船舶克令吊液压泵故障分析与排除

引言

船舶装卸货物虽可使用港口设备，但并非所有港口都有足够的装卸机械，同时考虑到船在开阔水面过驳及吊运物料、备件等的需要，干货船常安装起货机。起货机的可靠性和工作效率对缩短港泊时间、加快航运周转、降低运输成本都具有重要意义。

船舶液压设备包括舵机，锚缆机，液压起货机械，液压开关舱装置及其它液压机械等，在现代船舶中被广泛应用，其重要性也非常突出。目前，船舶对柴油机，发电柴油机的管理技术已很成熟，如通过定期测取柴油机热工参数，定期化验润滑油等方法监测其技术状态，并进行定期吊缸检查等预防性检修。但对一些液压设备的管理我们还是缺乏经验，有些船舶让采取“小车不倒只管推”的管理方式，只有当出现故障，影响营运时才进行抢修，常常是“头痛医头，脚痛医脚”，管理上处于被动状态。

1.背景

在某个航次中，四轨告诉四舵克令吊液压泵漏油，怀疑是泵联接轴的密封环老化，需要几个人协同维修更换。换完轴封以后，四轨启动泵看是否良好，结果一切如想象中那样没发现漏油现象能正常运转。到外国港口以后，由于需要用船吊装卸货，刚开始克令吊看起来很好用。但事情总有一些是我们想象不到的，到夜里十一点多四轨突然来敲门要加班，克令吊出故障了，没法装卸货得赶紧抢修。问题出现在No.1克令吊液压泵没有排油。

为此，我们对液压系统展开各种分析以便排除故障，使机器投入正常运转。

2.克令吊液压泵的分析

液压泵。在液压机械中，液压泵的作用是将原动机的机械能转变为液压油的压力能，为液压系统供给足够的压力的油液去驱动执行元件。容积式泵能产生较高的压力，且流量受工作压力的影响较小，故适合于作液压泵。液压泵有齿轮泵，螺杆泵，叶片泵和柱塞泵。

2.1液压泵类型

由说明书中可了解到寿昌海轮克令吊上液压泵是带月牙形隔板的可逆转内啮合齿轮泵。与外啮合齿轮泵相比，带月牙形隔板的内啮合齿轮泵结构紧凑；吸油区圆心角大，吸油性能好；流量脉动小；啮合长度较长，工作平稳；还可采用特殊齿形或在齿环的各谷中开径向孔导油，显著减轻或消除困油现象，故噪音很低。其缺点是制造工艺较复杂；且漏泄途径多，容积效率比外啮合式低。

其结构如下图

图中齿环3与右侧的圆盘和泵轴做成一体，泵轴由液压马达带动。而图中左侧的底盘6上有月牙形隔板2和与泵轴偏心的短轴，短轴上面套着齿轮。当泵轴带齿环呈内啮合的齿轮随之转动，产生吸排作用，工作原理与外啮合齿轮泵类似。

1-齿轮2-月牙形隔板3-齿环4-销钉5-盖板6-底盘

图1 内啮合齿轮泵结构原理图

2.2对不能正常排油的分析

（1）密封间隙过大，内漏严重

（2）新泵及坼修过的泵齿轮表面未浇油，难以自吸

（3）泵转速过低、反转或卡阻

（4）吸入管漏气或吸口露出液面

（5）吸高太大（液压泵一般≯500mm）

（6）油温过低，粘度过大

（7）吸入管堵塞，如滤器脏堵或公称流量太小，吸入阀未开等

（8）油温过高或吸入油中的气泡太多，产生“气穴现象”

（9）排出管漏泄或旁通，安全阀弹簧太松

（10）排出阀未开或排出阀管滤器堵塞，安全阀顶开

针对以上种种原因进行分析、检查和排除，通过用压力表测量泵出口是否有压力否。结果泵出口压力极小，导致无法正常排油，也就导致了克令吊无法正常工作。经老轨和二轨分析，可能是上一次换轴封时，不小心带入杂质或安装时方法不正确，泵内出现磨损导致漏油。

