某輪折臂克令吊導(dǎo)電滑環(huán)故障原因及維護(hù)管理淺析

摘 要：克令吊是救助船舶的重要設(shè)備，其主要作用是在救助中吊起漂流的救生筏，或配合救生吊籃等裝備，完成遇險(xiǎn)人員的安全轉(zhuǎn)運(yùn)吊運(yùn)，在歷次救助任務(wù)中發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。其中，導(dǎo)電滑環(huán)作為克令吊電氣系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，是其電氣故障高發(fā)的部位。本文主要介紹了某輪折臂克令吊導(dǎo)電滑環(huán)故障實(shí)例的分析與排查處理過程，供參考。

關(guān)鍵詞：克令吊；導(dǎo)電滑環(huán)；人員吊運(yùn)

0 引 言

某專業(yè)救助船舶配備了2臺江陰興澄船舶機(jī)械廠生產(chǎn)的型號DFK160-10-12M10T折臂克令吊，安全工作負(fù)荷10 t，最大回轉(zhuǎn)半徑12 m，回轉(zhuǎn)速度0～1 rpm，具有恒張力控制功能。其電氣控制系統(tǒng)中，導(dǎo)電滑環(huán)由于工作環(huán)境相對惡劣，往往是電氣故障高發(fā)部位，本文著重介紹其中一則故障的分析與排查，以期提高對克令吊電氣系統(tǒng)的理解和故障排查處理能力。

1 故障現(xiàn)象

某次，值班人員在巡視檢查時發(fā)現(xiàn)，右舷折臂克令吊油泵馬達(dá)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，而此時克令吊并沒有在使用。懷疑是操作人員使用后忘記關(guān)閉，按下停止按鈕把油泵停掉，奇怪的是放掉按鈕之后，油泵又馬上啟動了，重復(fù)幾次還是這樣，于是先拉掉控制箱主電源，強(qiáng)制使馬達(dá)停止，再查找故障原因。

2 故障分析與處理

2.1 液壓油泵馬達(dá)控制故障原因分析

如圖1所示，油泵馬達(dá)采用的是典型的星—三角降壓啟動控制方式，其中控制電路電源由主電路電源經(jīng)變壓器T1由380 V變?yōu)?20 V提供，KA3與KA5是分別實(shí)現(xiàn)高油溫、低油位保護(hù)。按下啟動按鈕（控制箱處）SH1或SH3（塔座控制按鈕盒處），KM1、KM3得電閉合星形啟動，再經(jīng)KT1延時10 s切換為KM3斷開KM2閉合的三角形運(yùn)行。

按下停止按鈕SH2（控制箱處）或SH4（機(jī)旁按鈕盒處），KM1、KM3失電同時斷開，馬達(dá)停止，放開停止按鈕其觸點(diǎn)重新閉合，但此時SH1、SH2及主接觸器KM的自保觸點(diǎn)KM1處于斷開狀態(tài)，接觸器KM1/KM2/KM3不會得電，馬達(dá)當(dāng)然不會啟動，分析出現(xiàn)使其得電馬達(dá)重新啟動原因可能有：

（1）自保觸點(diǎn)KM1故障一直處于接通狀態(tài)；

（2）控制箱啟動按鈕SH1故障一直處于接通狀態(tài)；

（3）機(jī)旁啟動按鈕SH3故障一直處于接通狀態(tài)；

（4）機(jī)旁啟動按鈕的兩根接線18.2與18.3之間，從按鈕盒到控制箱的傳輸過程，中間某個環(huán)節(jié)發(fā)生短接，使得18.2與18.3之間一直處于接通狀態(tài)。

拆開按鈕SH1、SH3及KM1的接線，手動按壓并測量其通斷狀態(tài)，都可正常通斷，基本排除故障原因（1）（2）和（3）。再把18.2、18.3兩根線，從控制箱端子排上拆下測量，發(fā)現(xiàn)其確實(shí)是處于接通狀態(tài)，那么故障原因應(yīng)該就是（4）：接線18.2與18.3之間，從機(jī)旁按鈕盒到控制箱的傳輸過程，中間某個環(huán)節(jié)發(fā)生短接導(dǎo)致故障。

2.2 驗(yàn)證分析思路是否正確

順著上面的分析進(jìn)行驗(yàn)證，將接線18.2與18.3從控制箱接線排拆下，合上控制箱主電源，馬達(dá)不再自動啟動，在控制箱處也可正常啟動停止了。再測試克令吊其他功能，卻發(fā)現(xiàn)了更多的異常情況，（1）回油冷卻風(fēng)扇不轉(zhuǎn)；（2）克令吊吊鉤無法上升和下降；（3）控制箱內(nèi)部分繼電器狀態(tài)混亂，時閉時開。結(jié)合18.2與18.3之間的短接狀態(tài)，懷疑發(fā)生線路短接的地方可能不止18.2與18.3一處。拆開控制箱端子排處外部接線，測量其線間電阻，果然有多根本該是絕緣狀態(tài)的接線，電阻卻只有十幾歐到幾百歐之間。那么到底是哪里發(fā)生短路，會導(dǎo)致子這么多根接線之間的電阻一下降到這么低呢？

