船用絞纜（錨）機(jī)液壓馬達(dá)殼體破裂事故分析
1．簡(jiǎn)介
由于液壓馬達(dá)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低速性能良好、抗沖擊、工作可靠等特點(diǎn)，所以在船舶的絞纜（錨）機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。近幾年來連續(xù)出現(xiàn)幾次液壓馬達(dá)殼體破裂事故，類似事故在其他港口中也有發(fā)生。
2．事故基本情況
某公司使用在3088 kW拖輪上的液壓絞纜機(jī)系統(tǒng)采用的馬達(dá)型號(hào)為MRH-750，在拖輪助泊作業(yè)過程中，出現(xiàn)絞纜機(jī)液壓馬達(dá)殼體破裂，主要有以下3種情況。
(1)剎車打滑出現(xiàn)殼體破裂。拖輪在拖離作業(yè)時(shí)，放出拖纜，絞纜機(jī)處于剎車狀態(tài)，在風(fēng)浪較大時(shí)，因風(fēng)浪影響，主纜受到船體晃動(dòng)的沖擊力或用做頂推時(shí)拖纜系在大輪上放出的緩沖長(zhǎng)度小于浪高，在波谷時(shí)拖纜受船體重量的影響，使纜繩受力大于剎車力，絞纜機(jī)剎車打滑，造成液壓馬達(dá)殼體破裂。
(2)剎車失靈出現(xiàn)殼體破裂。采用液壓剎車的絞纜機(jī)，當(dāng)在拖離作業(yè)時(shí)，剎車系統(tǒng)故障或液壓泵突然停泵，剎車不能自鎖而失靈，使主纜的作用力直接作用在液壓馬達(dá)上，造成液壓馬達(dá)殼體破裂。
(3)放纜過程出現(xiàn)殼體破裂。大馬力拖輪在助泊作業(yè)過程中，采用的是頂推聯(lián)合作業(yè)。在助泊過程中，主纜始終系在被助泊的大輪上。頂推時(shí)，主纜回收；拖離時(shí)，拖輪倒車，絞纜機(jī)放纜，放到一定長(zhǎng)度時(shí)，開始拖離作業(yè)。這樣，每次助泊作業(yè)過程中，絞纜機(jī)平均需10次左右收、放纜作業(yè)。如需從頂推緊急換成拖離時(shí)，拖輪迅速倒車，絞纜機(jī)快速放纜，當(dāng)拖輪倒車航速高于絞纜機(jī)放纜速度時(shí)，絞纜機(jī)液壓馬達(dá)出現(xiàn)殼體破裂。
3．殼體破裂現(xiàn)象
從5次液壓馬達(dá)殼體破損現(xiàn)象看，破裂的部位和形狀有一定的規(guī)律。從液壓馬達(dá)5次殼體破裂所分布的缸號(hào)來看，3次出現(xiàn)在第4缸(見圖Z)，2次出現(xiàn)在第1缸。如以絞纜機(jī)放纜為基準(zhǔn)，液壓馬達(dá)為B管進(jìn)油，A管排油時(shí)，不管是放纜過程中還是剎車打滑和剎車失靈后出現(xiàn)的殼體破裂，都在第4缸。如A、B管相反，則殼體破裂在第1缸。
從殼體破裂的形狀看，5次破裂形狀相同，裂紋都出現(xiàn)在缸體油道進(jìn)口處，以油道進(jìn)口處為中心向外分布，只是裂紋的長(zhǎng)度和數(shù)量不同。
液壓馬達(dá)破裂后，經(jīng)拆檢，除殼體裂紋外，缸蓋、活塞件、傳動(dòng)件都正常。系統(tǒng)中的管系、安全閥、操縱閥有輕微異常，其他正常，只要更換液壓馬達(dá)的殼體，系統(tǒng)即恢復(fù)正常。
4．原因分析
從液壓馬達(dá)殼體破裂情況分析，都存在外力大于液壓馬達(dá)輸出力，使液壓馬達(dá)出現(xiàn)泵工況。綜合殼體破裂的現(xiàn)象分析，主要原因如下。
(1)剎車打滑和失靈時(shí)，出現(xiàn)的液壓馬達(dá)殼體破裂，主要出現(xiàn)在沒有補(bǔ)液的液壓系統(tǒng)中。絞纜機(jī)剎車時(shí)，操縱閥聯(lián)鎖關(guān)閉，系統(tǒng)不向液壓馬達(dá)供油，當(dāng)剎車打滑時(shí)，主纜滑出，帶動(dòng)液壓馬達(dá)向放纜方向轉(zhuǎn)動(dòng)成泵狀態(tài)，A管排油經(jīng)安全閥通過B管進(jìn)油。通常液壓馬達(dá)的容積效率為90%～95%，在循環(huán)過程中，有近10%的液壓油進(jìn)入液壓馬達(dá)低壓油腔，經(jīng)低壓管系回到油箱，使系統(tǒng)油量不斷減少，產(chǎn)生真空。同樣，在相對(duì)位置最高的第4缸最先出現(xiàn)氣液兩相流，造成液壓馬達(dá)殼體破裂。如A、B管接人相反，則破裂出現(xiàn)在第1缸。
