减速齿轮箱机带泵损坏故障案例分析
【摘 要】 为了查找减速齿轮箱机带泵故障的真正原因，彻底排除故障，分析齿轮箱液压系统及排查各项可能的原因发现：系统中的一个单向阀关闭不严造成系统内液压油在停车后流回齿轮箱，每次启动主机时机带泵产生短时缺油磨损，日积月累导致机带泵损坏。在三用工作拖船主机减速齿轮箱的日常管理中，应加强对液压系统单向阀的功能检查，特别是机带泵发生故障时更应进行单向阀功能试验，发现异常需及时换新。
【关键词】 减速齿轮箱;机带泵;单向阀
0 引 言
随着经济的发展，我国石油储备已满足不了国内日益增长的消费需求，石油开采开始向深海领域发展，石油产量也大大提升。三用工作拖船以其良好的操作性能、强大的载货能力、齐全的设备成为海上钻井平台和石油开采的重要辅助工具，其规模也在不断扩大。本文研究的工作拖船就是为海洋石油平台服务的三用工作拖船，其具备双机可变螺距双桨，操作性能优良，但由于设备设计复杂，对设备管理维护要求较高。
1 齿轮箱系统
三用工作拖船的动力系统通常包括主机、减速齿轮箱、尾轴和可变距螺旋桨等，其中减速齿轮箱作为动力系统的重要组成部分，一旦发生故障将导致动力传动功能失效，影响船舶运营和航行安全。本文涉及的三用工作拖船主机减速齿轮箱采用的是世界著名公司生产的Rolls-Rolyce 1500 AGSC-KP/500ND型减速齿轮箱，输入转速为 r/min，减速比为4.65︰1，是一款具有減速和可变螺距功能的组合式齿轮箱，其中液压系统有一台机带泵和一台电动备用泵组成。这种机带泵本身无安全阀，仅在液压系统中设置有安全阀。本齿轮箱液压系统中的单向阀设置在机带泵出口软管与齿轮箱连接处，在机带泵与单向阀之间未设置压力表。在启动主机前需先启动齿轮箱备用电动滑油泵对齿轮箱预润滑，主机启动后齿轮箱机带泵同时运转。正常情况下机带泵在3～5 s内建立压力，控制系统检测到机带泵压力正常后自动停止备用电动滑油泵，齿轮箱液压系统开始正常运行。
2 故障现象及产生的后果
三用工作拖船在油田工地作业期间，某次启动主机时发现左主机齿轮箱备用电动滑油泵未立即自动停止。检查发现左主机减速齿轮箱机带泵无法正常起压，造成左主机无法正常运行，立即停车检修。此次故障造成三用工作拖船单车运行而无法满足石油平台作业要求，且停航检修10 h，影响了石油平台的安全生产。
3 故障处理
在故障发生后，停止主机运行，拆下并解体机带泵后发现其泵壳及端面磨损较严重，此泵已损坏，无法修复。
此故障曾发生多次，一直未查出真正原因。机带泵换新使用仅1年，此次发生的磨损损坏故障与1年前发生的故障类似。新泵更换后起压时间约3～5 s，半年后机带泵起压时间慢慢延长，性能下降，最后无法起压。
为了能尽快恢复三用工作拖船功能，立即更换系统滑油，清洁齿轮箱油底壳，更换滑油滤器，更换机带泵备用新泵总成。启动主机试验发现，系统油压偏低，且机带泵温度快速升高。
查看图纸及分析可能造成此故障原因后认为，机带泵出口管与齿轮箱连接处有一个单向阀，系统油压表接在单向阀后，可能是导致单向阀不能完全打开而影响流量造成系统压力偏低，同时由于单向阀流量的影响导致单向阀前的油压偏高引起机带泵温度上升。随即拆检机带泵出口管与齿轮箱连接处的单向阀后发现，单向阀阀芯有轻微变形，阀芯卡阻造成单向阀阀芯不能完全打开也不能完全关闭。从备件库找出此单向阀备件总成，更换新的单向阀。重新启动主机，试验后各参数正常，系统恢复正常。
4 故障分析
在此类减速齿轮箱液压系统中一般都设置机带泵与电动备用泵并联连接，为防止两个泵相互影响，一般会在液压系统中设置单向阀。本次减速齿轮箱机带泵异常磨损损坏故障的原因分析如下：
机带泵在正常不缺油的情况下使用寿命很长。本次主机减速齿轮箱机带泵损坏的直接原因是每次启动时短时间缺油，润滑不足;导致机带泵缺油的原因是单向阀关闭不严引起机带泵进出口管滑油在主机停车时流到齿轮箱，造成主机启动时机带泵短时缺油干磨。
在正常情况下，主机停车后单向阀自动关闭，机带泵及管系滑油封闭，滑油不会流回齿轮箱油底壳，不会发生机带泵缺油干磨现象。主机减速齿轮箱机带泵位于减速齿轮箱端面顶部位置，位置较高，距离吸口约2 m，在主机停车时间较长时，单向阀关闭不严，导致机带泵出口管通过单向阀与液压系统直通，机带泵进出口管内滑油慢慢流向齿轮箱油底壳，造成机带泵在主机启动时短时间缺油干磨，日积月累，机带泵过度磨损而失效。磨损的金属颗粒进入液压系统各阀件，导致精密阀件磨损，出现其他故障。
5 结 语
此次故障排除后对减速齿轮箱使用状态进行跟踪发现，其两年来运行工况良好，未再次发生此类故障。海洋石油平台作业的三用工作拖船全部使用此种类型的减速齿轮箱，其原理和结构设计大同小异，通常采用双泵并联液压系统，且液压系统均设置单向阀。单向阀属于开关动作频次较高阀件，使用过程中可能产生磨损导致关闭不严等故障。这类故障一般不会立马显现，但使用时间一长就会导致机带泵损坏等故障发生，且在排除故障的过程中往往疏忽了对单向阀故障的排除，从而导致故障不能彻底解决，给船舶运营带来隐患。在三用工作拖船主机减速齿轮箱的日常管理中，应加强对液压系统单向阀的功能检查，特别是机带泵发生故障时更应对单向阀功能进行试验，发现异常及时换新。
收稿日期：2019-11-16
作者简介：周庆友（1972―），男，轮机长，从事机务管理工作
