王炳軒

（中海油能源發(fā)展股份有限公司采油服務(wù)分公司，天津 300452）

0 引言

可調(diào)螺距螺旋槳（Controllable Pitch Propeller）通過(guò)槳轂內(nèi)置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)槳葉，使槳葉與槳轂的相對(duì)角度發(fā)生變化，最終在不改變螺旋槳和主機(jī)轉(zhuǎn)向的情況下，僅改變螺距以適應(yīng)工況及海況的變化[1]。

目前，調(diào)距槳因其諸多優(yōu)點(diǎn)，在靈敏性要求高、機(jī)動(dòng)作業(yè)頻繁的船舶中應(yīng)用較多，如三用工作船和港內(nèi)拖船等。另外，調(diào)距槳和船舶主機(jī)的良好配合，可充分利用主機(jī)功率，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。因船舶在前進(jìn)、減速和后退等過(guò)程中無(wú)需改變主機(jī)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向，故主機(jī)調(diào)速次數(shù)顯著減少，減輕了機(jī)器部件的磨損程度，延長(zhǎng)主機(jī)的使用期限[2-3]。但調(diào)距槳自身也存在如調(diào)距槳轂內(nèi)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與操縱系統(tǒng)較復(fù)雜、維修保養(yǎng)困難等諸多問題[4-5]，尤其是槳葉和槳轂之間的密封問題。槳葉和槳轂之間一般使用橡膠密封圈進(jìn)行密封，但槳葉在頻繁動(dòng)作（尤其是靠離碼頭、平臺(tái)以及機(jī)動(dòng)作業(yè)等）時(shí)，需要頻繁往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，再加上外界的苛刻環(huán)境，更加劇了橡膠密封圈的磨損，使得槳轂進(jìn)水及潤(rùn)滑油泄漏，造成設(shè)備損傷和海洋污染等重大事故。因此，需對(duì)槳葉和槳轂之間的密封系統(tǒng)提出更高的可靠性要求。

1 應(yīng)用現(xiàn)狀

目前在海油發(fā)展管理的大型裝備中，有10艘船舶采用可調(diào)螺距螺旋槳作為推進(jìn)器，其中4艘船舶均采用某公司生產(chǎn)的型號(hào)為KH760和KH850的調(diào)距槳（現(xiàn)均已停產(chǎn)），其中2艘船在第一次5年特別檢驗(yàn)時(shí)存在槳轂密封處進(jìn)水現(xiàn)象。與此同時(shí)，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外安裝同型號(hào)調(diào)距槳的船舶了解后得知：此型號(hào)調(diào)距槳由于密封圈選型等原因，易出現(xiàn)槳葉和槳轂之間密封不良的現(xiàn)象。此種設(shè)計(jì)缺陷易引起諸多嚴(yán)重后果，如槳轂滑塊磨損嚴(yán)重、螺距卡滯和船舶失控等，且槳轂潤(rùn)滑油泄漏將導(dǎo)致海洋環(huán)境污染及潤(rùn)滑油消耗增加，使得船舶面臨滯留與罰款，以致運(yùn)營(yíng)成本上升。因此，為預(yù)防此類嚴(yán)重后果的出現(xiàn)，對(duì)采用KH760型可調(diào)槳的某船實(shí)施槳葉和槳轂之間的密封系統(tǒng)升級(jí)改造工作，以達(dá)到減少環(huán)境污染、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、增加經(jīng)濟(jì)效益的目的。