(2)在放纜過程中，拖輪倒車航速高于絞纜機(jī)放纜速度，絞纜機(jī)外力大于液壓馬達(dá)輸出力，使液壓馬達(dá)處于泵工作狀態(tài)。從5次殼體破裂情況看，絞纜機(jī)放纜的速度都相對(duì)較低，實(shí)際使用時(shí)高速擋在20～50m/min，而拖輪正常作業(yè)時(shí)，主機(jī)以最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速(400r/min)帶主纜倒航，在0～50m時(shí)，航速即可達(dá)3～4節(jié)(93～120m/min)。通常作業(yè)時(shí)，放纜長(zhǎng)度在50～100m。所以，在助泊作業(yè)時(shí)，從頂推緊急轉(zhuǎn)至拖離時(shí)，拖輪的倒車航速控制不好，最后就會(huì)出現(xiàn)拖輪拖動(dòng)絞纜機(jī)以90～120m/min的速度放纜，使絞纜機(jī)液壓馬達(dá)處于泵狀態(tài)，對(duì)應(yīng)所需吸收流量為兒0～140L/min。而液壓系統(tǒng)中液壓泵輸出流量不夠，使系統(tǒng)出現(xiàn)真空狀態(tài)根據(jù)氣液兩相流理論，當(dāng)真空狀態(tài)達(dá)到一定值時(shí)，系統(tǒng)液壓油會(huì)釋放空氣。因放纜時(shí)，通常B管進(jìn)油，A管排油，液壓馬達(dá)各缸工作次序?yàn)?-2-3-4-5循環(huán)，這樣會(huì)使系統(tǒng)中處于最高位置的第4缸最先出現(xiàn)氣液兩相流，在第4缸活塞下行時(shí)，缸內(nèi)油道進(jìn)口處出現(xiàn)大氣團(tuán)，循環(huán)到活塞上行時(shí)，氣團(tuán)迅速破裂爆炸，產(chǎn)生高壓，造成液壓馬達(dá)缸體以油道進(jìn)口處為中心的破裂裂紋。如A、B管接入相反，則破裂出現(xiàn)在液壓馬達(dá)的第1缸上，成因相同。但可排除液壓馬達(dá)超速的可能，因該液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速范圍為1～400r/min，對(duì)應(yīng)液壓馬達(dá)在400r/min時(shí)，放纜速度為l50m/min，航速要高于6節(jié)。而拖輪在帶纜倒車時(shí)(主機(jī)轉(zhuǎn)速400～450r/min)，難以達(dá)到這一速度，所以完全可排除超速損壞的可能性。
5．預(yù)防措施
從造成液壓馬達(dá)殼體破裂事故的原因來看，是由于液壓馬達(dá)處于泵工作狀態(tài)時(shí)，造成系統(tǒng)真空所引起的。要防止液壓馬達(dá)殼體破裂，必須防止系統(tǒng)真空的出現(xiàn)，主要措施如下。
(1)在設(shè)計(jì)絞纜機(jī)液壓系統(tǒng)時(shí)的措施。
1)應(yīng)充分考慮到實(shí)際作業(yè)中對(duì)快速放纜的需要。從液壓馬達(dá)本身性能和絞纜機(jī)裝船尺寸來看，放纜速度可達(dá)到150m/min，可以滿足緊急放纜的要求。關(guān)鍵是液壓泵的輸出量，在設(shè)計(jì)時(shí)要保證液壓馬達(dá)全速時(shí)的供油，選用變量泵，最大排量在150 L/min左右；
2)要增加能快速單向補(bǔ)油的補(bǔ)油系統(tǒng)，補(bǔ)油管要接到液壓馬達(dá)放纜時(shí)的進(jìn)油管上，補(bǔ)油量要大于液壓馬達(dá)最大可能的泵油量，防止液壓馬達(dá)出現(xiàn)泵狀態(tài)，使系統(tǒng)出現(xiàn)真空；
3)安全閥的安裝位置盡量靠近液壓馬達(dá)；
4)絞纜機(jī)的離合器能遙控方便地離合，使放纜時(shí)，在控制臺(tái)操縱離合器脫開，可以自由放纜，液壓馬達(dá)不受影響；剎車時(shí)，脫開離合器，即使剎車打滑，液壓馬達(dá)也不受外力影響，或采用單向輸出離合器，防止外力反輸?shù)揭簤厚R達(dá)上；
5)剎車系統(tǒng)采用彈簧液壓剎車，即使遇剎車系統(tǒng)故障或液壓泵突然停泵，剎車能自鎖。
(2)在正常作業(yè)時(shí)的措施。在正常作業(yè)時(shí)，要防止拖輪高速倒車，使拖輪的倒車航速與絞纜機(jī)的放纜速度相同。
(3)在大風(fēng)浪頂推作業(yè)時(shí)的措施。在大風(fēng)浪頂推作業(yè)時(shí)，要根據(jù)浪高，在甲板上放出相應(yīng)長(zhǎng)度的緩沖纜，防止在波谷時(shí)，拖輪的船體重力作用在主纜上，造成剎車打滑。
(4)在拖離時(shí)的措施。在拖離時(shí)，適當(dāng)放長(zhǎng)拖纜，長(zhǎng)度應(yīng)在70m以上，防止受風(fēng)浪影響，主纜受沖擊力大于剎車力，造成剎車打滑。必要時(shí)主纜在纜樁上挽一道或人工脫開離合器。
上述改進(jìn)并推廣應(yīng)用已取得良好的效果，有效地防止此類事故的發(fā)生。