“八港拖六”輪舵槳組合油泵國產化研究

符玉超

（海南八所港務有限責任公司，海南東方 572600）

1 八所港拖輪概況

八所港現有3 艘港作拖輪，是港口生產作業的重要輔助設備之一，肩負著八所港老港區、新港區危險品碼頭及華能東方電廠碼頭三港區船舶靠離碼頭的作業任務，拖輪的完好是體現八所港作為服務型港口企業的重要標志。

2 存在問題和隱患描述

“八港拖六”輪舵槳采用全回轉舵槳裝置，操作便捷、機動性靈活，可在原地360°回旋。該船是1996 年下水的拖輪，屬于五類老舊船舶。在日常保養，特別是海上航行時，要求值班輪機員加強對拖輪舵槳關鍵設備的巡檢力度，確保發生故障時能夠及時發現、及時處理，避免海上事故發生。

2018 年，“八港拖六”輪在日常巡檢過程中，發現駕駛室操舵手柄無法控制舵機轉向，隨即安排在港池內試航，右舵機依然無法控制，駕駛員只能使用左機單機操作停靠碼頭。經過技術員檢查，初步懷疑是電氣系統中的編碼器或隨動板發生故障。對舵槳控制面板電氣線路和編碼器進行檢測，排除電氣系統故障的可能性。

繼續檢查，發現齒輪泵有空轉現象。查看壓力表，發現無壓力顯示，懷疑是組合油泵內泄或輸入、輸出連接軸鍵磨損打滑，造成無動力輸出，導致舵向無法控制。

因該組合油泵為羅爾斯-羅伊斯公司產品，而拖六輪資料圖紙和說明書不全，沒有該組合油泵說明書，八所港技術員也沒有相關的拆裝經驗。電話咨詢羅爾斯-羅伊斯專業工程師，得知該組合油泵相關備件目前已經停產，需要定制，價格高（19.8萬元）、供貨周期長（至少8～10 個月）。

該故障如果不及時處置，“八港拖六”輪的右舵槳將無動力輸出，無法工作。拖六輪故障待機時間過長會影響拖輪助泊業務，影響公司服務質量和碼頭經濟效益。在海上航行時，遇到惡劣天氣，如在臺風來臨時，可能發生船毀人亡的安全事故。

經過技術小組討論，決定對組合油泵進行拆解。對舵槳組合油泵解體后，發現組合油泵輸入軸和輸出軸花鍵齒磨損嚴重，已經基本磨平（圖1），輸入端和輸出端無效連接，導致舵槳無動力輸出，螺旋槳無法操控。

圖1 組合油泵輸入軸及花鍵套磨損情況

3 故障解決思路

針對該組合油泵故障，有以下4 種解決思路：

（1）應急搶修。利用鏜床加工鍵槽和連接平鍵，花鍵套相應加工鍵槽。隨后組裝油泵，進行應急處理恢復拖輪工作，應急處理后的連接軸鍵使用壽命短，隱患沒有徹底解決，安全風險仍然存在，隨時都有可能再次發生平鍵打滑故障，造成海上安全事故。

（2）加工鍵軸修復。對組合油泵全面分解，重新加工輸出軸和花鍵套。但是該泵無說明書，拆解和組裝較為困難，而且沒有大修包可供修理使用，修理包需要定制，甚至組合泵總成也需要返廠進行修理，修復周期較長。

（3）換新原裝組合油泵。因該組合油泵出廠已超過20 年，運行時間較久，廠家已經停產，國內有無原裝現貨備件。備件采購需要從原廠家定制，價格高、供貨周期長，船舶故障待機時間較長。

（4）用國產化油泵替代進口組合油泵。對該組合油泵研究后發現其工作原理與水泥攪拌車或打樁機用組合油泵原理相似。和國內油泵廠家溝通并說明油泵用途，經了解，該泵可以進行國產化改造。

4 組合油泵國產化革新關鍵點

經過上述拆檢過程，研究該泵內部油路、電磁閥工作原理，該泵要具備壓力調節和流量調節功能，可參比左舵機舵槳組合油泵的工作壓力和流量大小。

測量記錄左舵機舵槳組合油泵的基座、液壓油管接頭，各尺寸大小、繪制尺寸跟廠家溝通。

測量原組合油泵輸入軸齒數，繪制配套的花鍵齒套尺寸并加工（圖2）。由于舵槳組合油泵輸入轉速大，需要傳導的力矩也較大，經過論研究，材料選用40Cr 且要經過調質處理，使加工出的花鍵齒套有良好低溫沖擊韌性和較低缺口敏感性，以滿足工況使用要求。

