某船主減速齒輪箱電動(dòng)備用滑油泵啟停故障處理

劉五合，王 鵬，韓浩然，曲俊國(guó)

(1.海裝沈陽(yáng)局，黑龍江 哈爾濱 150000；2.北部戰(zhàn)區(qū)海軍保障部直屬保障隊(duì)，山東 青島 266000；3.中國(guó)船舶第七○三研究所，黑龍江 哈爾濱 150078)

某船采用燃?xì)廨啓C(jī)/柴油機(jī)交替運(yùn)行的雙軸雙槳柴燃聯(lián)合動(dòng)力裝置。燃?xì)廨啓C(jī)輸入端在兩調(diào)距槳軸內(nèi)側(cè)，齒輪箱的前端。巡航柴油機(jī)輸入端在兩調(diào)距內(nèi)側(cè)，齒輪箱后端。齒輪箱輸出的功率通過(guò)軸系傳到調(diào)距槳上，齒輪箱輸出端設(shè)有主推力軸承，用來(lái)承受螺旋槳推力。

電動(dòng)備用滑油泵是主減速齒輪裝置的重要設(shè)備，是齒輪箱滑油系統(tǒng)的重要組成部分，也是滑油系統(tǒng)的動(dòng)力源頭，其位于滑油進(jìn)主減速器的入口前。齒輪箱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，滑油系統(tǒng)持續(xù)工作，將滑油從油艙室吸入，輸出給齒輪箱箱體。在船舶啟動(dòng)之前，啟動(dòng)電動(dòng)備用滑油泵給主減速齒輪箱機(jī)組提供潤(rùn)滑油。當(dāng)該船輸出槳軸轉(zhuǎn)速低于一定轉(zhuǎn)速，或主減速齒輪箱滑油壓力過(guò)低時(shí)，電動(dòng)備用滑油泵會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。同時(shí)，將壓力信號(hào)及轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換為電動(dòng)備用滑油泵控制箱的電信號(hào)，電信號(hào)的輸入控制著主接觸器的自動(dòng)開(kāi)合，從而對(duì)電動(dòng)備用滑油泵進(jìn)行啟停控制。

1 故障現(xiàn)象及勘驗(yàn)

2021年8月，某船在航行過(guò)程中，當(dāng)主減速器輸出轉(zhuǎn)速低于一定轉(zhuǎn)速時(shí)，出現(xiàn)主減速齒輪箱滑油壓力報(bào)警現(xiàn)象。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電動(dòng)備用滑油泵未啟動(dòng)，致使主減速齒輪箱供油系統(tǒng)未參與工作，造成滑油系統(tǒng)整體壓力過(guò)低，出現(xiàn)報(bào)警現(xiàn)象。

通過(guò)分析，得出造成電動(dòng)備用滑油泵未啟動(dòng)的原因有以下幾點(diǎn)。

1)液壓系統(tǒng)溢流閥損壞。對(duì)滑油系統(tǒng)的溢流閥進(jìn)行拆卸檢查，溢流閥內(nèi)部元件完整，無(wú)破損。這樣排除由于溢流閥破損造成溢流閥溢流量過(guò)大，致使電動(dòng)備用滑油泵無(wú)法啟動(dòng)的可能性。

2)電動(dòng)備用滑油泵電機(jī)損毀。對(duì)電動(dòng)備用滑油泵電機(jī)進(jìn)行檢查，電機(jī)啟動(dòng)電流正常，電阻值在許用范圍內(nèi)，電機(jī)狀態(tài)正常。排除了由于電機(jī)故障，導(dǎo)致電動(dòng)備用滑油泵未啟動(dòng)的可能性。

