“八港拖六”輪舵槳組合油泵國(guó)產(chǎn)化研究

符玉超

（海南八所港務(wù)有限責(zé)任公司，海南東方 572600）

1 八所港拖輪概況

八所港現(xiàn)有3 艘港作拖輪，是港口生產(chǎn)作業(yè)的重要輔助設(shè)備之一，肩負(fù)著八所港老港區(qū)、新港區(qū)危險(xiǎn)品碼頭及華能東方電廠碼頭三港區(qū)船舶靠離碼頭的作業(yè)任務(wù)，拖輪的完好是體現(xiàn)八所港作為服務(wù)型港口企業(yè)的重要標(biāo)志。

2 存在問題和隱患描述

“八港拖六”輪舵槳采用全回轉(zhuǎn)舵槳裝置，操作便捷、機(jī)動(dòng)性靈活，可在原地360°回旋。該船是1996 年下水的拖輪，屬于五類老舊船舶。在日常保養(yǎng)，特別是海上航行時(shí)，要求值班輪機(jī)員加強(qiáng)對(duì)拖輪舵槳關(guān)鍵設(shè)備的巡檢力度，確保發(fā)生故障時(shí)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處理，避免海上事故發(fā)生。

2018 年，“八港拖六”輪在日常巡檢過程中，發(fā)現(xiàn)駕駛室操舵手柄無法控制舵機(jī)轉(zhuǎn)向，隨即安排在港池內(nèi)試航，右舵機(jī)依然無法控制，駕駛員只能使用左機(jī)單機(jī)操作?？看a頭。經(jīng)過技術(shù)員檢查，初步懷疑是電氣系統(tǒng)中的編碼器或隨動(dòng)板發(fā)生故障。對(duì)舵槳控制面板電氣線路和編碼器進(jìn)行檢測(cè)，排除電氣系統(tǒng)故障的可能性。

繼續(xù)檢查，發(fā)現(xiàn)齒輪泵有空轉(zhuǎn)現(xiàn)象。查看壓力表，發(fā)現(xiàn)無壓力顯示，懷疑是組合油泵內(nèi)泄或輸入、輸出連接軸鍵磨損打滑，造成無動(dòng)力輸出，導(dǎo)致舵向無法控制。

因該組合油泵為羅爾斯-羅伊斯公司產(chǎn)品，而拖六輪資料圖紙和說明書不全，沒有該組合油泵說明書，八所港技術(shù)員也沒有相關(guān)的拆裝經(jīng)驗(yàn)。電話咨詢羅爾斯-羅伊斯專業(yè)工程師，得知該組合油泵相關(guān)備件目前已經(jīng)停產(chǎn)，需要定制，價(jià)格高（19.8萬元）、供貨周期長(zhǎng)（至少8～10 個(gè)月）。

該故障如果不及時(shí)處置，“八港拖六”輪的右舵槳將無動(dòng)力輸出，無法工作。拖六輪故障待機(jī)時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)影響拖輪助泊業(yè)務(wù)，影響公司服務(wù)質(zhì)量和碼頭經(jīng)濟(jì)效益。在海上航行時(shí)，遇到惡劣天氣，如在臺(tái)風(fēng)來臨時(shí)，可能發(fā)生船毀人亡的安全事故。

經(jīng)過技術(shù)小組討論，決定對(duì)組合油泵進(jìn)行拆解。對(duì)舵槳組合油泵解體后，發(fā)現(xiàn)組合油泵輸入軸和輸出軸花鍵齒磨損嚴(yán)重，已經(jīng)基本磨平（圖1），輸入端和輸出端無效連接，導(dǎo)致舵槳無動(dòng)力輸出，螺旋槳無法操控。

圖1 組合油泵輸入軸及花鍵套磨損情況

3 故障解決思路

針對(duì)該組合油泵故障，有以下4 種解決思路：

（1）應(yīng)急搶修。利用鏜床加工鍵槽和連接平鍵，花鍵套相應(yīng)加工鍵槽。隨后組裝油泵，進(jìn)行應(yīng)急處理恢復(fù)拖輪工作，應(yīng)急處理后的連接軸鍵使用壽命短，隱患沒有徹底解決，安全風(fēng)險(xiǎn)仍然存在，隨時(shí)都有可能再次發(fā)生平鍵打滑故障，造成海上安全事故。