2.3 分析多根接線之間電阻過低原因

如圖2所示，在克令吊接線系統(tǒng)中，主電源、油泵馬達(dá)及油柜加熱由電纜線直接接在主控制箱端子排，高油溫、低油位、油加熱及其溫控器先接在基座接線箱上，再接至控制箱端子排。

而克令吊旋轉(zhuǎn)部分的電磁閥、回油冷卻風(fēng)扇等如何接線圖上并未畫出，通過實(shí)地查找。發(fā)現(xiàn)克令吊塔座旋轉(zhuǎn)部分的所有電氣部件，都先接至回轉(zhuǎn)平臺上的塔座接線箱，再經(jīng)過裝于基座內(nèi)的導(dǎo)電滑環(huán)接至基座接線盒，再接至主控制箱端子排，如圖3所示。

主液壓油泵接線經(jīng)測量絕緣是正常的。其他接線經(jīng)測量所有接線之間電阻基本都在幾歐到幾千歐之間，線纜中間發(fā)生短路的概率很低，那么故障發(fā)生的地方最大的可能就應(yīng)該就在所有接線的公共部分（1）基座接線箱（2）塔座接線箱（3）導(dǎo)電滑環(huán)這三環(huán)節(jié)上。

2.4 查找線路短接環(huán)節(jié)

首先，拆開基座內(nèi)部接線箱，仔細(xì)檢查內(nèi)部接線端子狀況，再拆下接線，用萬用表測量端子間絕緣，均未發(fā)現(xiàn)異常。接著檢查旋轉(zhuǎn)平臺的塔座接線箱，也未發(fā)現(xiàn)異常。那么就只剩下導(dǎo)電滑環(huán)這一環(huán)節(jié)了。

2.5導(dǎo)電滑環(huán)位置及構(gòu)造

導(dǎo)電滑環(huán)位于克令吊旋轉(zhuǎn)平臺底部，其中線纜1穿過平臺中間一個開孔接在旋轉(zhuǎn)平臺上的塔座接線箱上，線纜2直接接在克令吊基座內(nèi)基座機(jī)接線箱上，線纜2的24根芯線每根分別連接一個滑環(huán)，滑環(huán)堆疊固定在一起，通過軸承跟頂座連接，滑環(huán)間有一尼龍片使滑環(huán)間保持絕緣。線纜1的24根芯線每根連接一組碳刷，碳刷堆疊固定在碳刷架上，碳刷由彈簧壓緊在滑環(huán)上，每組碳刷對應(yīng)一個滑環(huán)，整個碳刷架固定在頂座上。滑環(huán)組可相對碳刷架360°旋轉(zhuǎn)。這樣，即可實(shí)現(xiàn)基座接線箱到塔座接線箱之間的電力傳輸，又不會影響旋轉(zhuǎn)平臺相對基座的回轉(zhuǎn)。

2.6 對導(dǎo)電滑環(huán)的檢查

松開滑環(huán)外殼四個鎖緊螺絲，即可將滑環(huán)底部的密封壓蓋拆下，打開密封壓蓋，只見滑環(huán)內(nèi)部滑環(huán)、碳刷導(dǎo)線等大部分都沾滿了泥水，正是這些泥水，使得滑環(huán)之間的絕緣下降甚至接近短接，從而產(chǎn)生之前描述的故障。

2.7導(dǎo)電滑環(huán)拆解清潔修復(fù)

由于滑環(huán)位于克令吊基座內(nèi)部，空間狹小，不把滑環(huán)解體又很難把泥水清理干凈，于是決定把整個滑環(huán)總成拆出，進(jìn)行解體清潔修復(fù)。首先做好接線標(biāo)記，再把線纜1和線纜2的24根芯線從基座接線箱和塔座接線箱拆下，松開線纜1的鎖緊壓蓋，松開滑環(huán)頂座固定螺絲，即可把滑環(huán)總成連同兩端線纜拆出，拿到機(jī)修間，把滑環(huán)、碳刷逐個拆出，用電器清洗劑進(jìn)行清洗，烘干之后按原樣裝復(fù)，測量芯線間的絕緣恢復(fù)正常，線纜1與線纜2之間對應(yīng)芯線也能良好接通。再裝回克令吊，按之前標(biāo)記接好接線。試驗(yàn)克令吊各項(xiàng)功能都恢復(fù)了正常。整個拆裝修復(fù)過程描述起來看似簡單，實(shí)際過程卻異常辛苦，首先滑環(huán)所處位置在克令吊基座內(nèi)部，空間狹小悶熱，非常不好操作；第二，接線眾多，要一一標(biāo)記對好，需要有足夠的細(xì)心和耐心；第三，滑環(huán)總成的拆解清潔裝復(fù)也是一件非常繁瑣費(fèi)時的工作。

2.8滑環(huán)進(jìn)水原因分析及改進(jìn)

