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一例船舶救助艇架故障分析與處置


摘要:從一例船舶救助艇架故障及船員認知錯誤出發,介紹公約對船舶救助艇架蓄能器性能的規范要求,分析船舶救助艇架故障原因,提出類似船舶液壓系統故障排查方法和設備管理對策。液壓設備管理是船舶管理的薄弱點,船員應強化學習液壓知識,補齊短板,做到熟能生巧,學會針對性的故障排查,規范液壓設備管理。

關鍵詞:救助艇架;液壓系統;蓄能器;規范要求;溢流閥;故障排查

一、問題簡介

某輪是一艘34 532載重噸的小靈便型遠洋散裝貨船,2012年由山海關船舶重工有限責任公司建造,2020年6月計劃進廠塢修。該輪回轉式救助艇吊艇架設備型號為BD-SA30。2020年5月12日主管機務收到該輪關于船舶救助艇架故障問題的反饋:艇架蓄能器蓄能壓力達不到說明書要求的19~23 MPa壓力 ( 液壓泵19 MPa自動啟動,23 MPa自動停止 ),只能蓄壓到11MPa,液壓泵一直運轉,無法自動停止;蓄壓11 MPa不足以使吊臂回轉270°,只能回轉30°。船上做過的檢查工作有:( 1 ) 檢查液壓系統,無任何外漏;( 2 ) 用液氮瓶按要求對蓄能器補充氮氣加壓至7 MPa后,蓄能壓力最高只能到11 MPa;( 3 ) 檢查閥塊、截止閥、溢流閥,未發現異常;( 4 ) 更換系統液壓油,試運轉無變化。船舶認為:( 1 )蓄能器可能有問題 ( 蓄能器蓄壓11 MPa,艇架只能回轉30°,蓄能明顯不足 );( 2 ) 液壓泵故障導致壓力不足;( 3 ) 閥塊有問題 ( 可能船上未找到原因 )。該輪2018年9月出國后,救助艇架一直在液壓泵運轉情況下才能轉動。考慮到可能接受港口國檢查,船舶請公司指導是否列入廠修計劃。

二、公約規范要求

主管機務收到上述郵件后很震驚,船員的應知應會知識、港口國迎檢意識竟如此薄弱:( 1 ) 救助艇吊艇架蓄能器蓄壓不足是滯留缺陷,港口國監督檢查官員、船級社驗船師歷來重視救助艇架的監督檢查。船級社驗船師到船檢驗、審核中常常批注“救助艇蓄能器未標識工作壓力”的缺陷,要求船舶在救助艇蓄能器蓄壓壓力表附近必須按照說明書數據用工作語言/英文做好“保持XXMPa以上”蓄能器工作壓力標識。( 2 ) 并不是所有救助艇吊臂都要求回轉270°。

國際海事組織《國際海上人命安全公約》( SOLAS公約 ) 規定,對于2006年7月1日以后安放龍骨的散貨船,強制在船尾配備自由降落救生艇。對于這種配備方式的船舶,通常要在船舶一側配備救助艇和可吊筏。救助艇和可吊筏共用一個吊臂,救助艇放置在救助艇架的前部 ( 或后部 ),救生筏放在救助艇架的后部 ( 或前部 )。救助艇架吊鉤設有兩個脫鉤裝置,一個連接救助艇,另一個供可吊筏使用,如圖1所示。

圖1 救助艇架

在船舶失電狀態下,為了滿足不超過5分鐘即可降落/登乘,救助艇架通常設有一個蓄能器,內部充裝有氮氣。正常情況下,利用船舶電源完成蓄能器的儲能工作;緊急情況下,利用高壓氮氣蓄能,使吊臂在上述規定時間內完成救助艇和可吊筏的釋放工作。法規要求吊艇架的蓄能器應具備以下技術條件:蓄能器應是主管機關認可產品,在船舶任何一舷橫傾20°及縱傾10°并在全船無電無動力情況下,蓄能器應能滿足將滿載艇從舷內轉出舷外,回轉式救助艇架回轉角度不小于110°,回轉速度不小于0.6轉/分。

