可调螺距螺旋桨漏油原因

张 英，郝 武

（中海油能源物流有限公司，天津 300452）

0 引言

可调螺距螺旋桨（Controllable Pitch Propeller）又称调距桨，与定距桨不同，调距桨通过桨毂内置的转动机构转动桨叶，使桨叶与桨毂间的相对角发生变化，最终达到在不改变螺旋桨和主机转向的情况下，使船舶完成前进及后退等动作[1-2]。

在运转过程中，相比于定距桨，调距桨的主机转向不发生变化，减少主机频繁换向启动的次数，延长主机使用寿命，显著提高船舶灵敏性[3-5]。这些优点扩大了其在钻井平台、港口拖带等领域的应用。然而，调距桨内部调节机构和操纵系统比定距桨复杂，结合密封面较多[6-7]，如图1所示。

复杂的结构及操作系统使得调距桨的制造工艺及维护保养策略要求较高，尤其对密封系统和液压操纵系统而言，容易引起泄漏。由于在水下，需要压力较高的液压油驱动，在桨叶和桨毂之间一般采用橡胶密封圈进行密封；而频繁的桨叶转动，再加上外界苛刻的环境，加剧了橡胶密封圈的磨损，使得桨毂进水及润滑油泄漏，从而易造成设备损伤和海洋污染等重大事故。

图1 螺旋桨结构示意图（单位：mm）

本文在讨论调距桨油泄漏危害的基础上，总结调距桨在使用过程中漏油的主要原因，并对其进行分析，探讨相关解决措施。

1 调距桨漏油的危害

船舶漏油是主要的海洋油污染源之一，给生态环境和社会可持续发展带来严重危害，并易造成人员伤亡和极大的经济损失。主要体现在：

1）对海洋环境及生态平衡产生极大的破坏。船舶油污在海面上形成的油膜阻挡空气中的氧向海水中扩散，破坏海洋生物链，导致生态失衡。

2）易造成人员伤亡。桨毂进水和漏油使桨毂滑块磨损严重，螺距卡滞，最终导致船舶失控，甚至人员伤亡。

3）造成极大的经济损失。国际公约《国际油污损害民事责任公约》和国内法律法规《海洋环境保护法》、《防治船舶污染海洋环境管理条例》规定，因油污造成的海洋环境污染，船舶所有人应对该事件引起的一切污染损害负责、赔偿。

4）增加运营成本。桨毂漏油导致润滑油消耗增加；如因漏油在港口被滞留罚款，则被强制委托修理，进而耽误船期。

2 调距桨漏油的部位

对调距桨结构及工作原理进行分析得：调距桨的漏油与系统中的2套油路有关，分别是动力油路和重力油路。动力油为高压油路，最高压力可达6 MPa，主要用于驱动桨毂内活塞的往复，进而使桨叶发生转动。由于该油路存在于桨毂及传动轴内部，发生泄漏时，会从动力油路泄漏至桨毂内部（可称之为“内漏”），不易发现；重力油路则靠高置油箱的位置决定其系统压力，为低压油路，压力一般不超过0.2MPa，但仍使调距桨系统内压力大于外部压力，主要用于内部储油和系统润滑。该油路如发生泄漏，则会通过桨毂与桨叶的结合面、艉轴的前端和后端密封直接泄漏至外部环境中，漏油现象明显。在船舶实际营运过程中，重力油泄漏情况发生较多，漏油量多且危害大。

3 漏油的原因及分析

3.1 产品设计不合理

随着设计手段及推进理论的发展，产品设计不合理的方面正在逐步减少，但调距桨相关密封面及密封圈等设计的不合理性仍然存在。主要体现在以下3个方面：

1）密封面凹槽及密封圈的选型不合理。如密封圈尺寸偏小，则导致预压缩量小。目前在选择胶圈尺寸上，大多根据经验进行选择，缺少相关密封圈预压缩量与使用寿命的理论和试验研究。

2）密封圈材料使用不合理。尤其是油接触面及动接触面处的密封部位，如油接触面所选择的价格低廉的丁晴橡胶胶圈，其耐油性和耐老化性能不合理，易产生压缩性永久变形；动接触面所选用的氯丁橡胶，其耐磨性未达要求。因此，应加强高性能橡胶密封圈的研制，并进行相关试验研究。

3）密封面表面处理不合理。对于静密封面而言，只要表面粗糙度达到一定等级即可；而对于动密封面而言，表面粗糙度、表面硬度、表面强化工艺及防腐蚀处理等因素对其密封性能影响较大。

这些设计的不合理使得密封面及密封圈的使用寿命降低，易产生漏油现象。

3.2 管理不合理

调距桨漏油原因中的90%与船舶设备管理有关。主要有以下几个方面：

1）调距桨润滑油方面的管理。润滑油在调距桨系统中主要起到润滑和冷却作用，尤其是对于动密封面而言，油液长时间使用后引起的变质以及外界泥沙进入导致的污染物增加，会引起动密封面磨损的加剧，导致密封不严。在实际维护保养中，多数情况下仅通过补加润滑油来保证其油位，而对调距桨润滑油油质检查不细致，对润滑油的性能了解不及时。因此，应加强润滑油定期化验，确保其润滑和冷却效果。

2）调距桨安装过程中的管理。在安装艉轴及螺旋桨的过程中，由于安装工艺不到位，易出现密封性能下降的情况。如安装过程中对密封面保护不当，出现划痕、密封圈安装方向错误、密封圈安装位置不到位和安装不对中引起抖动等原因，使得密封圈在安装或使用过程发生断裂，进而出现漏油现象。

3）船舶营运中的管理。在船舶营运过程中，为降低营运费用，未按照要求定期对艉轴和螺旋桨进行解体；密封装置螺栓因腐蚀或振动引起松动，未及时发现；在航行过程中，对航线规划不合理，误入捕捞区，使螺旋桨缠上渔网并卷进密封面之间，破坏密封圈等。上述原因也将导致调距桨装置漏油。

4 结论

随着新工艺和新技术的发展，调距桨推进系统的技术以及可靠性已日趋完善。此外，船舶动力的多样性发展和船舶自动化程度的提高，也使得越来越多的船舶采用调距桨作为主推进装置。因此需要对调距桨相关问题进行系统的研究，使其在航运业中发挥除更大的作用。