導(dǎo)電滑環(huán)的線纜1穿過克令吊旋轉(zhuǎn)平臺開孔，孔與線纜間的縫隙的密封是通過一個鎖緊壓蓋，把一個錐形的橡皮墊圈壓到孔里實(shí)現(xiàn)的，拆解時發(fā)現(xiàn)壓蓋很松，可能是長期的船舶振動使壓蓋產(chǎn)生松動，導(dǎo)致孔隙密封不嚴(yán)，這樣外面的雨水帶著鐵銹灰塵等慢慢滲入滑環(huán)內(nèi)部，而整個滑環(huán)下部的外殼又是密封的，泥水出不去，慢慢積累沾滿大部分滑環(huán)，滑環(huán)間絕緣越來越低，直到之前描述的故障出現(xiàn)。針對這個薄弱環(huán)節(jié)，我們加工了一個長銅套，兩端攻絲，固定在滑環(huán)上，并在線纜出口處用環(huán)氧樹脂對壓蓋進(jìn)行固防止松動。

2.9導(dǎo)電滑環(huán)的關(guān)鍵參數(shù)

（1）導(dǎo)電滑環(huán)的工作電壓。每個導(dǎo)電滑環(huán)有其額定工作電壓，額定電壓主要受絕緣材料和空間大小的限制，超出其額定電壓就有可能破壞其絕緣層、內(nèi)部擊穿甚至燒毀。

（2） 導(dǎo)電滑環(huán)的額定電流。接觸材料的面積和導(dǎo)電率，決定了導(dǎo)電滑環(huán)的最大可載電流。如果超出額定電流，會導(dǎo)致接觸點(diǎn)位置溫度急劇上升，造成觸點(diǎn)位置空氣膨脹從而導(dǎo)致接觸點(diǎn)分離、接觸點(diǎn)氣化，輕則有斷斷續(xù)續(xù)的接觸不亮，情況嚴(yán)重會導(dǎo)致導(dǎo)電滑環(huán)完全損壞失效。

（3）導(dǎo)電滑環(huán)的絕緣電阻。多通路導(dǎo)電滑環(huán)中的任意一環(huán)與其他環(huán)以及與外殼之間的導(dǎo)通電阻。絕緣電阻受環(huán)之間的絕緣材料及環(huán)境濕度等影響，絕緣電阻低的情況下會造成控制信號傳輸過程中產(chǎn)生干擾、串?dāng)_、錯誤等，甚至產(chǎn)生打火升溫等異常現(xiàn)象。

（4）導(dǎo)電滑環(huán)的絕緣電阻。接觸電阻是描述導(dǎo)電滑環(huán)可靠性的要求。接觸電阻的大小取決于接觸摩擦副材料的類型、接觸應(yīng)力、接觸面的光潔度、抗磨性等。在接觸材料確定的情況下，選擇適當(dāng)接觸電阻要求會延長滑環(huán)的使用壽命，大大降低導(dǎo)電滑環(huán)的故障率。

（5）導(dǎo)電滑環(huán)的動態(tài)接觸電阻。 動態(tài)接觸電阻是指在導(dǎo)電滑環(huán)工作狀態(tài)下，導(dǎo)電滑環(huán)的一個通路中轉(zhuǎn)子與定子間電阻的波動范圍。影響因素同接觸電阻一樣，除了上述參數(shù)對導(dǎo)電滑環(huán)的工作性能有重要影響外，導(dǎo)電滑環(huán)的額定轉(zhuǎn)速、防護(hù)性能等級、導(dǎo)電滑環(huán)工作外部環(huán)境等因素也不能忽視，任何環(huán)節(jié)的忽略都可能導(dǎo)致其異常甚至損壞。導(dǎo)電滑環(huán)內(nèi)部故障見圖4。

3 結(jié)束語

導(dǎo)電滑環(huán)是克令吊電氣部分容易出故障的一個環(huán)節(jié)，輪機(jī)人員卻往往忽略了對這個導(dǎo)電滑環(huán)的檢查和保養(yǎng)，個人認(rèn)為，至少每三個月，應(yīng)該把滑環(huán)外殼打開檢查一次：（1）檢查碳刷及滑環(huán)表面磨損情況；（2）檢查碳刷與滑環(huán)的接觸情況；（3）測量滑環(huán)間的絕緣值等關(guān)鍵參數(shù)；（4）檢查線纜鎖緊壓蓋緊固狀況；（5）滑環(huán)內(nèi)部清潔保養(yǎng)。整個故障的查找解決過程原理并不復(fù)雜，但實(shí)際操作起來卻異常繁瑣，在圖紙上分析是一回事，要把實(shí)物和圖紙一一對應(yīng)起來又是另外一回事。廠家所配圖紙與又實(shí)際接線有所出入，有些地方甚至大相徑庭。所以，平時就應(yīng)該做好圖紙資料跟實(shí)物相對應(yīng)的工作，這樣碰到問題查找故障就會快得多，也會少走許多彎路。

作者簡介：

葉佳賢，輪機(jī)長，（E-mail）2718787747@qq.com

潘" 軍，輪機(jī)長，（E-mail）18149707248@163.com