（2）加工鍵軸修復(fù)。對(duì)組合油泵全面分解，重新加工輸出軸和花鍵套。但是該泵無說明書，拆解和組裝較為困難，而且沒有大修包可供修理使用，修理包需要定制，甚至組合泵總成也需要返廠進(jìn)行修理，修復(fù)周期較長(zhǎng)。

（3）換新原裝組合油泵。因該組合油泵出廠已超過20 年，運(yùn)行時(shí)間較久，廠家已經(jīng)停產(chǎn)，國(guó)內(nèi)有無原裝現(xiàn)貨備件。備件采購需要從原廠家定制，價(jià)格高、供貨周期長(zhǎng)，船舶故障待機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)。

（4）用國(guó)產(chǎn)化油泵替代進(jìn)口組合油泵。對(duì)該組合油泵研究后發(fā)現(xiàn)其工作原理與水泥攪拌車或打樁機(jī)用組合油泵原理相似。和國(guó)內(nèi)油泵廠家溝通并說明油泵用途，經(jīng)了解，該泵可以進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化改造。

4 組合油泵國(guó)產(chǎn)化革新關(guān)鍵點(diǎn)

經(jīng)過上述拆檢過程，研究該泵內(nèi)部油路、電磁閥工作原理，該泵要具備壓力調(diào)節(jié)和流量調(diào)節(jié)功能，可參比左舵機(jī)舵槳組合油泵的工作壓力和流量大小。

測(cè)量記錄左舵機(jī)舵槳組合油泵的基座、液壓油管接頭，各尺寸大小、繪制尺寸跟廠家溝通。

測(cè)量原組合油泵輸入軸齒數(shù)，繪制配套的花鍵齒套尺寸并加工（圖2）。由于舵槳組合油泵輸入轉(zhuǎn)速大，需要傳導(dǎo)的力矩也較大，經(jīng)過論研究，材料選用40Cr 且要經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，使加工出的花鍵齒套有良好低溫沖擊韌性和較低缺口敏感性，以滿足工況使用要求。

圖2 “八港拖六”配套花鍵齒套

組合油泵應(yīng)急處理，舵向平穩(wěn)控制，可以安全航行和作業(yè)后，開始查找國(guó)內(nèi)廠家及相似產(chǎn)品，選擇優(yōu)質(zhì)油泵廠家定制生產(chǎn)。通過與油泵廠家溝通，按照相應(yīng)參數(shù)制造國(guó)產(chǎn)替代油泵的供貨周期最長(zhǎng)1 個(gè)月，費(fèi)用3 萬元。

5 組合油泵國(guó)產(chǎn)化可能出現(xiàn)的問題和解決措施

在國(guó)產(chǎn)泵制造前，需與制造廠家溝通解決以下可能出現(xiàn)的問題：

（1）舵機(jī)艙機(jī)械轉(zhuǎn)盤都向同一個(gè)方向360°自行傳動(dòng)，無法位置定中。

解決措施：可能原因是傾斜盤無法對(duì)中或是內(nèi)泄原因。需要求制造國(guó)產(chǎn)泵廠家對(duì)傾斜盤進(jìn)行對(duì)中校正，且要解決油封質(zhì)量不佳導(dǎo)致的串油內(nèi)泄。

（2）左右旋轉(zhuǎn)時(shí)間不對(duì)等，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)360°所需時(shí)間和逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間存在差異。

解決措施：可能原因是組合油泵組合插裝閥存在誤差，要求廠家在出廠前對(duì)組合插裝電磁閥進(jìn)行校正。

（3）油路時(shí)開、關(guān)不受駕駛臺(tái)操作手柄控制。

解決措施：可能原因是電磁閥問題，國(guó)產(chǎn)電磁閥可能與原裝電磁閥的開啟和關(guān)閉控制電壓閾值不一致。需提前告知廠家電磁閥工作參數(shù)，要求廠家按原電磁閥參數(shù)選型制造，并要求電磁閥接線端子及安裝基座和原電磁閥一致，確保國(guó)產(chǎn)電磁閥不可用時(shí)，可以使用原裝電磁閥進(jìn)行替換。