3)電動(dòng)備用滑油泵控制箱電器元件損壞。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)電控箱控制回路的熔斷器燒壞。現(xiàn)場(chǎng)工程師使用萬(wàn)用表依次對(duì)電控箱內(nèi)控制回路的所有元器件及線路進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)控制回路電壓正常。在對(duì)主接觸器檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，接觸器吸合線圈已燒黑，塑料固定架已經(jīng)變形，接觸器燒損線圈圖見(jiàn)圖1，其它元器件及線路均正常。由此可以初步判斷故障原因是接觸器的吸合線圈燒損，并引起電流過(guò)大導(dǎo)致熔斷器燒壞，電動(dòng)備用滑油泵控制接觸器無(wú)法啟動(dòng)?，F(xiàn)場(chǎng)服務(wù)工程師替換新的同型號(hào)接觸器后，經(jīng)通電試驗(yàn)，已工作正常。

圖1 接觸器燒損線圈圖

2 故障原因分析

接觸器破損，無(wú)法完成吸合作用，主要是接觸器線圈燒壞所導(dǎo)致。線圈燒損的原因主要有4方面：設(shè)計(jì)原因、接線原因、控制回路電壓過(guò)高或過(guò)低原因和接觸器自身原因。

2.1 設(shè)計(jì)原因

此項(xiàng)目為系列船，同樣的電氣原理設(shè)計(jì)和接觸器選型已經(jīng)成功交付20余艘船，此接觸器有中國(guó)船級(jí)社認(rèn)證，滿足船用條件，最高控制電機(jī)功率為90 kW，而備用滑油泵的功率為55 kW，所以電氣原理設(shè)計(jì)和接觸器選型錯(cuò)誤可以排除。

2.2 接線原因

控制箱內(nèi)接觸器線圈(直流DC24 V)接線錯(cuò)誤或者接線不牢靠會(huì)引起線圈損壞。此控制箱已經(jīng)動(dòng)力試航使用過(guò)多次，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)排查，不存在接線錯(cuò)誤和接線不牢靠的現(xiàn)象，這個(gè)原因可以排除。

2.3 控制回路電壓過(guò)高或過(guò)低原因

供電電壓低會(huì)導(dǎo)致線圈燒壞，其原因是接觸器線在磁鐵不閉合條件下，線圈電感比較小。電壓低導(dǎo)致磁鐵閉合力不足，則鐵芯的磁阻很大、電感阻抗很小，電流就會(huì)很大，導(dǎo)致線圈燒毀。此外，如果線圈接線端子上的控制電壓偏高，線圈過(guò)度發(fā)熱也可能導(dǎo)致其燒壞，電壓越高，線圈燒壞所需的時(shí)間越短。

此控制箱為AC380 V供電，經(jīng)過(guò)三相變壓器降壓至AC18.5 V，再通過(guò)三相整流得到直流24 V控制回路電壓，也是接觸器線圈控制電壓，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)排查控制回路電壓始終保持在23.7～24.3 V之間(接觸器吸合動(dòng)作時(shí)并無(wú)瞬時(shí)壓降波動(dòng))，同時(shí)線圈控制線路并不長(zhǎng)，基本無(wú)線路壓降，接觸器線圈樣本允許的動(dòng)作工作電壓為額定的0.8～1.1倍之間，也就是19.2～26.4 V，現(xiàn)控制電壓完全滿足要求。故電源電壓過(guò)高或過(guò)低原因可以初步排除。

外部供電電壓在動(dòng)態(tài)航行過(guò)程中有無(wú)波動(dòng)影響控制電壓還需進(jìn)一步監(jiān)測(cè)。

2.4 接觸器自身原因

1) 線圈制造不良或機(jī)械損傷、絕緣損壞。線圈制造不良，在使用過(guò)程中可導(dǎo)致線圈溫升過(guò)高，漆包線容易融化，進(jìn)而發(fā)生匝間短路，導(dǎo)致線圈燒壞。此外，在線圈制造、運(yùn)輸和安裝過(guò)程中，碰撞或產(chǎn)品跌落造成漆包線與接線端子的連接處機(jī)械損傷，工作一段時(shí)間后，損傷處會(huì)燒斷。由于該船已運(yùn)行一段時(shí)間，并非新設(shè)備使用時(shí)出現(xiàn)故障，因此排除該故障原因。

