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某型船軸系重大故障的修復

2012-09-03

作者：黃文川
（92323部隊）
　　摘　要：文章通過對某型船軸系重大故障進行原因分析，制定修復技術方案，對軸系冷卻水系統提出了具體改進措施，并進行實船應用，取得了成功。
　　某型船于2003年建造，動力裝置采用雙機雙軸，艉軸長度約10392mm，艉軸采用雙支撐結構直接與齒輪箱對接，無中間軸承，艉管長度約5000mm，艉管內前后分別裝有兩個賽龍軸承，艉管首端原裝有江蘇省東臺船用配件廠生產的SMA-Ⅱ-200型艉軸水潤滑密封裝置，2005年該艉軸密封裝置出現嚴重漏水，左軸下沉，有振動現象。
　　2006年6月，該艇在4808廠塢修時經論證并報上級部門批準換裝了四川明達船用密封有限公司生產的AD200QT型水潤滑艉軸密封裝置，同時艉管左前賽龍軸承因間隙過大換新。
　　1　故障現象
　　該船于2008年4月進4808廠小修，修前試驗確認右艉軸漏水嚴重，左右艉軸下沉。
　　2　拆檢情況
　　2.1艉軸和賽龍軸承
　　該船上船臺后將兩艉軸抽出，經檢查發現左右艉管前賽龍軸承磨損嚴重并有明顯熔著現象，冷卻水槽被熔著物填平，左前賽龍軸承熔后大部分為片狀，右前賽龍軸承熔后大部分為球狀。經測量左艉軸前套Z大間隙(直方向)大于5mm，后軸承Z大間隙(直方向)大于3mm。右艉軸前套Z大間隙(直方向)大于7mm，后軸承Z大間隙(直方向)大于4mm。左右艉軸銅套表面有磨損現象，經測量軸承配合處銅套磨損約0. 2mm左右。
　　2.2水潤滑密封裝置
　　左、右艉軸密封裝置運回車間進行全部分解，發現右艉軸密封裝置靜環(見圖1)有兩處斷裂相隔約15mm，動環(見圖2)有一處斷裂，左艉軸密封裝置動、靜環未發現裂紋，左、右艉軸密封裝置動、靜環密封平面平整光滑，無嚴重磨損現象。兩應急氣胎安全裝置外觀無損傷，觸感較硬。

　　3　損壞原因分析
　　3.1賽龍軸承損壞分析
　　從左、右軸前賽龍軸承損壞現象看，左前賽龍軸承熔著物呈片狀，右前賽龍軸承呈球狀，粘在軸承工作表面凸凹不平，而且冷卻水槽被熔著物填平，熔著現象嚴重，這是典型的軸承過熱造成的軸承熔著磨損，過度磨損的主要原因是軸承冷卻水量不足，造成前賽龍軸承套溫度升高產生局部燒熔，燒熔后軸承下部流水槽被堵塞，進一步加快了賽龍軸承的失效；另一個原因可能和艉軸長、支點少，在運轉時造成艉軸中部撓度增加有關。
　　造成缺水的可能原因有以下幾個方面。
　　1)機帶泵損壞，或間隙過大，或系統進空氣，造成排量不足、不打水或間斷供水。
　　2)海底閥堵塞或開啟量不足，造成缺水或水量不足。
　　3)原設計時選擇閥門、管件通徑不符合要求，造成缺水或水量不足。
　　4)供水閥門損壞或管路堵塞，造成缺水或水量不足。
　　5)船體變形原因，造成軸承接觸面積減少、工作表面比壓增大使軸承燒毀。
　　3. 2右艉軸密封裝置動、靜環斷裂原因分析1)密封裝置失效。
　　右艉軸密封裝置動、靜環斷裂，失去密封作用，是造成艉軸漏水的主要原因。
　　四川明達船用密封有限公司分析認為密封裝置動、靜環裂紋產生是由以下兩個原因引起的。
　　(1)動、靜環忽冷忽熱引起，比如冷卻水不足如運行過程缺水(或間斷缺水)時會引起動、靜環溫度劇烈升高，當艉軸停止運轉時動、靜環溫度又會驟然下降，或遇冷水劇烈收縮造成斷裂，因為動、靜環的材料是硬質合金，特性是硬而脆，受熱后遇冷極易產生裂紋。
　　(2)艉軸由倒車工況向正車工況轉換時，艉軸會向船首方向軸向移動，動環對靜環會產生沖擊力，沖擊力也會導致動、靜環產生裂紋。
　　2)氣胎安全裝置失效原因。
　　右艉軸下沉量過大超過氣胎安全裝置偏心要求，在規定要求的氣壓下，達不到相應的密封要求，從而造成漏水。
　　4　修復方案
　　1)按工藝要求將左、右艉軸法蘭和艉軸組裝在一起，上車床找正，檢測軸頸徑向跳動量和法蘭端面跳動量，光車艉軸前、后銅套，注意保留前銅套與機械密封裝置動環套的配合部分。
　　2)鑒于4只賽龍軸承磨損嚴重，應全部換新，賽龍軸承拆除后，按工藝要求激光校中軸承孔，配制安裝新賽龍軸承。
　　3)左、右艉軸密封及氣胎安全裝置拆卸后，交四川明達船用密封有限公司修復，并進行臺架試驗，合格后裝船交驗。
　　4)艉軸前軸承和密封裝置的冷卻水是由主機機帶海水泵供給，前文綜合分析認為前賽龍軸承過度磨損屬冷卻水流量偏少所至，因此需對冷卻水系統進行改進性修理，加粗主機海水出口至進左、右艉軸密封裝置和前賽龍軸承的水管通徑，為了加強監測監控，在集控室內試加一套報警裝置，用于冷卻海水管路水壓低于0.1MPa時發出聲光報警，提示操作人員艉軸承缺少冷卻水，以便采取相應措施。
　　5　修后效果
　　四川明達船用密封有限公司生產的AD200QT型水潤滑艉軸密封裝置，安裝完畢后，進行靜態和動態試驗，符合技術文件要求。
　　靜態試驗結果:艉軸氣胎充氣試驗壓力0.42MPa，左、右艉軸密封水壓試驗壓力0. 3MPa，未發現滲漏現象，符合技術文件要求。
　　動態試驗結果:艉軸以任一方向從零到Z大轉速旋轉及倒順車旋轉時，密封端面水泄露量累計小于50ml/h，密封裝置表面在運轉時的表面溫度小于60℃，符合技術文件要求。

來源：《中國修船》　2009年02期