（4）駕駛室和舵機(jī)艙的角度指示不一致。

解決措施：要求廠家對(duì)組合油泵頂端上的伺服控制閥旋鈕進(jìn)行校正對(duì)中。

在國(guó)產(chǎn)組合油泵生產(chǎn)期間，要時(shí)刻跟蹤泵的制造進(jìn)度、材料質(zhì)量和參數(shù)情況。

6 國(guó)產(chǎn)化組合油泵安裝調(diào)試

把泵的參數(shù)、使用用途和可能遇到的問題告知選定的油泵生產(chǎn)廠家。經(jīng)過溝通協(xié)調(diào)，新制造的國(guó)產(chǎn)油泵可以替代“八港拖六”輪原舵槳組合油泵。油泵到貨后初步檢查組合油泵外觀，對(duì)基座尺寸、輸入軸鍵齒、液壓油管數(shù)量、接口口徑等進(jìn)行測(cè)量，所有參數(shù)和尺寸基本和舊泵一致。使用壓力表試壓，壓力達(dá)到3.5 MPa，組合油泵無泄漏，再吊至拖六輪舵機(jī)艙進(jìn)行替換安裝。

（1）現(xiàn)場(chǎng)安裝油泵基座孔位、油泵輸入軸鍵齒和繪制加工的花鍵套、液壓油管路、電磁閥接線端子與原裝基本一致。

（2）安裝啟動(dòng)主機(jī)，打開舵槳控制電源，舵機(jī)艙機(jī)械指示角和駕駛室舵角指示沒有擺動(dòng)且指向一致。

（3）在轉(zhuǎn)動(dòng)駕駛室舵向控制手柄，舵機(jī)艙舵角指示和反饋一致。

（4）駕駛室舵向控制手柄順時(shí)針和逆時(shí)針360°旋轉(zhuǎn)所需時(shí)間一致，且反應(yīng)時(shí)間和左機(jī)一致。

以上控制確認(rèn)正確后，為了安全，“八港拖六”輪試車先在八所港工作泊位港池內(nèi)，技術(shù)人員在舵機(jī)艙內(nèi)查看裝復(fù)的國(guó)產(chǎn)舵槳組合油泵，通過高頻和駕駛實(shí)行口令操作，在通過對(duì)插裝組合電磁閥、伺服控制閥、傾斜盤對(duì)舵槳組合油泵的電壓、電流、油量等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整（圖3）。對(duì)比左舵槳，調(diào)試駕駛室參數(shù)反饋和機(jī)艙指令一致，然后進(jìn)行“八港拖六”輪海上試航，駕駛操作正常，使用效果良好。

圖3 國(guó)產(chǎn)舵槳組合油泵安裝與調(diào)試

7 組合油泵國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用推廣及效益情況

“八港拖六”輪國(guó)產(chǎn)組合油泵自2018 年6 月安裝調(diào)試完成后，取得良好的使用效果，經(jīng)過作業(yè)，各油路壓力、舵槳操作正常，投用至今未出現(xiàn)任何故障，穩(wěn)定性、可靠性高，消除設(shè)備隱患的同時(shí)，縮減故障待機(jī)時(shí)間，使拖六輪更快安全投入使用、服務(wù)碼頭生產(chǎn)，提升港口服務(wù)質(zhì)量，為港口生產(chǎn)增加創(chuàng)收。

本次的油泵國(guó)產(chǎn)化改造節(jié)約成本近16.5 萬元，在節(jié)約成本的同時(shí)，也給其他拖輪舵槳組合油泵的國(guó)產(chǎn)化奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)本次改造的成功經(jīng)驗(yàn)，1 年后對(duì)“八港拖六”輪左舵機(jī)組合油泵實(shí)施了國(guó)產(chǎn)化改造，2020 年6 月對(duì)“八港拖七”輪右舵機(jī)組合油泵也實(shí)施了國(guó)產(chǎn)化改造，均獲得滿意效果。油泵國(guó)產(chǎn)化改造的實(shí)施解決了設(shè)備備件供貨時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高等問題，節(jié)約備件成本共計(jì)49.5 萬元。3 臺(tái)國(guó)產(chǎn)組合油泵使用至今均未出現(xiàn)任何故障，打破進(jìn)口設(shè)備技術(shù)壟斷，可以為其他拖輪舵槳組合油泵的國(guó)產(chǎn)化改造提供經(jīng)驗(yàn)參考。