該輪救助艇架說明書主要技術參數也標明液壓泵供壓時最大回轉角度為270°,蓄能器供壓時最大回轉角度為110°;蓄能器充氮壓力為8 MPa,蓄能器充液最高壓力為23 MPa;電動回轉速度為0.23轉/分。

該輪救助艇架說明書主要技術參數也標明液壓泵供壓時最大回轉角度為270°,蓄能器供壓時最大回轉角度為110°。設備根據船級社要求制造,滿足SOLAS公約MSC47 ( 66 )、MSC48 ( 66 ) 修正案和國際救生設備規則 ( LSA規則 ) MSC 216 ( 82 )、MSC218(82)決議要求。

蓄能器容量的大小及其功能有效性直接影響救助艇架吊臂的旋轉時限。救助艇架在設備出廠前已經船級社試驗。按照船級社要求,蓄能器的容量至少需要滿足救助艇全負荷、船舶橫傾20°狀態下,將救助艇從釋放位置旋轉110°至舷外,這個位置也可完全滿足可吊筏的釋放要求。當然,隨著制造技術的不斷發展,部分救助艇架生產廠家對設備進行了實際改造,使得救助艇架能夠旋轉180°至架另一側的救生筏處,然后再反向轉回 90°至垂直于船舷方向,即蓄能器容量可以達到 270°左右。也就是說船舶主管人員對公約和設備均不熟悉,公約并不強制利用蓄壓使吊臂回轉270°,該輪救助艇架設計只能使吊臂旋轉到110°的位置。船員在對救助艇架進行日常運轉試驗時,要驗證蓄能器使該救助艇架在空載狀態下旋轉接近180°位置。根據現場經驗,該位置相當于救助艇架懸掛滿載救助艇狀態下旋轉到110°的位置。

至于在110°的位置如何吊筏,從圖1可以看出,與蓄能器旋轉270°的艇架相比,蓄能器旋轉1 1 0 °的艇架吊臂正下方多了一根長的拉索 ( Retrieval Line )。吊臂旋轉到110°的位置,可使用拉索拉動釋放鉤至舷內釋放可吊救生筏,而蓄能器旋轉270°的改進型艇架吊臂下無此拉索。

三、故障處理

如圖2所示,SA30型液壓系統用于救助艇架的旋轉。液壓系統主要由液壓泵、液壓馬達、手動泵、蓄能器、集成閥件組成。液壓泵電機為液壓系統提供動力,集成閥件為系統提供充壓和左右旋轉控制功能,液壓馬達驅動回轉裝置小齒輪旋轉使吊臂回轉,蓄能器為降放艇筏旋轉時提供動力。

圖2 SA30型液壓系統圖

船舶進入船廠后,主管機務立即安排國內某知名消防救生服務商派檢驗工程師到船排查故障維修、檢驗救助艇架。兩名工程師在救助艇廠家售后服務工程師指導下花費十幾天,先后更換了蓄能器 ( 部件4 )、液壓泵 ( 部件1 )、單向閥 ( 部件8 )、先導型電磁溢流閥 ( 部件9 )、壓力表 ( 部件7 ),故障仍未排除。

船舶即將出廠開航,主管機務只好緊急另行安排國內一家知名船用液壓設備公司維修工程師登輪排查救助艇液壓系統故障。如圖2所示,壓力表壓力信號來自集成閥件之后,壓力表顯示11 MPa,無法判定是液壓泵故障還是集成閥件故障,而到車間試驗液壓泵工作壓力需要制作異常復雜的工裝。工程師將集成閥塊拆到車間進行徹底清潔,功能試驗未見異常。為了確認液壓泵壓力可否達到23 MPa以上 ( 液壓泵額定壓力為32 MPa ),工程師制作了一根帶快關截止閥和壓力表的高壓軟管到船,一端連接在液壓泵出口管路,一端放油到油柜,緩慢短暫關閉截止閥對油泵運轉壓力進行試驗,液油泵排除壓力可以達到23 MPa以上,確認液壓泵正常。再次將集成閥塊控制閥組拆檢逐一清洗調整,把溢流閥 ( 部件 ) 閥芯、閥體閥面、彈簧仔細清洗清吹裝復,系統運轉壓力正常。但系統壓力僅能在23 MPa壓力下保持1小時左右。故推斷為溢流閥密封件磨損密封不嚴造成,遂用銅墊片封堵了該閥 ( 如圖3所示 ),系統壓力可以穩定保持23 MPa1個月左右。液壓系統依靠先導型電磁溢流閥 ( 部件9 ) 安全保護,船舶后續擇機申購溢流閥備件并換新恢復系統。

