全回转推进器隐患排查与改进研究

冒燕祥

启东中远海运海洋工程有限公司，江苏南通  226259

摘要：本文主要介绍了全回转推进器系统的组成，以及描述了由于一只玻璃观察镜的丢失，引起所有推进器的拆检和修理过程；通过对推进器内部构件的仔细检查，最终找到了部件磨损的原因；并针对该类型推进器的这种共性问题，进行了深入的探究，对有缺陷的部件进行了升级改造，以及对部分专用工具和辅助系统进行了一些优化改进，消除了设备隐患，从而使得该系列推进器的使用更加安全可靠，避免了事故的发生。同时还提出了一些全回转推进器的管理经验和建议，供同行借鉴。

关键词：全回转推进器；铜圆盘；提升专用工具；观察镜玻璃；

0.引言

全回转推进器是上世纪八十年代发展起来的一种新型船用推进器，它集推进和转舵为一体，结构简单紧凑，噪音低，振动小，使用寿命长，有着良好的操作性能。装备这种推进器的船舶，艉部形状简化，船舶阻力减小，推进器可以根据外界的负荷变化来调节电机转速，从而使推进器处于最佳状态运转，提高能效，实现船舶的节能减排。在推进器发生故障时，可以将整机从推进器舱吊出而不需要进坞，使得维修工作大大简化。在经过几十年的发展后，全回转推进器在各种船舶上得到了广泛应用，虽然产品现在越来越成熟，但仍存在一些不足，需要不断去改进和完善，以提高设备的可靠性能和确保船舶的安全运营。

本文通过对推进器的检修和对隐患的排查，深入剖析部件磨损原因，给出了具体的解决方案和改进措施，同时还提出了一些日常的管理要求和建议，供同行参考借鉴。

1.案例船舶概况

某大型海上风电安装船，在船舶右舷中后部配备了1台5000吨全回转重吊，最大起吊高度达170米，最大起吊半径达151.7米。左右机舱共有4台10305KW的LNG双燃料主机和2台1062KW的双燃料副机。具备动力定位2级环网、动态定位3级能力和8点锚系泊系统，航速可达14节，满足全球海域作业。

全船一共有8台推进器，其分布情况是：在船舶艏部装有2台WTT36型2500KW浮态可拆卸的电驱定距管隧式侧推；在管隧推的后面装有2台WST-45 R型功率4200KW全回转伸缩推进器；在船舶艉部装有4台WST-55U FP型功率为4500KW可以水下拆解的全回转主推进器。主推进器从左舷至右舷依次命名为：左外推进器（PS OUT）、左内推进器(PS MID)、右内推进器(SB MID)和右外推进器(SB OUT)。主推进器的外形结构如图1所示。

图1：主推进器外形结构图

2.推进系统组成

推进系统主要由主电源、本地机械控制系统（LMCS）、变频器（VFD）、驱动马达、推进器五个部分组成（见图2）。

图2：推进系统组成

2.1主电源

推进器主电源来自主发电机、11KV高压配电板和11KV/440V变压器。

2.1.1高压配电板

11KV高压配电板由荷兰电气集成商Bakker提供，ABB主开关。选用高压配电板，大大减少了对开关的额定电流要求。

2.1.2推进器变压器

11KV/440V变压器由Bakker提供，起降压和移相作用，主要是对输出的电压相位进行调整，并输出两路电源给变频器，从而使变频器实现12脉冲。全船8台推进器有8台移相变压器，每两台移相变压器配合工作，形成24脉，对变频器产生的谐波进行有效过滤。移相变压器在合闸供电时，需要进行预充磁，充磁电源来源于与其同源的低压端配电板。

2.2本地机械控制系统(LMCS)

本地机械控制系统的主要核心部件是推进器控制单元（PCU），它是就地安装的一个操作终端，也称为人机界面（HMI），是机械和遥控系统之间的桥梁。

2.3变频器(VFD)

