某船推进系统液压锁阀改进

某船是2014年投入运营的三用工作船，具备起抛锚、拖带、平台运输守护、动力定位等功能。该船从投入运营后一直存在推进系统螺距液压锁阀频繁断裂问题。该锁阀一旦断裂，螺距会失控，船舶不能进行正常操作，只能应急操作，存在严重安全隐患，同时影响公司服务信誉、经营业绩，加大设备维护成本和船员的工作压力。

1 推进系统简介

该船采用双机双桨可变螺距的推进方式。可变螺距液压系统原理：4～5 MPa的工作油依次通过电磁比例换向阀、液压锁阀和工作活塞。工作油缸内活塞在油压作用下，向前或向后移动去拉动桨毂中十字头滑块，从而改变螺旋桨桨叶角度或方向，满足船舶前进、后退的移动需求和航行速度需求。

系统主要部件功能：①比例电磁换向阀用于换向，通过改变工作油方向来改变桨叶角度，满足船舶各种工况需求；②液压锁阀用于稳距，即螺距到达需求后锁阀关闭，从而封闭系统内的工作油并使螺距稳定在指定位置，如果锁阀断裂，螺距会失控；工作油缸用于变距,油缸内活塞前后移动去改变桨叶角度或方向，满足船舶各种工况需求。

工作油压一般为2.0～5.0 MPa,稳距时油压在2.8 MPa左右，安全阀启跳油压为7.0 MPa。

2 锁阀芯断裂情况和尝试改进方案

该船在运营中频繁发生锁阀芯断裂问题，截止2018年2月，阀芯总计断裂42次。厂家根据船东反映问题对锁阀芯进行2次尝试改进但都失败。厂家尝试改进方案：①将原2孔阀芯改为3孔阀芯，试验后断裂的时间更短。②将阀芯改为实心型阀芯，虽然不断裂但没有考虑到桨轴转起来后离心力对阀芯的影响，无法关闭油路，导致不能稳距。

3 锁阀改进思路和实际施工方案

根据阀芯断裂口形状分析，原因应该是疲劳断裂，一般是应力集中引起的。原设计阀芯在截面积突然改变处，没有采用半径足够大的过渡圆角来减轻应力集中。在排除桨叶过重等外在因素后，考虑采用柴油机进气阀型式(气阀与阀座为锥面密封)作为改进参考，即锁阀芯面和阀座面都改为锥面，锥面配合优点:减少阀芯面过渡处的应力集中，降低该处断裂的概率；锥面接触可以实现线密封，密封性好。

液压锁的工作要求和实际施工方案：①阀芯承受较高压力，而且动作频繁，需要高强度材料。为了满足该要求，在参考其他类似阀芯使用材料后选用42CrMo,调质硬度为HRC48-50，阀芯接触面采用45°过渡圆角。这样不但减缓应力集中，而且密封性好。②阀座更换不方便，必须选择耐磨材料。可以选用可锻铸铁。为了加工方便和节省费用选用42CrMo,调质硬度为HRC38-40，接触面采用45°过渡圆角。③快速稳距。为了满足要求，经过反复试验，选用直径2.0 mm的复位弹簧。

4 结束语

改进型螺距锁阀在装船前经过反复试验合格后安装，经过实船使用一年多后拆出检查，情况非常好，表明锁阀改进消除了设备存在的隐患，是非常成功的。

一款产品投入使用前是经过无数次试验的，有时产品总体是没问题的，只是个别零部件没有处理好。我们对这些零部件进行改进应该从设备使用环境、工作原理、类似零部件、厂家意见、工作经验等综合考虑。从简到繁，逐步改善。