圖3 使用銅墊片封堵溢流閥

四、故障排查方法和設備管理對策

如圖2所示,原液壓系統壓力表 ( 部件7 ) 壓力信號來自集成閥件之后,不方便封堵油路直觀顯示液壓泵出口壓力,增大了故障排查難度。新的設計已將壓力表安裝位置改動到虛線位置。針對該例液壓系統故障排查,啟發如下:

 ( 1 ) 液壓系統故障排查作為一種復雜細致的工作,首先必須看懂液壓管路圖,弄懂其工作原理,故障診斷和排查必須結合故障現象進行。在診斷排查故障時,要做到有的放矢。要對故障現象進行仔細分析,通過故障出現的原因進行排查。在上述故障實際排查過程中,檢驗工程師也發現在液壓泵運轉時,一直存在打開回油過濾器頂部觀察蓋有持續回油現象,且油溫較高。這正是溢流閥動作不良故障的現象:壓力油通過溢流閥,油溫升高,油液持續溢回油箱。這一現象或被工程師忽視,或因管路復雜而難以判定油流來源。

 ( 2 ) 在分析液壓系統工作原理的基礎上,采用適當銅墊片封堵油路、閥件油孔,系統運行試驗方法有助于排查液壓系統故障,這種方式簡單可行。救助艇液壓系統集成閥件、管路、電纜均集中在油箱頂部,空間狹小,閥件緊密集中,管路錯綜復雜,銅墊片封堵油路、閥件油孔試驗方式排查故障方法便捷有效。

( 3 ) 液壓系統故障的70%~85%是由于液壓油污染引起的。液壓油的使用、維護與管理對于液壓系統的可靠運行非常重要。在向油箱加注液壓油時必須按照要求通過過濾器添加,定期更換液壓油必須清洗液壓系統。油箱、油路等應密封良好,不滲漏。本案例中,集成閥件、管路空間頂部端蓋四只固定螺絲滑牙、密封條失效,端蓋不密封,海上潮氣可能會通過油箱加油端蓋、回油濾器端蓋進入油箱,空氣和水分造成液壓油輕微乳化、氧化,加速溢流閥件磨損、滲漏、失效。

( 4 ) 拆裝液壓系統部件,必須對部件和系統進行清洗。液壓閥件結構復雜、精密度高,任何雜質都可能會劃傷密封結合面造成閥件損傷。在加注及對液壓系統拆裝過程中,應保持容器、漏斗、油箱、管件、接口清潔布等器皿、工具和部位的清潔,防止污染物進入。

五、結語

SOLAS公約要求救助艇等救生設備的存放應持續處于準備使用狀態。船舶救生設備是應急情況下保證船員生命安全的關鍵性設備,也是各備忘錄國家港口國監督檢查重點關注的項目。只有理解公約規范和說明書的要求,才能對救生設備管理到位,在應對港口國監督檢查時才有底氣,解釋才有說服力。同時,對于救生設備的管理,船舶主管人員不但要知其然,更要知其所以然。避免設備故障及被港口國監督檢查官員批注缺陷,從根本上還是靠對設備的熟悉和管理。液壓設備管理是船舶管理的薄弱點,船員應強化學習液壓知識,補齊短板,做到熟能生巧,學會針對性的故障排查,規范液壓設備管理。船舶救生設備是船員的安全基礎,不能只被動從港口國迎檢角度消極應付,而要上升到保障人命安全的高度,對救生設備進行定期細致的維護、保養和檢查,確保救生設備處于隨時可用狀態。

作者簡介:

劉廣利,中遠海運散貨運輸有限公司船舶管理中心兼營船舶管理部機務室副經理,高級工程師,遠洋輪機長。

本文刊發于《世界海運》2021年第1期,轉發須注明作者和原文出處。

來源:信德海事

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