某船推进系统液压锁阀改进

中国修船
CHINA SHIPREPAIR
第33卷第1期2020年2月
Vol. 33 No. 1Feb. 2020
某船推进系统液压锁阀改进
中图分类号：U672
文献标志码：C
某船是2014年投入运营的三用工作船，具备 起抛锚、拖带、平台运输守护、动力定位等功能。

该船从投入运营后一直存在推进系统螺距液压锁阀
频繁断裂问题。

该锁阀一旦断裂，螺距会失控，船 舶不能进行正常操作，只能应急操作，存在严重安
全隐患，同时影响公司服务信誉、经营业绩，加大
设备维护成本和船员的工作压力。

1推进系统简介
该船采用双机双桨可变螺距的推进方式。

可变
螺距液压系统原理：4 ~5 MPa 的工作油依次通过 电磁比例换向阀、液压锁阀和工作活塞。

工作油缸
内活塞在油压作用下，向前或向后移动去拉动桨毂 中十字头滑块，从而改变螺旋桨桨叶角度或方向，
满足船舶前进、后退的移动需求和航行速度需求。

系统主要部件功能：①比例电磁换向阀用于换
向，通过改变工作油方向来改变桨叶角度，满足船
舶各种工况需求；②液压锁阀用于稳距，即螺距到 达需求后锁阀关闭，从而封闭系统内的工作油并使 螺距稳定在指定位置，如果锁阀断裂，螺距会失
控；工作油缸用于变距，油缸内活塞前后移动去改 变桨叶角度或方向，满足船舶各种工况需求。

工作油压一般为2.0 ~ 5.0 MPa,稳距时油压
在2. 8 MPa 左右，安全阀启跳油压为7.0 MPa o
2锁阀芯断裂情况和尝试改进方案
该船在运营中频繁发生锁阀芯断裂问题，截
止2018年2月，阀芯总计断裂42次。

厂家根据 船东反映问题对锁阀芯进行2次尝试改进但都失
败。

厂家尝试改进方案：①将原2孔阀芯改为3
孔阀芯，试验后断裂的时间更短。

②将阀芯改为 实心型阀芯，虽然不断裂但没有考虑到桨轴转起 来后离心力对阀芯的影响，无法关闭油路，导致
不能稳距。

doi ： 10.13352/j. issn. 1001 -8328.2020.01.018
3锁阀改进思路和实际施工方案
根据阀芯断裂口形状分析，原因应该是疲劳断
裂，一般是应力集中引起的。

原设计阀芯在截面积 突然改变处，没有采用半径足够大的过渡圆角来减
轻应力集中。

在排除桨叶过重等外在因素后，考虑
采用柴油机进气阀型式（气阀与阀座为锥面密封） 作为改进参考，即锁阀芯面和阀座面都改为锥面， 锥面配合优点：减少阀芯面过渡处的应力集中，降
低该处断裂的概率；锥面接触可以实现线密封，密
封性好。

液压锁的工作要求和实际施工方案：①阀芯承 受较高压力，而且动作频繁，需要高强度材料。

为
了满足该要求，在参考其他类似阀芯使用材料后选 用42CrMo,调质硬度为HRC48 -50,阀芯接触面
采用45。

过渡圆角。

这样不但减缓应力集中，而且
密封性好。

②阀座更换不方便，必须选择耐磨材
料。

可以选用可锻铸铁。

为了加工方便和节省费用 选用42CrMo,调质硬度为HRC38 -40,接触面采
用45。

过渡圆角。

③快速稳距。

为了满足要求，经
过反复试验，选用直径2.0 mm 的复位弹簧。

4结束语
改进型螺距锁阀在装船前经过反复试验合格后
安装，经过实船使用一年多后拆出检查，情况非常
好，表明锁阀改进消除了设备存在的隐患，是非常
成功的。

一款产品投入使用前是经过无数次试验的，有
时产品总体是没问题的，只是个别零部件没有处理
好。

我们对这些零部件进行改进应该从设备使用环
境、工作原理、类似零部件、厂家意见、工作经验 等综合考虑。

从简到繁，逐步改善。

（中海油田服务股份有限公司杨文喜，孙松洲供稿）
收稿日期：2019 -08 -06
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