高速客轮喷水推进系统

第25卷　第3期2001年9月

武汉理工大学学报(交通科学

与工程版

)

Jo urnal o f Wuhan University of Techno logy

(T ranspo r ta tio n Scie nce&Engineering)

V ol.25　N o.3

Septem be r2001

高速客轮喷水推进系统典型故障分析

王家新

(珠海高速客轮有限公司　珠海　519015)

摘要:和传统的螺旋桨推进器相比较,瑞典制造的KaM eW a喷水推进器具有操纵灵活、吃水浅、船体能平行移动等优点.文章介绍喷水推进器液压/润滑工作原理,并说明喷水推进系统戽/舵操纵失灵故障检测程序,同时也结合实践经验分析各种故障现象,并提出当故障未消除时可采取的应急措施.

关键词:高速客轮;喷水推进器;工作原理;故障分析

中图法分类号:U671.91+1

随着KaM eWa喷水推进系统在高速双体客轮上的广泛应用,其电气、液压系统工作原理已逐渐为机务管理人员熟悉、掌握,在此就其液压/润滑系统工作原理,喷水器戽/舵操纵失灵故障进行说明,并结合实例分析具体的故障现象,提出排除故障的措施.

1　KaM eWa喷水推进器液压/润滑系统工作原理

系统主要由两部分组成:喷水推进器戽/舵液压控制系统、水泵轴承及腔室润滑系统(见图1).

1.1　戽/舵液压控制系统原理

主油泵P1和主机输出端连接,其输出油压和流量应满足系统需要.P1出口油压比正常负荷油压高 2.0～ 2.5M Pa.梭动阀V12、V13及V14作用在于调节、控制工作油压.为防止主油泵P1出口油压过高,专门设有安全阀V4,在油泵P1本体上也设有减压阀,通过调节减压阀得到所需工作油压.

戽/舵油缸液压油流量是由电控阀V11/V10控制的,V10、V11按驾驶室遥控电信号指令动作,其流量与电信号强弱成正比.V10、V11输入端有过滤器F1,压力表G1,及压力开关PS1,PS1和报警系统连接.当P1输出油压低于润滑油泵P2输出油压时,压力开关PS2动作,V21改变工作状态,电动泵P2代替P1,P2输出液压油经V10/V11分别进入舵/戽控油缸,通过油缸动作,控制舵角/戽位.和主油泵P1相比,电动泵P2代替P1工作时操纵喷水器时间长,尤其是戽和舵同时操纵时更为明显,此时只能用备用系统调节主机转速,操纵喷水器,在P2代替P1油泵工作,使用备用系统时,主机转速不能太高,使用时间不能太长,因润滑系统无液压油润滑和冷却.

按下V21上的手动按钮,可人工转换V21工作状态,P2代替P1工作,减压阀V5用来调节P2输出油压.防浪阀V18/V41(V42)可当作减压阀理解使用,它们的作用在于防止因外力过大而导致戽/舵控油缸单边压力过高,或戽/舵运行速度过快而损坏液压系统;它的作用还在于防止停泊时因风浪大或水流急而作用在戽/舵上,使戽/舵油缸单边油压过高,造成液压系统损坏.

1.2　润滑系统工作原理

在润滑油泵P2输出端有过滤器F21、流量开关FS21,FS21和报警系统相连接.

为防止海水进入水泵轴承腔室,润滑油压应高于轴封外海水压力,压力开关PS1亦应和报警系统连接.G21显示润滑油压,油压可通过调节针阀V23达到所需值,如油压超过最大允许值,减压阀V24将打开泄压.

①收稿日期:20010328

王家新:男,33岁,工程师,主要研究领域为船舶动力推进系统和操纵系统的智能化控制

图1　液压/润滑系统原理图

PT O-主机动力输出端;V2-单向阀;V4,V4-限压阀;V10,V11-三位四通阀;V12,V13,V14-梭动阀;V15,V16,V17-手动(开、关)阀;V21-电磁阀;V23-调压阀;V24-减压阀;V18,V41,V42-防浪阀;P1-主机带主油泵;P2-电动润滑油泵; F1,F3,F21-过滤器;G1,G21-压力表;P S1,PS2,PS21-压力开关;FS21-流量开关;L S1-油位低报警开关;T P S1,T PS2, T PS21-报警系统连接点.

当戽/舵工作油压低于润滑油压时,压力开关PS2工作,使得V21工作状态改变,由左(润滑系统模式)切换到右(液压系统模式),P2代替P1提供戽/舵工作油压.如果润滑系统出现流量低或油压低,则在故障排除前,喷水器只能工作极短时间.由于当P2代替P1工作后,随着V21工作状态改变,润滑系统无油压,此时海水可能通过水泵轴封进入润滑系统.在这种情况下,应频繁检查油质,如润滑油含海水量超过0.2%～0.3%,必须更换润滑油.