2 升級(jí)改造方案

2.1 升級(jí)改造方案的提出

槳轂密封面結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示。防止槳轂頻繁出現(xiàn)潤(rùn)滑油泄漏的現(xiàn)象，對(duì)國(guó)內(nèi)多家可調(diào)螺距螺旋槳制造廠、船舶維修廠以及同類型船舶進(jìn)行考察與研討，得知該公司生產(chǎn)的調(diào)距槳槳轂密封油槽及密封圈尺寸偏小，使得密封圈的預(yù)留壓縮余量不足，最終導(dǎo)致密封圈使用壽命不足。以本船所用的KH760型可調(diào)槳為例，密封圈原設(shè)計(jì)直徑為6.99 mm，油槽原設(shè)計(jì)深度為6.30 mm，由此可知：密封圈的預(yù)壓縮量為0.69 mm；而同槳轂直徑其他品牌槳轂密封圈的預(yù)壓縮量在0.9～2.0 mm。由此可知：調(diào)距槳潤(rùn)滑油消耗增加、槳轂進(jìn)水、槳葉轉(zhuǎn)盤腐蝕等現(xiàn)象皆可能是由槳轂密封不嚴(yán)所致。

根據(jù)調(diào)研結(jié)果可知，目前有2種方案可對(duì)槳轂密封系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造：

1）改變油槽尺寸，更換大直徑密封圈。理論上，當(dāng)油槽深度為6.3 mm時(shí)，所用密封圈的最大直徑為8.1 mm，此時(shí)密封圈尺寸接近極限值，密封圈的預(yù)壓縮量較大；在使用過(guò)程中，雖能在一定程度上延長(zhǎng)其使用壽命，但在預(yù)壓縮量增加的同時(shí)，也加速了密封圈的磨損和塑性變形，因此使用壽命仍難以保證與塢期匹配。

2）改變油槽尺寸，更換更大直徑密封圈。結(jié)合槳轂本身尺寸，在保證其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求的前提下，對(duì)油槽進(jìn)行擴(kuò)槽處理，此型號(hào)調(diào)距槳的油槽深度可加工至9.6 mm；與此同時(shí)，采用直徑為11.0 mm的密封圈，得到1.4 mm的預(yù)壓縮量，使密封圈預(yù)壓縮量保持在合理范圍內(nèi)。

圖1 槳轂密封面剖視圖

圖2 槳轂密封面實(shí)物圖

2種方案的具體油槽尺寸如圖3所示。

圖3 油槽尺寸圖

由圖3可知：第一種方案相對(duì)簡(jiǎn)單，升級(jí)改造成本較低，但不能保證其使用壽命，存在較大隱患；第二種方案雖加工復(fù)雜、成本較高，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度考慮，其安全性較好。結(jié)合多方面調(diào)研結(jié)果及研討，最后選擇第二種方案對(duì)槳轂密封系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。

2.2 具體方案實(shí)施

根據(jù)升級(jí)改造方案，在船塢內(nèi)對(duì)該船左、右調(diào)距槳進(jìn)行解體、清潔，并對(duì)調(diào)距槳相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，確保各密封面尺寸精度以及各安裝尺寸和間隙值在允許范圍內(nèi)。隨后將槳轂運(yùn)送至陸地加工車間，采用數(shù)控車床根據(jù)前述設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行精加工，具體加工過(guò)程如圖4所示。加工完成后，按照說(shuō)明書預(yù)緊力要求安裝完畢，在壓力為0.1 MPa的工況下，對(duì)槳轂密封系統(tǒng)做密封性試驗(yàn)，驗(yàn)證密封性能良好，最后進(jìn)行實(shí)船安裝。

圖4 油槽車間加工圖

3 結(jié)論

經(jīng)過(guò)實(shí)船安裝后對(duì)螺距進(jìn)行試驗(yàn)，運(yùn)轉(zhuǎn)一切正常，在隨后的下水營(yíng)運(yùn)過(guò)程中，調(diào)距槳未見潤(rùn)滑油泄漏現(xiàn)象，重力潤(rùn)滑油也未見污染，試驗(yàn)結(jié)果良好，達(dá)到預(yù)期要求。然而，為保證調(diào)距槳使用壽命，在使用過(guò)程中應(yīng)保持調(diào)距槳液壓油及重力潤(rùn)滑油的清潔度，并對(duì)相關(guān)油樣做定期潤(rùn)滑油檢測(cè)。為保證調(diào)距槳的油封和水封效果，應(yīng)在每次塢修時(shí)更換其油封密封圈和水封密封圈。