泵的能量损失是由三种损失造成的：其中之一由于漏泄及吸入液体中含有气体等造成的流量损失，用容积效率ηv（实际流量Q和理论流量Qt之比）来衡量，即ηv=Q/Qt

当装卸货情急之下，只能先换一台新泵，然后投入正常运转。累了一宿的轮机员和机工，似乎终于完成抢修工作，本以为自此泵就能很好的运转。过了一天又是在半夜，值班驾驶员又来转告四轨No.1克令吊又是无法正常工作。

经四轨检查，同样的问题再次出现了，泵无法正常排油。给我们的第一反应是会不会上一次换新泵时，系统液压油带入一些杂质使得液压油进入泵中磨损密封部件导致泵无法排油，应先对滤器进行检查是否有附上杂质。结果滤器上带有一些杂质，使泵出口没压力的原因应该同上回是一样的—泵内部磨损。让大家都很郁闷的是，上次换完新泵怎么又会出现这样的问题，可能是我们忽略了一点“如果更换液压泵、马达等动力元件有严重损伤，在更换新部件的同时应彻底清洗液压系统，因为此时，损坏部件所产生金属磨削已经污染了系统，否则，新的部件在带着磨料的油液压里工作，会很快造成磨损”。为此我们吸取上一次教训是，这次换完泵后安装时要做好各种准备和清洁工作。

3 液压油对液压系统的影响

在液压装置中,液压油不仅用来传递液压能,也起润滑,散热和防锈作用。其性能对液压装置的工作性能和使用寿命由重要影响。

3.1对液压油的要求

对液压油的要求是：

（1）黏度适宜，黏度指数较高

黏度是选择液压油应考虑的首要因素。若黏度太高，则各部件的运动阻力和管路流动阻

力增大，液压油排出压力会增高，使装置的机械效率下降；而且使泵的自吸能力降低，起动时会吸空。若黏度太低，则漏泄量增加，装置的容积效率下降，油更容易发热，执行元件的运动速度也会降低；而且黏度过低则油膜承载能力下降，会导致磨损增加。（2）质地纯净，水分和机械杂质含量极微。

（3）安定性好：不易因氧化，受热，水解而变质，因节流而反复受剪切时黏度变化小。（4）有良好的润滑性和较高的油膜强度，以减少液压元件的磨损。

（5）防锈性好，不锈蚀金属。

（6）抗乳化和抗泡沫性好。混入水分不易乳化，混入空气后泡沫消散快。

（7）与橡胶材料相容性好，不会使密封件﹑软管变形﹑变质。

（8）开口闪点至少要高于135℃，要能满足防火要求；倾点（在试验条件下能流动的最低温度，比凝固点高2～3℃）至少要比最低又油温低7～8℃。

3.2过滤器的使用

2.1液压系统中过滤器的功用

（1）滤除油液中的污垢颗粒，防止运动部件卡死、零件划伤、油道堵塞等故障，提高系统工作的可靠性和稳定性。

（2）滤除油液中的细小颗粒杂质，防止零件磨料磨损，延长使用寿命。为此，过滤精度应满足需要保护的滑动间隙。

（3）通过分析过滤器中积留污染物，分析故障隐患，查找磨损部件，监测设备运行。

2.2液压系统中过滤器的安装位置

（1）油泵吸入管路滤器

目的时滤除较大颗粒，保护油泵

要求其压力降不超过0.02MPa，以保证泵吸入充分不产生气穴现象。滤芯和流量一定，滤芯的过滤精度越高，压力降越大；流量一定，滤芯的过滤面积越大，压力降越小；油液的粘度越大，压力降越大。

（2）油泵出口管路滤器

目的时保护泵及其安全阀以外的零部件。

要求其有足够的强度，以承受高压和压力冲击。一般需要设置指示器和并联一个单向溢流阀，以保护滤芯和防止因滤器堵塞引起的泵过载，

（3）系统回油管路滤器

目的时滤除零部件磨损产生的金属屑和橡胶颗粒，防止油液和系统受污染。