“八港拖六”轮舵桨组合油泵国产化研究

符玉超

（海南八所港务有限责任公司，海南东方 572600）

1 八所港拖轮概况

八所港现有3 艘港作拖轮，是港口生产作业的重要辅助设备之一，肩负着八所港老港区、新港区危险品码头及华能东方电厂码头三港区船舶靠离码头的作业任务，拖轮的完好是体现八所港作为服务型港口企业的重要标志。

2 存在问题和隐患描述

“八港拖六”轮舵桨采用全回转舵桨装置，操作便捷、机动性灵活，可在原地360°回旋。该船是1996 年下水的拖轮，属于五类老旧船舶。在日常保养，特别是海上航行时，要求值班轮机员加强对拖轮舵桨关键设备的巡检力度，确保发生故障时能够及时发现、及时处理，避免海上事故发生。

2018 年，“八港拖六”轮在日常巡检过程中，发现驾驶室操舵手柄无法控制舵机转向，随即安排在港池内试航，右舵机依然无法控制，驾驶员只能使用左机单机操作停靠码头。经过技术员检查，初步怀疑是电气系统中的编码器或随动板发生故障。对舵桨控制面板电气线路和编码器进行检测，排除电气系统故障的可能性。

继续检查，发现齿轮泵有空转现象。查看压力表，发现无压力显示，怀疑是组合油泵内泄或输入、输出连接轴键磨损打滑，造成无动力输出，导致舵向无法控制。

因该组合油泵为罗尔斯-罗伊斯公司产品，而拖六轮资料图纸和说明书不全，没有该组合油泵说明书，八所港技术员也没有相关的拆装经验。电话咨询罗尔斯-罗伊斯专业工程师，得知该组合油泵相关备件目前已经停产，需要定制，价格高（19.8万元）、供货周期长（至少8～10 个月）。

该故障如果不及时处置，“八港拖六”轮的右舵桨将无动力输出，无法工作。拖六轮故障待机时间过长会影响拖轮助泊业务，影响公司服务质量和码头经济效益。在海上航行时，遇到恶劣天气，如在台风来临时，可能发生船毁人亡的安全事故。

经过技术小组讨论，决定对组合油泵进行拆解。对舵桨组合油泵解体后，发现组合油泵输入轴和输出轴花键齿磨损严重，已经基本磨平（图1），输入端和输出端无效连接，导致舵桨无动力输出，螺旋桨无法操控。

图1 组合油泵输入轴及花键套磨损情况

3 故障解决思路

针对该组合油泵故障，有以下4 种解决思路：

（1）应急抢修。利用镗床加工键槽和连接平键，花键套相应加工键槽。随后组装油泵，进行应急处理恢复拖轮工作，应急处理后的连接轴键使用寿命短，隐患没有彻底解决，安全风险仍然存在，随时都有可能再次发生平键打滑故障，造成海上安全事故。

（2）加工键轴修复。对组合油泵全面分解，重新加工输出轴和花键套。但是该泵无说明书，拆解和组装较为困难，而且没有大修包可供修理使用，修理包需要定制，甚至组合泵总成也需要返厂进行修理，修复周期较长。

（3）换新原装组合油泵。因该组合油泵出厂已超过20 年，运行时间较久，厂家已经停产，国内有无原装现货备件。备件采购需要从原厂家定制，价格高、供货周期长，船舶故障待机时间较长。

（4）用国产化油泵替代进口组合油泵。对该组合油泵研究后发现其工作原理与水泥搅拌车或打桩机用组合油泵原理相似。和国内油泵厂家沟通并说明油泵用途，经了解，该泵可以进行国产化改造。

4 组合油泵国产化革新关键点

经过上述拆检过程，研究该泵内部油路、电磁阀工作原理，该泵要具备压力调节和流量调节功能，可参比左舵机舵桨组合油泵的工作压力和流量大小。

测量记录左舵机舵桨组合油泵的基座、液压油管接头，各尺寸大小、绘制尺寸跟厂家沟通。

测量原组合油泵输入轴齿数，绘制配套的花键齿套尺寸并加工（图2）。由于舵桨组合油泵输入转速大，需要传导的力矩也较大，经过论研究，材料选用40Cr 且要经过调质处理，使加工出的花键齿套有良好低温冲击韧性和较低缺口敏感性，以满足工况使用要求。