2) 交流鐵芯表面不平或去磁氣隙過(guò)大。交流鐵芯表面不平或去磁氣隙過(guò)大也會(huì)導(dǎo)致磁鐵閉合力不足，那么鐵芯的磁阻很大、電感阻抗很小，電流就會(huì)很大，導(dǎo)致線圈燒毀。從現(xiàn)場(chǎng)檢查情況看，交流鐵芯表面平整，間隙在許用范圍內(nèi)，因此排除該故障原因。

3) 常閉聯(lián)鎖觸頭不釋放。此接觸器為直流操作的雙線圈接觸器，其工作原理是在接觸器啟動(dòng)瞬間吸合線圈，并保持線圈同時(shí)投入工作。接觸器吸合完成后，其輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)，吸合線圈斷電，保持線圈繼續(xù)帶電工作，使接觸器一直保持在吸合狀態(tài)，接觸器工作過(guò)程原理圖見(jiàn)圖2。吸合線圈功率為876 V·A，保持線圈功率為11 V·A。因常閉聯(lián)鎖觸頭熔焊或卡滯不釋放而使吸合線圈始終投入工作，吸合線圈功率高導(dǎo)致過(guò)熱使線圈燒壞。該種現(xiàn)象偶發(fā)性發(fā)生在運(yùn)行一段時(shí)間的接觸器上。

圖2 接觸器工作過(guò)程原理圖

3 故障排除

1)接觸器更換。對(duì)損壞一舷的電動(dòng)備用滑油泵控制箱接觸器進(jìn)行更換。為預(yù)防另一舷有同樣故障發(fā)生，對(duì)另一舷接觸器同樣進(jìn)行更換，完成預(yù)防性修理。

2)線路保養(yǎng)。對(duì)電控箱內(nèi)線路進(jìn)行預(yù)緊，排除松動(dòng)及接觸不良等現(xiàn)象。

4 結(jié)束語(yǔ)

該船在修理后，進(jìn)行了海上航行試驗(yàn)，電動(dòng)備用滑油泵工作正常，在輸出轉(zhuǎn)速降低的過(guò)程中，電動(dòng)備用滑油泵可完成自動(dòng)啟停動(dòng)作，系統(tǒng)滑油壓力正常，無(wú)報(bào)警現(xiàn)象。

為了避免該故障現(xiàn)象的再次發(fā)生，本次檢修對(duì)主減速齒輪箱電控設(shè)備進(jìn)行全面檢查，對(duì)接觸不良或電器老化部件進(jìn)行更換。并對(duì)使用方進(jìn)行相應(yīng)培訓(xùn)，建議船舶航行過(guò)程盡量避免在額定啟動(dòng)轉(zhuǎn)速上下來(lái)回調(diào)速，這樣降低了電動(dòng)備用滑油泵因短時(shí)間多頻次的啟動(dòng)造成接觸器損壞的概率。

該船在修理后，為同類型船舶的修理奠定了一些基礎(chǔ)，并給予使用方一定的排查故障啟示。若再發(fā)生類似故障，在確保機(jī)械系統(tǒng)無(wú)故障的前提下，應(yīng)對(duì)電器件進(jìn)行排查。首先，根據(jù)電氣原理圖排查故障，確定故障點(diǎn)。其次，如果主接觸器線圈處已有DC24 V控制電壓輸入，接觸器不吸合，確定為接觸器本身?yè)p壞。在條件允許情況下，直接整體更換接觸器。最后，如果沒(méi)有備件或條件不允許，在接觸器投入工作模式的情況下，可用螺絲刀直接壓下接觸器中間黑色運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，讓接觸器手動(dòng)吸合，這時(shí)保持線圈帶電工作，接觸器會(huì)處于保持狀態(tài)，從而使設(shè)備得以正常運(yùn)行。