圖2 “八港拖六”配套花鍵齒套

組合油泵應急處理，舵向平穩控制，可以安全航行和作業后，開始查找國內廠家及相似產品，選擇優質油泵廠家定制生產。通過與油泵廠家溝通，按照相應參數制造國產替代油泵的供貨周期最長1 個月，費用3 萬元。

5 組合油泵國產化可能出現的問題和解決措施

在國產泵制造前，需與制造廠家溝通解決以下可能出現的問題：

（1）舵機艙機械轉盤都向同一個方向360°自行傳動，無法位置定中。

解決措施：可能原因是傾斜盤無法對中或是內泄原因。需要求制造國產泵廠家對傾斜盤進行對中校正，且要解決油封質量不佳導致的串油內泄。

（2）左右旋轉時間不對等，順時針轉動360°所需時間和逆時針轉動的時間存在差異。

解決措施：可能原因是組合油泵組合插裝閥存在誤差，要求廠家在出廠前對組合插裝電磁閥進行校正。

（3）油路時開、關不受駕駛臺操作手柄控制。

解決措施：可能原因是電磁閥問題，國產電磁閥可能與原裝電磁閥的開啟和關閉控制電壓閾值不一致。需提前告知廠家電磁閥工作參數，要求廠家按原電磁閥參數選型制造，并要求電磁閥接線端子及安裝基座和原電磁閥一致，確保國產電磁閥不可用時，可以使用原裝電磁閥進行替換。

（4）駕駛室和舵機艙的角度指示不一致。

解決措施：要求廠家對組合油泵頂端上的伺服控制閥旋鈕進行校正對中。

在國產組合油泵生產期間，要時刻跟蹤泵的制造進度、材料質量和參數情況。

6 國產化組合油泵安裝調試

把泵的參數、使用用途和可能遇到的問題告知選定的油泵生產廠家。經過溝通協調，新制造的國產油泵可以替代“八港拖六”輪原舵槳組合油泵。油泵到貨后初步檢查組合油泵外觀，對基座尺寸、輸入軸鍵齒、液壓油管數量、接口口徑等進行測量，所有參數和尺寸基本和舊泵一致。使用壓力表試壓，壓力達到3.5 MPa，組合油泵無泄漏，再吊至拖六輪舵機艙進行替換安裝。

（1）現場安裝油泵基座孔位、油泵輸入軸鍵齒和繪制加工的花鍵套、液壓油管路、電磁閥接線端子與原裝基本一致。

（2）安裝啟動主機，打開舵槳控制電源，舵機艙機械指示角和駕駛室舵角指示沒有擺動且指向一致。

（3）在轉動駕駛室舵向控制手柄，舵機艙舵角指示和反饋一致。

（4）駕駛室舵向控制手柄順時針和逆時針360°旋轉所需時間一致，且反應時間和左機一致。

以上控制確認正確后，為了安全，“八港拖六”輪試車先在八所港工作泊位港池內，技術人員在舵機艙內查看裝復的國產舵槳組合油泵，通過高頻和駕駛實行口令操作，在通過對插裝組合電磁閥、伺服控制閥、傾斜盤對舵槳組合油泵的電壓、電流、油量等參數進行調整（圖3）。對比左舵槳，調試駕駛室參數反饋和機艙指令一致，然后進行“八港拖六”輪海上試航，駕駛操作正常，使用效果良好。

圖3 國產舵槳組合油泵安裝與調試

7 組合油泵國產化應用推廣及效益情況

“八港拖六”輪國產組合油泵自2018 年6 月安裝調試完成后，取得良好的使用效果，經過作業，各油路壓力、舵槳操作正常，投用至今未出現任何故障，穩定性、可靠性高，消除設備隱患的同時，縮減故障待機時間，使拖六輪更快安全投入使用、服務碼頭生產，提升港口服務質量，為港口生產增加創收。

本次的油泵國產化改造節約成本近16.5 萬元，在節約成本的同時，也給其他拖輪舵槳組合油泵的國產化奠定了基礎。根據本次改造的成功經驗，1 年后對“八港拖六”輪左舵機組合油泵實施了國產化改造，2020 年6 月對“八港拖七”輪右舵機組合油泵也實施了國產化改造，均獲得滿意效果。油泵國產化改造的實施解決了設備備件供貨時間長、費用高等問題，節約備件成本共計49.5 萬元。3 臺國產組合油泵使用至今均未出現任何故障，打破進口設備技術壟斷，可以為其他拖輪舵槳組合油泵的國產化改造提供經驗參考。