图2 “八港拖六”配套花键齿套

组合油泵应急处理，舵向平稳控制，可以安全航行和作业后，开始查找国内厂家及相似产品，选择优质油泵厂家定制生产。通过与油泵厂家沟通，按照相应参数制造国产替代油泵的供货周期最长1 个月，费用3 万元。

5 组合油泵国产化可能出现的问题和解决措施

在国产泵制造前，需与制造厂家沟通解决以下可能出现的问题：

（1）舵机舱机械转盘都向同一个方向360°自行传动，无法位置定中。

解决措施：可能原因是倾斜盘无法对中或是内泄原因。需要求制造国产泵厂家对倾斜盘进行对中校正，且要解决油封质量不佳导致的串油内泄。

（2）左右旋转时间不对等，顺时针转动360°所需时间和逆时针转动的时间存在差异。

解决措施：可能原因是组合油泵组合插装阀存在误差，要求厂家在出厂前对组合插装电磁阀进行校正。

（3）油路时开、关不受驾驶台操作手柄控制。

解决措施：可能原因是电磁阀问题，国产电磁阀可能与原装电磁阀的开启和关闭控制电压阈值不一致。需提前告知厂家电磁阀工作参数，要求厂家按原电磁阀参数选型制造，并要求电磁阀接线端子及安装基座和原电磁阀一致，确保国产电磁阀不可用时，可以使用原装电磁阀进行替换。

（4）驾驶室和舵机舱的角度指示不一致。

解决措施：要求厂家对组合油泵顶端上的伺服控制阀旋钮进行校正对中。

在国产组合油泵生产期间，要时刻跟踪泵的制造进度、材料质量和参数情况。

6 国产化组合油泵安装调试

把泵的参数、使用用途和可能遇到的问题告知选定的油泵生产厂家。经过沟通协调，新制造的国产油泵可以替代“八港拖六”轮原舵桨组合油泵。油泵到货后初步检查组合油泵外观，对基座尺寸、输入轴键齿、液压油管数量、接口口径等进行测量，所有参数和尺寸基本和旧泵一致。使用压力表试压，压力达到3.5 MPa，组合油泵无泄漏，再吊至拖六轮舵机舱进行替换安装。

（1）现场安装油泵基座孔位、油泵输入轴键齿和绘制加工的花键套、液压油管路、电磁阀接线端子与原装基本一致。

（2）安装启动主机，打开舵桨控制电源，舵机舱机械指示角和驾驶室舵角指示没有摆动且指向一致。

（3）在转动驾驶室舵向控制手柄，舵机舱舵角指示和反馈一致。

（4）驾驶室舵向控制手柄顺时针和逆时针360°旋转所需时间一致，且反应时间和左机一致。

以上控制确认正确后，为了安全，“八港拖六”轮试车先在八所港工作泊位港池内，技术人员在舵机舱内查看装复的国产舵桨组合油泵，通过高频和驾驶实行口令操作，在通过对插装组合电磁阀、伺服控制阀、倾斜盘对舵桨组合油泵的电压、电流、油量等参数进行调整（图3）。对比左舵桨，调试驾驶室参数反馈和机舱指令一致，然后进行“八港拖六”轮海上试航，驾驶操作正常，使用效果良好。

图3 国产舵桨组合油泵安装与调试

7 组合油泵国产化应用推广及效益情况

“八港拖六”轮国产组合油泵自2018 年6 月安装调试完成后，取得良好的使用效果，经过作业，各油路压力、舵桨操作正常，投用至今未出现任何故障，稳定性、可靠性高，消除设备隐患的同时，缩减故障待机时间，使拖六轮更快安全投入使用、服务码头生产，提升港口服务质量，为港口生产增加创收。

本次的油泵国产化改造节约成本近16.5 万元，在节约成本的同时，也给其他拖轮舵桨组合油泵的国产化奠定了基础。根据本次改造的成功经验，1 年后对“八港拖六”轮左舵机组合油泵实施了国产化改造，2020 年6 月对“八港拖七”轮右舵机组合油泵也实施了国产化改造，均获得满意效果。油泵国产化改造的实施解决了设备备件供货时间长、费用高等问题，节约备件成本共计49.5 万元。3 台国产组合油泵使用至今均未出现任何故障，打破进口设备技术垄断，可以为其他拖轮舵桨组合油泵的国产化改造提供经验参考。