船舶設(shè)備液壓故障診斷與維修_液壓舵機液壓油乳化故障

(1)液壓油乳化現(xiàn)象及危害

    某科學觀察船航行于大洋，機艙值班員巡視舵機艙時，從油箱液位指示窗口異常地發(fā)現(xiàn)，箱體內(nèi)油液由原先的澄清、淺黃色，變?yōu)闇啙?、乳白色。顯見，這是一起典型的舵機液壓乳化事故，必須將系統(tǒng)內(nèi)的油液全部換新，而不是部分換液，否則將使新添加的油液也迅速乳化。乳化液生成的泡沫，不但影響系統(tǒng)壓力的建立，同時會引起液壓沖擊，致使舵機失效。再則油液乳化后，不溶性雜質(zhì)懸浮在乳化液中，污損摩擦表面。而電動一液壓型舵裝置中，泵、馬達、轉(zhuǎn)舵機構(gòu)多為機床加工精度和配合精度很高的精密偶件，由于乳化液黏度降低，運動副間難于建立油膜，必然使偶件部件摩擦損耗加劇。再加上乳化液中水分對機件的銹蝕，長此，勢必會使精密偶件永遠失效。

    液壓系統(tǒng)中，液壓油含水量應(yīng)＜0.025%。系統(tǒng)中漏入較多量水（尤其是海水），與油液混合進入系統(tǒng)，經(jīng)攪拌和擠壓后，是產(chǎn)生油液乳化的直接原因。不難查找，該輪舵機液壓系統(tǒng)進水，是因為設(shè)置在油箱中的海水冷卻盤管滲漏引起的。此類現(xiàn)象在多條船舶上都曾經(jīng)發(fā)生。

(2)問題的分析和改進

    該輪航行于無限航區(qū)、萬噸級船型，采用四缸柱塞往復(fù)式舵機，舵機扭矩800 kN·m，液壓系統(tǒng)（30#透平油）工作壓力為21MPa，電機功率約40kW。油箱容積550L，尺寸700×700×700（二只）。系統(tǒng)散熱采用在油箱中設(shè)20×600（直徑×長度）的10根紫銅盤管，管內(nèi)冷卻海水壓力0.2MPa。規(guī)定油箱內(nèi)油液溫度高于60℃時開啟冷卻器，系統(tǒng)溫度低于15℃時開啟電加熱器。以下問題，值得人們注意。

    舵機液壓系統(tǒng)中，無論開式或者半閉式系統(tǒng)，油箱總是與大氣相通的，即舵機液壓回路中，流經(jīng)背壓閥后的系統(tǒng)回油壓力為大氣壓力。而油箱冷卻盤管內(nèi)海水壓力為0.2MPa，即海水壓力高于液壓油壓力。一旦盤管因腐蝕等原因發(fā)生滲漏，就不可避免地出現(xiàn)海水漏入油箱，發(fā)生液壓油乳化事故。這種冷卻系統(tǒng)的設(shè)計方法，違背了熱交換器中，系統(tǒng)介質(zhì)的工作壓力應(yīng)高于冷卻介質(zhì)壓力的原則。例如船舶主柴油機滑油潤滑系統(tǒng)中，運轉(zhuǎn)中的滑油壓力應(yīng)保持在0.15～0.4MPa，高于海水壓力，以防冷卻器泄漏時，海水漏入滑油中；同理，主機缸套冷卻淡水壓力應(yīng)保持在0.15～0.3MPa，高于冷卻器中冷卻介質(zhì)海水壓力（一般在0.18MPa以下），以防海水中漏入淡水，腐蝕缸套。因此，舵機液壓系統(tǒng)直接在油箱中設(shè)置高壓海水冷卻盤管的設(shè)計有待改進。不如采用擴大油箱容積，以增加散熱面積，并將油箱盡量設(shè)置在機艙抽風口，增加冷卻介質(zhì)流速，徹底取消冷卻盤管，杜絕海水進入油箱的可能，防止液壓油乳化現(xiàn)象和事故的發(fā)生。

    按舵機使用說明書規(guī)定，當液壓系統(tǒng)溫度高于60℃時，再開啟冷卻系統(tǒng)。若嚴格遵循此原則，則海水冷卻系統(tǒng)工作（指海水冷卻盤管）總時間縮短，因而冷卻器提前發(fā)生腐蝕的期限大大推遲，甚至在整個裝置壽命期間內(nèi)，不會發(fā)生海水日久侵蝕破壞產(chǎn)生漏泄，避免油液乳化。但實際上船舵機的使用情況是：因為舵機油箱溫度計設(shè)在舵機艙油箱上，無延伸顯示，冷卻海水管路閥門啟、閉為手動操作，值班員貪圖省事，避免巡視和管理麻煩，因而讓冷卻系統(tǒng)常開啟。結(jié)果冷卻系統(tǒng)由設(shè)計時的短時間歇工作制，變?yōu)殚L期工作制，勢必使盤管提前腐蝕破壞，油液乳化。

    溫度系統(tǒng)本身慣量大，待得到溫度超限報警指令后，再手動開啟閥門，也不致影響系統(tǒng)的溫升。實現(xiàn)此方案，只需在油箱上增設(shè)一只所謂“開關(guān)量”型的溫度控制器，將此開關(guān)量信號送機艙集控室，顯示并報警。與配備海水冷卻盤管備件的方案相比較，可將損失降到最低程度。