可調螺距螺旋槳漏油原因

張 英，郝 武

（中海油能源物流有限公司，天津 300452）

0 引言

可調螺距螺旋槳（Controllable Pitch Propeller）又稱調距槳，與定距槳不同，調距槳通過槳轂內置的轉動機構轉動槳葉，使槳葉與槳轂間的相對角發(fā)生變化，最終達到在不改變螺旋槳和主機轉向的情況下，使船舶完成前進及后退等動作[1-2]。

在運轉過程中，相比于定距槳，調距槳的主機轉向不發(fā)生變化，減少主機頻繁換向啟動的次數，延長主機使用壽命，顯著提高船舶靈敏性[3-5]。這些優(yōu)點擴大了其在鉆井平臺、港口拖帶等領域的應用。然而，調距槳內部調節(jié)機構和操縱系統(tǒng)比定距槳復雜，結合密封面較多[6-7]，如圖1所示。

復雜的結構及操作系統(tǒng)使得調距槳的制造工藝及維護保養(yǎng)策略要求較高，尤其對密封系統(tǒng)和液壓操縱系統(tǒng)而言，容易引起泄漏。由于在水下，需要壓力較高的液壓油驅動，在槳葉和槳轂之間一般采用橡膠密封圈進行密封；而頻繁的槳葉轉動，再加上外界苛刻的環(huán)境，加劇了橡膠密封圈的磨損，使得槳轂進水及潤滑油泄漏，從而易造成設備損傷和海洋污染等重大事故。

圖1 螺旋槳結構示意圖（單位：mm）

本文在討論調距槳油泄漏危害的基礎上，總結調距槳在使用過程中漏油的主要原因，并對其進行分析，探討相關解決措施。

1 調距槳漏油的危害

船舶漏油是主要的海洋油污染源之一，給生態(tài)環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展帶來嚴重危害，并易造成人員傷亡和極大的經濟損失。主要體現在：

1）對海洋環(huán)境及生態(tài)平衡產生極大的破壞。船舶油污在海面上形成的油膜阻擋空氣中的氧向海水中擴散，破壞海洋生物鏈，導致生態(tài)失衡。

2）易造成人員傷亡。槳轂進水和漏油使槳轂滑塊磨損嚴重，螺距卡滯，最終導致船舶失控，甚至人員傷亡。

3）造成極大的經濟損失。國際公約《國際油污損害民事責任公約》和國內法律法規(guī)《海洋環(huán)境保護法》、《防治船舶污染海洋環(huán)境管理條例》規(guī)定，因油污造成的海洋環(huán)境污染，船舶所有人應對該事件引起的一切污染損害負責、賠償。

4）增加運營成本。槳轂漏油導致潤滑油消耗增加；如因漏油在港口被滯留罰款，則被強制委托修理，進而耽誤船期。

2 調距槳漏油的部位

對調距槳結構及工作原理進行分析得：調距槳的漏油與系統(tǒng)中的2套油路有關，分別是動力油路和重力油路。動力油為高壓油路，最高壓力可達6 MPa，主要用于驅動槳轂內活塞的往復，進而使槳葉發(fā)生轉動。由于該油路存在于槳轂及傳動軸內部，發(fā)生泄漏時，會從動力油路泄漏至槳轂內部（可稱之為“內漏”），不易發(fā)現；重力油路則靠高置油箱的位置決定其系統(tǒng)壓力，為低壓油路，壓力一般不超過0.2MPa，但仍使調距槳系統(tǒng)內壓力大于外部壓力，主要用于內部儲油和系統(tǒng)潤滑。該油路如發(fā)生泄漏，則會通過槳轂與槳葉的結合面、艉軸的前端和后端密封直接泄漏至外部環(huán)境中，漏油現象明顯。在船舶實際營運過程中，重力油泄漏情況發(fā)生較多，漏油量多且危害大。

3 漏油的原因及分析

3.1 產品設計不合理

隨著設計手段及推進理論的發(fā)展，產品設計不合理的方面正在逐步減少，但調距槳相關密封面及密封圈等設計的不合理性仍然存在。主要體現在以下3個方面：

1）密封面凹槽及密封圈的選型不合理。如密封圈尺寸偏小，則導致預壓縮量小。目前在選擇膠圈尺寸上，大多根據經驗進行選擇，缺少相關密封圈預壓縮量與使用壽命的理論和試驗研究。

2）密封圈材料使用不合理。尤其是油接觸面及動接觸面處的密封部位，如油接觸面所選擇的價格低廉的丁晴橡膠膠圈，其耐油性和耐老化性能不合理，易產生壓縮性永久變形；動接觸面所選用的氯丁橡膠，其耐磨性未達要求。因此，應加強高性能橡膠密封圈的研制，并進行相關試驗研究。

3）密封面表面處理不合理。對于靜密封面而言，只要表面粗糙度達到一定等級即可；而對于動密封面而言，表面粗糙度、表面硬度、表面強化工藝及防腐蝕處理等因素對其密封性能影響較大。

這些設計的不合理使得密封面及密封圈的使用壽命降低，易產生漏油現象。

3.2 管理不合理

調距槳漏油原因中的90%與船舶設備管理有關。主要有以下幾個方面：

1）調距槳潤滑油方面的管理。潤滑油在調距槳系統(tǒng)中主要起到潤滑和冷卻作用，尤其是對于動密封面而言，油液長時間使用后引起的變質以及外界泥沙進入導致的污染物增加，會引起動密封面磨損的加劇，導致密封不嚴。在實際維護保養(yǎng)中，多數情況下僅通過補加潤滑油來保證其油位，而對調距槳潤滑油油質檢查不細致，對潤滑油的性能了解不及時。因此，應加強潤滑油定期化驗，確保其潤滑和冷卻效果。

2）調距槳安裝過程中的管理。在安裝艉軸及螺旋槳的過程中，由于安裝工藝不到位，易出現密封性能下降的情況。如安裝過程中對密封面保護不當，出現劃痕、密封圈安裝方向錯誤、密封圈安裝位置不到位和安裝不對中引起抖動等原因，使得密封圈在安裝或使用過程發(fā)生斷裂，進而出現漏油現象。

3）船舶營運中的管理。在船舶營運過程中，為降低營運費用，未按照要求定期對艉軸和螺旋槳進行解體；密封裝置螺栓因腐蝕或振動引起松動，未及時發(fā)現；在航行過程中，對航線規(guī)劃不合理，誤入捕撈區(qū)，使螺旋槳纏上漁網并卷進密封面之間，破壞密封圈等。上述原因也將導致調距槳裝置漏油。

4 結論

隨著新工藝和新技術的發(fā)展，調距槳推進系統(tǒng)的技術以及可靠性已日趨完善。此外，船舶動力的多樣性發(fā)展和船舶自動化程度的提高，也使得越來越多的船舶采用調距槳作為主推進裝置。因此需要對調距槳相關問題進行系統(tǒng)的研究，使其在航運業(yè)中發(fā)揮除更大的作用。