推进器变频器由Bakker提供，配备水冷装置，整流和逆变单元为ABB 800系列。变频器具有功率限制作用，当电网频率较低时，变频器将根据电网频率减少负载，同时根据功率管理系统（PMS）的负载允许，进行功率输出调整。

2.4 驱动马达

推进器马达为水冷型，由Indar提供，最大持续功率4500KW，额定转速600rpm,马达的绕组温度在中控系统中有显示，可以随时监控马达温度。

2.5螺旋桨

螺旋桨型号FPP,直径为3900mm,4个桨叶为铜镍铝合金材质，螺旋桨额定转速为166rpm，减速比3.615，可在水下进行拆卸和安装。

3.推进器维修

3.1检修经过

2021年4月，在波兰某船厂修理期间，进行推进器维护保养时，发现右内主推进器转舵齿轮箱顶部的一只观察镜玻璃丢失（见图3），拆开观察镜压盖和旁边的两个小盖板查看，未能发现丢失的观察镜。于是立即抽除转舵齿轮箱内的滑油进行寻找，同时打开主滑油滤器进行内部检查，均没有发现。尝试着从-60°至0°转舵进行检查，在多次的反复操作后，终于在推进器转舵齿轮箱的一个角落里发现了一块玻璃碎片。由于担心进一步转舵可能会压碎玻璃，所以放弃了通过转舵的方式来继续寻找。进而把四台主推进器的电源全部隔离，暂停使用。由于在滑油中发现了一些铜屑子，所以吩咐轮机员保持现场原样，暂时不要加滑油，强调待问题查明和彻底解决后再加，且必须进行油品分析、过滤净化后再投入使用。

 

图3：观察镜位置

3.2 固定螺旋桨

经过仔细查阅图纸资料和多方讨论研究，决定拆除推进器上部的碳钢轴和下部的金属传动轴，深入齿轮箱内部进行检查，彻底寻找观察镜残片。于是立即联系潜水员进行水下作业，固定螺旋桨。因考虑到检修过程中需要转舵，所以采取了只把喷嘴环和桨叶捆绑在一起的方案（见图4）。

图4：螺旋桨固定方案

3.3拆除连接环

螺旋桨固定完成后，开始进行舱内的拆卸工作。首先拆除推进器的3个刹车钳（保留1个在夹紧状态），安装夹紧提升专用工具（见图5、图6）。

图5：夹紧提升工具

图6：夹紧提升工具安装

由于主马达底座的结构受强度要求影响，造成提升工具的安装通道很小，加上工具笨重，所以安装时费时费力，受到很大限制。夹紧提升工具安装好后，拆除碳钢轴上部的所有考比林螺丝，慢慢提升刹车盘，待碳钢轴的上部间隙大约有12mm距离后，取出连接环（见图7）。

图7：上部碳钢轴和连接环

3.4拆除中间轴

由于液压油管非常贴近中间轴考比林的螺栓，螺丝拆卸的空间非常小，使用普通的液压扭力扳手根本无法塞进去，加上桨叶已被牢牢固定在推进器喷嘴环吊耳上，所以无法转动中间轴来改变位置。最后只好找船厂借来加长电动液压扭力扳手，完成中间轴螺栓的拆卸。同步拆除周边所有影响的支架、滑油管和舵角反馈器。移除上部碳钢轴，吊出下部传动轴，搁置固定到木块上（见图8）。

图8：下部传动轴

3.5内部检查

通过传动轴的安装孔继续转舵检查，发现2个固定螺丝断裂，铜圆盘脱落（图9），另外6个铜圆盘都有擦碰磨损现象（图10），所以必须把铜圆盘全部拆出检查。铜圆盘固定螺丝拆时都比较松，用手就能拧出，且全部已弯曲变形（图11），仔细检查螺牙，没有发现之前有使用过紧固胶水的痕迹。两只断裂的螺栓位置非常不好，想了很多方法，花费了很长时间才取出。

