中，相比于定距槳，調距槳的主機轉向不發生變化，減少主機頻繁換向啟動的次數，延長主機使用壽命，顯著提高船舶靈敏性[3-5]。這些優點擴大了其在鉆井平臺、港口拖帶等領域的應用。然而，調距槳內部調節機構和操縱系統比定距槳復雜，結合密封面較多[6-7]，如圖1所示。

復雜的結構及操作系統使得調距槳的制造工藝及維護保養策略要求較高，尤其對密封系統和液壓操縱系統而言，容易引起泄漏。由于在水下，需要壓力較高的液壓油驅動，在槳葉和槳轂之間一般采用橡膠密封圈進行密封；而頻繁的槳葉轉動，再加上外界苛刻的環境，加劇了橡膠密封圈的磨損，使得槳轂進水及潤滑油泄漏，從而易造成設備損傷和海洋污染等重大事故。

圖1 螺旋槳結構示意圖（單位：mm）

本文在討論調距槳油泄漏危害的基礎上，總結調距槳在使用過程中漏油的主要原因，并對其進行分析，探討相關解決措施。

1 調距槳漏油的危害

船舶漏油是主要的海洋油污染源之一，給生態環境和社會可持續發展帶來嚴重危害，并易造成人員傷亡和極大的經濟損失。主要體現在：

1）對海洋環境及生態平衡產生極大的破壞。船舶油污在海面上形成的油膜阻擋空氣中的氧向海水中擴散，破壞海洋生物鏈，導致生態失衡。

2）易造成人員傷亡。槳轂進水和漏油使槳轂滑塊磨損嚴重，螺距卡滯，最終導致船舶失控，甚至人員傷亡。

3）造成極大的經濟損失。國際公約《國際油污損害民事責任公約》和國內法律法規《海洋環境保護法》、《防治船舶污染海洋環境管理條例》規定，因油污造成的海洋環境污染，船舶所有人應對該事件引起的一切污染損害負責、賠償。

4）增加運營成本。槳轂漏油導致潤滑油消耗增加；如因漏油在港口被滯留罰款，則被強制委托修理，進而耽誤船期。

2 調距槳漏油的部位

對調距槳結構及工作原理進行分析得：調距槳的漏油與系統中的2套油路有關，分別是動力油路和重力油路。動力油為高壓油路，最高壓力可達6 MPa，主要用于驅動槳轂內活塞的往復，進而使槳葉發生轉動。由于該油路存在于槳轂及傳動軸內部，發生泄漏時，會從動力油路泄漏至槳轂內部（可稱之為“內漏”），不易發現；重力油路則靠高置油箱的位置決定其系統壓力，為低壓油路，壓力一般不超過0.2MPa，但仍使調距槳系統內壓力大于外部壓力，主要用于內部儲油和系統潤滑。該油路如發生泄漏，則會通過槳轂與槳葉的結合面、艉軸的前端和后端密封直接泄漏至外部環境中，漏油現象明顯。在船舶實際營運過程中，重力油泄漏情況發生較多，漏油量多且危害大。

3 漏油的原因及分析

3.1 產品設計不合理

隨著設計手段及推進理論的發展，產品設計不合理的方面正在逐步減少，但調距槳相關密封面及密封圈等設計的不合理性仍然存在。主要體現在以下3個方面：

1）密封面凹槽及密封圈的選型不合理。如密封圈尺寸偏小，則導致預壓縮量小。目前在選擇膠圈尺寸上，大多根據經驗進行選擇，缺少相關密封圈預壓縮量與使用壽命的理論和試驗研究。

2）密封圈材料使用不合理。尤其是油接觸面及動接觸面處的密封部位，如油接觸面所選擇的價格低廉的丁晴橡膠膠圈，其耐油性和耐老化性能不合理，易產生壓縮性永久變形；動接觸面所選用的氯丁橡膠，其耐磨性未達要求。因此，應加強高性能橡膠密封圈的研制，并進行相關試驗研究。

3）密封面表面處理不合理。對于靜密封面而言，只要表面粗糙度達到一定等級即可；而對于動密封面而言，表面粗糙度、表面硬度、表面強化工藝及防腐蝕處理等因素對其密封性能影響較大。

這些設計的不合理使得密封面及密封圈的使用壽命降低，易產生漏油現象。

3.2 管理不合理

調距槳漏油原因中的90%與船舶設備管理有關。主要有以下幾個方面：

1）調距槳潤滑油方面的管理。潤滑油在調距槳系統中主要起到潤滑和冷卻作用，尤其是對于動密封面而言，油液長時間使用后引起的變質以及外界泥沙進入導致的污染物增加，會引起動密封面磨損的加劇，導致密封不嚴。在實際維護保養中，多數情況下僅通過補加潤滑油來保證其油位，而對調距槳潤滑油油質檢查不細致，對潤滑油的性能了解不及時。因此，應加強潤滑油定期化驗，確保其潤滑和冷卻效果。

2）調距槳安裝過程中的管理。在安裝艉軸及螺旋槳的過程中，由于安裝工藝不到位，易出現密封性能下降的情況。如安裝過程中對密封面保護不當，出現劃痕、密封圈安裝方向錯誤、密封圈安裝位置不到位和安裝不對中引起抖動等原因，使得密封圈在安裝或使用過程發生斷裂，進而出現漏油現象。

3）船舶營運中的管理。在船舶營運過程中，為降低營運費用，未按照要求定期對艉軸和螺旋槳進行解體；密封裝置螺栓因腐蝕或振動引起松動，未及時發現；在航行過程中，對航線規劃不合理，誤入捕撈區，使螺旋槳纏上漁網并卷進密封面之間，破壞密封圈等。上述原因也將導致調距槳裝置漏油。

4 結論

隨著新工藝和新技術的發展，調距槳推進系統的技術以及可靠性已日趨完善。此外，船舶動力的多樣性發展和船舶自動化程度的提高，也使得越來越多的船舶采用調距槳作為主推進裝置。因此需要對調距槳相關問題進行系統的研究，使其在航運業中發揮除更大的作用。