NIIGATA(新泻)ZP-31全回转舵桨液压系统管理

NIIGATA(新泻)ZP-31全回转舵桨液压系统管理

张晓亮

【摘要】随着航运船舶大型化的发展,大型船舶安全靠离码头需要港作拖轮的协助.港作拖轮本来船型较小就具有操纵性好、机动性强的特点.随着全回转舵桨装置的

应用,港作拖轮能够实现原地掉头,十分灵活,能够有效地保障大型船舶安全且快速靠离泊.全回转舵桨装置的安全可靠工作不仅关系到拖轮自身安全,还关系到被协助大

型轮船的安全.本文对全回转舵桨装置进行研究分析,以日本NIIGATA(新泻)ZP-31

为例,讲述其液压系统工作原理,结合工作实践遇到的故障案例加以分析,谈谈全回转舵桨管理要点,以促进全回转舵桨装置的安全管理工作.

【期刊名称】《中国水运（上半月）》

【年(卷),期】2019(000)002

【总页数】3页(P35-37)

【关键词】港作拖轮;全回转舵桨;液压系统管理

【作者】张晓亮

【作者单位】宁波舟山港股份有限公司油港轮驳分公司,浙江宁波 315000

【正文语种】中文

【中图分类】U664

目前，国内港作拖轮上的全回转舵桨装置主要选用有芬兰ROUS-ROYCE（罗罗）Aquamaster US、日本川崎重工（Kawasaki）、德国SCHOTTEL（肖特尔）SRP、

挪威的博格（BERG）、日本NIIGATA（新泻）ZP、日本ISC（石川岛）DP等厂商生产的产品。各设备厂商的产品结构上虽有差异化，但液压系统原理基本相同。公司所属拖轮的全回转舵桨装置使用日本NIIGATA（新泻）ZP系列产品最多，本文将以ZP-31为例讲述。

1 全回转舵桨液压系统

ZP-31全回转舵桨装置有正常操作和辅助操作两种操作模式。正常操作模式全回

转舵桨装置是由主机（ME）动力带动主转舵泵（1）产生压力油驱动液压马达（14）转动从而带动Z型舵桨作360°旋转。辅助操作模式是由电动机（M）带动小液压泵（16）产生压力油驱动液压马达（14）转动。除非正常操作模式发生故

障或者系统检修时会用到辅助操作模式，一般情况下工作在正常模式。

1.1 转舵液压系统原理

图1 Figure 1 zp-31液压原理图

ZP-31全回转舵桨装置液压原理图见Figure 1。日本NIIGATA（新泻）ZP-31全回转舵桨装置液压系统主要由液压泵、控制阀件、液压马达和液压辅件（油箱、管路、滤器、冷却器等）组成。正常操作时，电液换向阀（15）一直位于左位通，

电磁换向阀（10）处于失电状态位于中位。主转舵泵（1）为斜盘式轴向柱塞泵，由电液换向阀（2）控制斜盘倾角来实现泵的变量变向。补油泵（30）与主转舵泵同轴安装，其作用有：（1）作为主转舵泵的斜盘控制油。（2）为高压油路补油。补油泵出口压力油由溢流阀（31）设定为1.8MPA，通过单向阀向高压油管低压

侧补油。（3）冷却和润滑主转舵泵。溢流阀（31）的溢油进入主转舵泵壳体内再流回油箱，以便对主转舵泵起冷却和润滑作用。主转舵泵的高压液压油经电液换向阀（15）后分两路各控制一个液压马达（14）。高压液压油管路上设有两个安全

阀（23）设定压力28MPA，同时还设有一个液控换向阀（24）。安全阀（23）

起限压保护作用，当压力超过设定值时向低压管路泄压。液控换向阀（24）后设

有一个溢流阀（32）设定压力1.2MPA，其作用是置换出部分高压液压油，液压

油经冷却后重新回油箱，防止液压油温度升高。高压液压油管路上的截止阀（22）是起旁通作用，在停用设备时防止海浪或者外力冲击舵而导致管路油压过高时开启，以保护管路和设备的安全。辅助模式时，电动液压泵自动运行，电液换向阀（15）断电位于中位，电磁换向阀（10）根据驾驶员操作指令左或右位通来旋转Z型舵桨。

1.2 转舵液压系统监测报警

ZP-31全回转舵桨装置液压系统设有液压油滤器堵塞、液压油油压低、液压油温

度高和液压油液位低位监测报警。

（1）滤器脏堵报警。当系统发生异常磨损或者液压油脏污造成滤器堵塞时，补油泵吸口滤器上安装的压差指示器开关，不仅能够指示当前反映出滤芯前后的压差值，而且能够在压差值超过设定值时动作产生报警。

（2）油压低压报警。当发生液压油泵磨损、液压阀元件失效或者管路泄漏造成液压系统油压降低至设定值以下时发出报警。

（3）油压高温报警。当系统由于冷却不良或者异常严重磨损时液压油温度升高，当温度超过设定温度值时，温度继电器开关动作发出报警信号。

（4）油位低报警。液压油箱上安装有一干簧管式浮球液位开关，当系统发生漏泄，油箱液位低于设定高度时，监测系统发出报警。

2 舵桨液压系统故障案例

ZP系列全回转舵桨装置在公司港作拖轮上已经运行快20年了，该装置液压系统

工作安全可靠性还是非常高的。根据本公司现用ZP-31全回转舵桨装置拖轮液压

系统故障统计数据发现，ZP-31全回转舵桨装置液压系统除去管路法兰螺丝松动、O型圈失效引起液压油泄漏和冷却器芯破损造成液压油被污染外，该装置液压系

统发生过的几例故障主要都集中在全回转舵桨装置液压系统心脏——液压泵上。

下面介绍一下液压泵发生过的几种故障。

2.1 补油泵转子齿合面磨损

图1 补油泵磨损对比图

故障现象：舵桨液压油压力会降低，严重时会产生低压报警；滤器可能会产生堵塞报警；转舵稍有迟滞但不明显。

故障演变：缓慢，有渐进性。

磨损产物：金属粉末。

2.2 补油泵轴承磨损

故障现象：舵桨液压油压力会降低，会产生低压报警；滤器会产生堵塞报警；转舵稍有迟滞。

故障演变：初期缓慢，后期突发。

磨损产物：金属颗粒1～2mm。

2.3 斜盘式轴向柱塞泵球形导向装置（球头）磨损

图2 柱塞泵球形导向装置磨损对比图

故障现象：舵桨液压油压力正常；滤器会产生堵塞报警；转舵正常。

故障演变：初期缓慢，后期加剧。磨损产物：金属粉末。

2.4 斜盘式轴向柱塞泵球形导向装置（球头）破损

故障现象：舵桨液压油压力正常；滤器不堵塞报警；转舵非常迟滞或故障。

故障演变：突发性。

磨损产物：金属块状。

3 舵桨液压系统故障分析

ZP-31全回转舵桨装置液压系统液压油泄漏常常发生在新造船或者刚刚修理过的

液压系统上。这类故障的原因主要有：管路上的法兰固定螺栓上紧不到位；管路上的法兰垫片或O型圈选择、安装不恰当；振动造成法兰固定螺栓松脱或疲劳损坏。