三用工作拖轮液压系统故障分析及日常管理要点——胜利262船拖缆机修理综述

三用工作拖轮液压系统故障分析及日常管理要点——胜利262船拖缆机修理综述

林勇

中石化胜利油田海洋石油船舶中心海洋工程船组运行部  山东 龙口 265700

摘要：针对胜利262船的拖缆机在使用过程中出现的问题为例，就存在的故障现象进行了详细介绍，特别是液压系统的分析，并就解决此问题所采取的方案进行了详细阐述。

关键词: 故障现象；液压系统分析；解决方案；日常管理

0前言

随着我国海洋石油事业的不断发展，三用工作拖轮越来越多的被运用到海洋石油的开采作业中，而此类工作船上的拖缆机，锚机，绞盘，绞车，鲨鱼钳等等设备大多是以使液压作为动力源的。由于元件和工作液体都在封闭的油路内工作，不像其他机械设备那样直观，故障具有隐蔽性，多样性，不确定性和因果关系复杂性等特点，故障出现后不易查找原因。胜利262船是一条6500HP的三用工作拖轮，1985年下水，多年来一直在为中海油海洋工程公司服务，工作内容主要是以给工程船起、抛锚作业为主，全船液压设备使用十分频繁。在实际生产过程中，当液压系统出现问题时如何尽快修复，以高质量的服务完成甲方的生产任务就成为一个非常重要的问题。

1故障现象

（1）拖缆机在带有负荷（例如拖曳工作锚）放缆时，传动齿轮间有较大的碰撞声。

（2）拖缆机在选择2档速度档时无论收揽还是放缆，液压管路有异常的振动现象，低速时运转较平稳。

（3）当拖缆机选择3档工作时，无论收缆还是放缆拖缆机出现卡死现象，不能转动。也就是3档无法使用。

2液压系统分析

2.1主液压系统 见图纸号190770.

液压主泵200,201,202,203在一个开式的恒压主环形系统中工作，油从油柜吸入，送到甲板各机械（拖缆机，锚机，绞车等）后回到油柜。四个液压主泵均能同时投入工作，取决于已经启动的电动机的多少。液压主泵是无极变量的斜盘式轴向柱塞泵。各泵的后部安装有一个控制调节器，用弹簧加载到最大位移，当压力向预调的工作压力增加时，该位移将渐渐回至零位。为了便于“星型—三角型”启动，压力首先将借助于阀（件号240,241,242,243）旁通，各泵的工作压力由可调节的压力控制阀（件号236,237,238,239）加以控制。主泵的安全阀位于泵站的后端，在一个阀块上，它包括两个二位二通阀（件号224，225），该两阀由阀（件号226）控制。液压伺服泵（件号204和205）是双联内齿轮泵，包括两个独立的工作泵即伺服部分和增压部分。伺服部分提供具有液压的辅助功能，此功能是指：遥控收揽，放缆操作，爪型离合器啮合/脱开。增压部分是保证液压马达在拖缆机静止而滚筒上有拉力时补充油流。

2.2拖缆机系统原理

（1） 拖缆机机械系统

我船拖缆机由两个滚筒组成，上滚筒是拖曳滚筒；下滚筒是操锚滚筒（此滚筒伸出轴的两侧各带有一个锚链轮）。两个滚筒由一个公共的传动轴传动。这根传动轴一端与拖缆机齿轮箱连接，另一端与水冷式刹车盘连接。拖缆机齿轮箱内由四个液压马达驱动轴带动独立的四个小齿轮，小齿轮又通过一个大的过桥齿轮来驱动滚筒公共传动轴，并且此过桥齿轮可用一个离合器与这个公共传动轴实现啮合与脱开。拖缆机不同的速度是通过调节液压马达的排量获得的，这种布置可以得到四种不同的速度和拉力。

（2）公共传动轴

此轴的总成除了上面提到的离合器，过桥齿轮外，还有两个带有离合器的小齿轮，一个水冷式圆盘刹车，该轴在支架的每一边都有一个球面滚柱轴承。两个小齿轮分别传动一个钢缆滚筒，它们都是用各自的爪型离合器实现啮合与脱开的，并在轴颈上旋转。每一个小齿轮内部都是有两个铜套与轴颈配合，小齿轮外周分布有四个黄油孔用来润滑铜套及轴颈。整根轴不需要拆出任何滚筒就可以起吊。

（3）拖缆机电液系统原理

阀213是一个三位四通比例方向控制阀，某一控制压力将给阀滑柱一个规定的开口，当控制压力小于8bar时，阀是关闭的，而当达到8bar时将渐渐打开，在45bar是全开。

载荷补偿阀（件号215,216） 该阀安装在阀体里面，两个阀并联工作，且与阀213一起工作。作为一个变流量控制阀给拖缆机在空载或全负荷时以相同的速度。

平衡阀（件号210，211） 该阀将保证拖缆机在放缆方向安全运行，这种工况液压马达将做泵用。一旦马达吸入端有压力等于或大于平衡阀调定压力，阀即允许油流过；当吸入端压力下降时，阀即关闭。在压力再增加到调定压力以上之前，阀不打开。

止回阀（件号212） 该阀在收揽方向将旁通平衡阀，阀也是安装进阀体里。

安全阀（件号208） 该阀是双作用压力控制阀，意即作为管路“A”和“B”的安全阀工作。阀是流量50升/分的小阀，但对压力峰值反应灵敏。安全阀（件号209）该阀是一个单作用先导控制阀。作为“A”端（收缆端）的安全阀工作。阀的通经大的足以流过整个油流量。因为阀的尺寸大因此阀作用慢。为此阀208，209并列安装。