在拆除铜圆盘和清除齿轮箱内部残留物后,手动缓慢转舵继续寻找玻璃残片,通过舵角反馈装置的安装孔检查前部上侧齿轮,在顶板两个螺栓的背后,发现了一块较大的玻璃碎片；继而继续转动舵角检查回转齿轮周边,在白色尼龙柱顶部发现了一些细小碎块。通过这种持续的“摸鱼”方式,找到了所能看到的掉落碎片，拼凑后总体大约仍缺失5mm左右(图12),最后用吸油清洁布彻底清除了舵柄齿轮箱内侧和顶部滑油油腔周围的细小金属屑。

图9：螺丝断裂           图10：铜圆盘磨损

图11：固定螺丝变形      图12：观察镜碎片

3.6其他推进器检查

找来内窥镜对其他3个主推进器齿轮箱内部进行检查，固定的螺丝虽然没有断裂发生，但都变了形；铜圆盘都存在不同程度的擦伤，所以这是一个共性问题，4台推进器必须全部进行拆检处理。

3.7螺旋桨桨叶

潜水员在固定螺旋桨的过程中，意外发现艉部的4台主推进器中有3台螺旋桨的桨叶有损坏现象，所以后期择机进行修理。

3.8原因调查

如图13所示，8个铜圆盘安装在滑油腔室的顶部，防止滑油缸套上下移动，其固定螺丝要求用扭力上紧，是个静态部件；装有8个铜圆盘的滑油腔室和舵杆一起旋转。显而易见，铜圆盘和铸件之间间隙过小，旋转时持续地撞击铸件，造成铜圆盘磨损。

4.改进措施

4.1 观察镜改进

4.1.1结构改进：为防止观察镜再次掉落，对玻璃观察镜盖子进行了改造升级，在护套内部铣一个凹槽，加上一个卡簧来固定观察玻璃片（见图14）。

4.1.2材质改进：把原先的玻璃观察镜改为尼龙观察镜，不易碎，降低掉落的风险。

                

图13：齿轮箱内部结构    图14：观察镜改进后

4.2提升专用工具改进

考虑到刹车盘顶升力并不是很大，所以设计了4个顶杆（如图15），四边一起顶升12mm，就可以轻松拆除中间轴连接环了。原先的提升工具又大又重，现在的使用非常轻巧便捷（见图16）。

图15：新提升专用工具

图16：新旧顶升工具对比

4.3铜圆盘间隙测量和调整

因为舵杆是周向旋转的，由圆铜盘可以推出铸件内部也是呈圆弧型的（见图17），由图中可以看出大约有1mm的足够间隙,但是，把铜圆盘位置移动到铸件中间时，间隙变得只能塞进一个0.5mm的塞尺（如图18所示），所以确认需要切掉铜圆盘的一部分来保证间隙，一共尝试了三种方法（见图19），经过综合考虑，最终选择了方案3（见图20），安装后间隙测量大约3.2mm，满足使用要求。

图17—铸件示意图图18—间隙测量

图19：铜圆盘改进过程图20：铜圆盘最后方案

4.4 滑油管路改进

为了更好地使滑油循环，特修改CJC滤器的吸排管路的连接位置和转换方案，增强了过滤效果。

4.5 吊耳改进

考虑到安全问题，在每个推进器的上方，各增加了4个3吨吊耳，方便吊装，节省了大量时间。

5.结束语

从推进器保养时发现观察镜丢失，引出4台主推进器全面解体和后续需要进坞修理3个推进器的桨叶等一系列动作,整个经历过程发人深思，总结以下几点供管理人员参考：

5.1滑油定期取样化验，尤其在清洗滤器时要放空滤器内的残油，进行底部检查，观察是否有金属屑等杂物；

5.2定期进行齿轮箱内部运动部件的检查，及时排除隐患；

5.3在推进器运行时密切观察各种温度、压力、振动和噪音；

5.4注意浅水区航行控制螺旋桨转速；

总之，我们要仔细研读设备说明书，了解其详细结构，加强日常维护管理，把工作做细做实，不能流于形式，及早发现问题，及时进行解决，防范于未然。

参考文献：

[1]全回转吊舱式推进器浅析》---360文库