油箱有一低位报警开关LS1,和报警系统连接.液压/润滑油粘度必须满足ISO V G46(46m m2/s40℃),给系统添加液压/润滑油时,应通过呼吸过滤器.当P1工作时,可以从测试点TPS1取油样检测油质,如仅仅是检查是否存在海水,则应打开油箱底部放残阀取油样.

1.3　KaMeWa喷水器戽/舵操纵故障处理方法

KaM eWa戽/舵操纵液压/润滑系统工作原理前面已详述,其电气控制原理见文献[1]. KaM eW a喷水推进系统遥控中心单元故障检测板D3(1)、D3(2)板有4种发光二极管,显示内容见表1.

如报警显示“控制故障”,应立即减速至怠速并按下主机紧急停车按钮,然后查找控制故障原

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　第3期王家新:高速客轮喷水推进系统典型故障分析

表1　KaMwWa 喷水推进系统故障检测板显示内容颜色标记指示内容绿ε’控制误差校正

黄ε控制误差>戽(舵)行程1.5%

红A ε存在控制误差而报警红

A a

线路断而报警

因,并消除之.如故障存在于主操纵系统,应将主操纵转到备用系统,以操纵KaM eWa 喷水器.可参照图2查找故障原因.

2　实 例

由于KaMeWa 喷水推进系统电气、液压/润滑系统自动化程度较高,整个系统比较复杂,同样故障现象可由多种原因引起,这里针对常见故障现象予以分析、归纳

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图2　戽/舵操纵故障检测程序

1)戽/舵反馈传感器　当戽/舵反馈传感器线路断时,因“控制故障”报警引起戽/舵锁定,主机转速降至怠速,应将主操纵转备用操纵系统,此情形下驾驶室无戽/舵位置显示.当戽/舵反馈传

感器标识“零位”改变位置时,减速齿轮箱主、从动齿轮不能啮合,应调整其“零位”回原位,减速齿轮箱方能工作.

2)电液控阀V 10/V11卡死在中间“零位”或

右(左)位　当舵/戽电液控阀V 10/V 11卡死在中间“零位”或右(左)位时,主操纵系统失效,舵/戽锁定,主机转速降至怠速空转,备用操纵系统无济于事,轮机员可在舵机房人工操纵V10/V 11,通过高频和驾驶台联系,达到所需舵角/戽位.

3)关于液压主泵P1　液压主泵P1由主机输出端驱动,故障包括:(1)泵本体控制阀故障导致戽/舵控制油路持续高压,一段时间后自动报警;(2)泵本体控制阀故障或泵传动机构故障,导致戽/舵控制油路持续低压,表现为“控制故障”报警,“低压”报警,戽位和舵角锁定,车速降至怠速空转,须用备用系统操纵KaM eWa 推进器.

4)关于液压/润滑转换阀V 21　当液压泵P1提供油压低于润滑油泵P2油压时,V 21转换工作模式,P 2泵提供油压供V 10/V 11,如此时V 21卡死,则戽/舵工作油压低,不能得到及时补充,只能利用备用操纵系统操纵主机及KaM eWa 喷水器,且操纵速度缓慢.

5)关于电动液压泵P 2、限压安全阀V 24及调压针阀V 23　当P2泵本体或驱动马达出现故障时,“润滑油压低”报警,“流量低”报警,虽然故障不影响戽/舵主操纵(备用操纵)系统,但喷水器水泵轴承无润滑或润滑不足,容易造成轴承损坏,此时应降低车速,以免喷水器水泵轴承磨损;单向阀V 24调节P2出口油压,如该阀卡死在常开位,则“流量低”、“压力低”报警,此时主操纵(备用操纵)系统均可使用,但故障易造成喷水器水泵轴承磨损,也应降低车速;调压阀V 23位于喷水器水泵轴承油路出口处,通过调节V 23可调节润滑油量、油压,当该阀堵塞时造成油压高,同时“流量低”报警,虽此时主操纵(备用操纵)系统均可使用,但因流量低,不足以带走水泵轴承所产生热量,应降低车速运行.

6)安全阀V 4、单向阀V 2　当V 4或V2卡死在常开位时,“控制故障”报警,“低油压”报警,戽/舵锁在当时位,车速降至怠速,此时只能将主操纵转为备用操纵系统,因润滑泵P 2此时工作模式由润滑转为模式液压模式,润滑油流量低、油压低,应降低主机转速运行.

7)戽/舵液压油缸活塞环内漏　当戽/舵液压油缸活塞环存在内漏时,油缸内液压油在活塞

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338·武汉理工大学学报(交通科学与工程版)2001年　第25卷