往复阀（件号214）安装在“A” “B”管路之间并将最高压力引导载荷补偿阀（件号215,216），阀安装在阀组的管子上。

二位二通旁通阀（件号205） 该阀在“应急释放”操作时将旁通4个液压马达200,201,202,203。

二位四通电磁阀（件号217,218,219） 该阀是单向电磁阀，不工作的电磁阀给所有马达以“低速”。工作的电磁阀217将调节液压马达203的变量机构到“零位”即拖缆机在2档工作；工作的电磁阀218将调节液压马达202的变量机构到“零位”即拖缆机在3档工作；工作的电磁阀219将调节液压马达200和201的变量机构到“半排量”以高速工作即拖缆机在4档工作。

电磁阀（件号206,207） 该阀是电磁阀，先导操作。206与218，207与217相配合使用。当相应的马达被调节到零位，此电磁阀即被延时接通（通过延时继电器），那么马达被保护免受工作压力的冲击，马达将在旁通状态由伺服泵增压部分来的10-12bar的压力油而被增压。

主阀组的先导阀（件号229） 该阀是一个电动双联比例减压阀，按照输入信号阀可在5-45bar之间无极遥控。该阀通过一个200-800毫安的直流信号由“电卡片”来控制。电卡片还有一个在0.1到5秒之间调节的缓冲时间。电卡片给一个200Hz的频率脉动以减少阀里的频率滞后现象。

3解决方案

根据以上所述的系统分析，结合工作原理，制定以下修理方案：

（1）拖缆机传动齿轮间的碰撞声应先从机械角度分析。有可能是传动齿轮的内铜套或者是滚柱轴承由于长时间使用间隙过大所致。为此我公司机务部门安排进厂修理，将整根传动轴吊出进车间拆检，测量各运动副的配合间隙，检查滚柱轴承。经测量发现拖曳滚筒的传统齿轮内铜套与轴颈最大间隙已达到了4.6mm，这显然已超出了极限值。在车间对该铜套进行了更换，轴颈表面进行了处理，处理后配合间隙是0.5mm。操锚滚筒传动齿轮内铜套与轴颈最大间隙在0.8mm，对此没有更换。考虑到轴承使用年限较长，对两个球面滚柱轴承进行了更换。但等到传动轴装复后试验以上故障现象并未完全消除。综合考虑可能还有液压方面的原因，例如：若是液压马达运转不平稳，时快时慢可能引起齿轮之间的碰撞；同时管路的振动和声响也与马达的运转不平稳有关；另外根据以上所述各个阀件的功能还应该检查载荷补偿阀（件号215,216），平衡阀（件号210，211）和安全阀（件号208，209），这些阀中任何一个阀动作不正常都有可能引起马达运转不平稳，同时引起液压管路的振动及声响。因此，我公司机务部门已经对上述阀件进行了订货，阀件到船后安排修理人员进行了更换，更换后在使用过程中前述两种故障现象（1，2）已全部消除，拖缆机运转平稳。

（2）拖缆机在3档运转时出现卡死现象，与3档调速电磁阀206,3档马达变量电磁阀218以及液压马达202有关。根据电气图纸，经测量3档马达变量电磁阀218电压正常，实际操作检测阀芯也动作；而3档调速电磁阀206为新购件，实际测量电压也正常。由此可以断定是液压马达202变量机构出现了故障，导致马达无法变量。我公司机务已对201,202两个液压马达进行了订货。马达到货后进行了更换，更换后3档速度档即可正常使用。

4日常管理

根据对各种液压系统的故障情况进行分析，统计后得出结论：油液污染是导致液压系统出现故障的主要原因，其比例能占到全部故障的70-80℅，给液压系统造成严重的危害。这点从我船也可得到验证，我们拆开旧的速度调速阀块（206或207），发现里面的阀芯有明显的锈迹。因此，控制污染物的来源对预防液压系统故障起到至关重要的作用。这就要求我们在日常的加油补油作业，维修保养过程中严格按照规程进行作业，最大限度的控制污染物进入系统。此外，对于油箱内使用的液压油，经过一段时间的使用后（例如3个月）应当进行及时地净化。例如：可以用一台小型的分油机对油箱内的液压油进行分离净化，提高在使用中液压油的纯净度。以此来减少系统由于污染物引起的故障。同时我们还要在液压系统的维护维修过程中注意积累经验，建立完善的设备运行和维护记录。记录应当包含以下内容：故障表现；系统参数；分析或实验的过程及结果；修复工作的详细内容；零件更换情况；设备工作时间；加油和换油情况；更换过滤装置的情况等。完善的记录和对记录的认真分析，可以总结出故障发生和处理的规律，用以指导实际的故障排除工作。

5结束语

对液压系统的故障进行正确分析和准确判断，需要维修人员有坚实的液压系统理论知识并对系统的工作原理和液压元件的工作原理和结构都十分清楚，同时还要掌握故障处理的一般步骤，并熟悉液压系统不同阶段的故障表现和特点，具备液压系统故障诊断的基本知识，掌握典型的问题处理方法，并关注新技术新方法，综合运用各种手段进行液压系统故障的分析和处理，并做好记录和资料整理工作，真正做好液压系统的维护维修工作。

参考文献：

[1] 费千.船舶辅机 [M].辽宁：大连海事大学出版社2000.3.

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