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船舶艉轴密封装置与防护罩可能出现的问题及其解决办法

船舶艉轴密封因各种原因可能会出现泄漏,海水进入密封腔,使后密封油箱滑油乳化(见图1),严重时滑油向外泄漏至海面,导致港口当局滞留或罚款,或者海水向内泄漏,使得艉管滑油乳化,润滑油膜失效,导致艉轴承高温甚至烧毁等严重事故,给船舶带来严重的安全隐患。艉轴密封装置设计不当或安装不当是引发艉轴密封泄漏的主要原因。另外,防护罩结构不合理或安装不当,容易使渔网缠绕。渔网进人密封腔引发艉轴密封泄漏,或者防护罩碰擦螺旋桨等现象。

某系列散货船共12艘,建造于2012年期间,使用某厂同一型号和尺寸的艉轴密封装置,船舶大多在出厂后3—6个月出现艉轴后密封泄漏和艉轴后密封油箱以及尾管滑油乳化等问题。

调查与分析

船舶艉轴密封泄漏发生后,造船厂于次年初安排第1艘船舶进坞修理,船厂和船舶所有人以及制造商代表都在第一时间赶到现场。当密封装置拆开后,发现密封圈内滑油已经乳化,不锈钢套也磨出比较深的凹槽,在最后一道密封环的后面,还有一道羊毛毡已经部分脱落(见图2)。

仔细检查乳化的滑油,用手摸感觉有明显的细颗粒物,感觉好像是男士洗面奶(见图3),

仔细查看发现还有细小的羊毛在乳化物中(见 图4)。

厂家设计的意图是考虑船舶经常进出长江等内河航道,为挡住泥沙,就在密封装置后面增加一道羊毛毡 (见图5)。

羊毛毡上脱落的羊毛在螺旋桨水流的作用下部分进人密封圈,羊毛穿过橡胶密封面时破坏密封,同时使不锈钢套异常磨损(见图6),

更加破坏密封,使海水进人密封腔导致滑油乳化,这是艉轴密封泄漏的真正原因。最明显的证据就是乳化物经过清理后残留的羊毛球(见图7)。

需要说明的是,羊毛毡看起来柔软,其实是具有相当硬度的物体,如轴系的机加工最后就是用羊毛毡抛光。

对策和改进

羊毛毡通过高温挤压成型,经海水浸泡后的羊毛在不绣钢套旋转摩擦作用下会脱落,而橡胶或者高分子材料则不易脱落,因此选用橡胶替换羊毛毡,或者干脆去除这一道多余的密封圈。事实证明,十分有效。进坞修理后的船舶,用橡胶替换羊毛毡后,艉密封一切正常,为该系列的其他11艘船舶提供了解决问题的办法。该系列船舶都进行这样的修理更换,没有出现异常情况。

设计人员考虑为挡住泥沙,在二道水封后加一道羊毛毡密封,但没有充分参考国外同类型产品,国外产品在二道水封后没有任何密封(见图8)。此外,设计人员也没有考虑高温挤压的羊毛毡会脱落。

艉轴密封装置制造厂家的试验台架见图9。由于没有螺旋桨的水流作用,试验台架无法真实地模拟海上工况,即使有羊毛毡脱落,也不会有水流的作用使羊毛进入密封装置。厂家以为通过这样的试验,并获得船级社证书,就可以批量生产,这样的做法是欠考虑的,因为没有经过实船试验。

此类产品要取得船级社证书,必须经过实船试验,即通过台架试验后,还要经过船舶1个坞期航行后没有问题,并得到验船师的确认后,才可考虑发产品型式认可证书。厂家没有经过实船试验,就冒然批量生产供 货,尤其是这样的水下设备,一旦有问题就必须进坞修理才能解决。显然,这样的管理和做法都是欠妥的。

艉轴密封装置不可选用容易脱落的羊毛毡作为密封件阻挡泥沙。一种新型产品的设计一定要与传统产品进行充分的比较,新产品一定要经过各种试验才可以批量生产。设备用户在选择密封装置时,不可冒然选用未经实船试验过的产品,尤其是用在批量制造的船舶上。

一旦碰到艉轴后密封泄漏,可采用高黏度的滑油减缓泄漏。某集装箱船舶出厂后不到2个月就出现艉轴后密封泄漏、后密封小油箱滑油乳化的情况。该船采用国际知名品牌的密封装置,考虑其产品质量应该没有问题。因此,在第一时间就提出很可能是艉密封测量下沉量的螺母没有拧紧导致的,经潜水员水下检查发现果然是这个螺母已经脱掉。让潜水员用1种特殊材料磨塑钢(类似于水下水泥)封堵后,仍然有泄漏。提议改用高黏度的滑油,因为高黏度的滑油在不锈钢套与橡胶密封件之间的微小缝隙中不容易泄漏。这样使得后密封泄漏情况得到显著改善,船舶所有人不再提进坞修理要求。

值得一提的是,当该系列船舶进坞时,密封装置厂家提出后密封装置缠绕渔网(见图10)而拒绝接受该保单。艉部防护罩结构见图11。

防护罩与螺旋桨腾空搭接,但制作时由于螺旋桨没有加工成台阶形状,防护罩与螺旋桨之间存在8-18mm的轴向间隙(见图12)。

渔网在螺旋桨旋转产生的向心力作用下从该间隙进人防护罩。为消除这个隐患,把防护罩直径加大改为搭接,把渔网割刀嵌人焊接(见图13),封堵轴向间隙, 渔网就不容易通过径向间隙缠绕进去。必须注意的是, 防护罩以及渔网割刀与螺旋桨的径向间隙一定要控制均匀,必须盘车检查,如果局部间隙过小,可能导致螺旋桨与防护罩或渔网割刀碰撞,产生异常噪声。

此外,曾经碰到船舶满载时在一些转速区域尾部出现异常噪声问题,即使做水下检验,并清除缠绕的渔网,异常噪声依旧存在。通过查阅图纸和水下拍摄的照片及了解各方面的信息后,判定此噪声来自于渔网割刀与螺旋桨桨穀发生的碰撞,理由是螺旋桨桨榖与防护罩有18 mm左右的轴向间隙,轴系的轴向窜动不可能有这么大。而当船舶在某些转速区域径向振动加大时,由于防护罩不是一个绝对的圆,安装时又要割开后安装,这样使渔网割刀与螺旋桨桨榖的径向间隙不均衡,导致局部碰擦。根据录音判断此噪声频率与主机转速一致,而船舶艉轴情况如滑油温度、艉轴承等情况都正常,对于船舶正常航行没有危害。因此,成功说服船舶所有人放弃进一步做水下检验或进坞的要求,避免了重大损失。

船舶在造船厂交验或者坞内修理时,一定要仔细盘车检查渔网割刀与螺旋桨桨榖之间的间隙,保证有足够均匀的间隙,否则可能导致局部碰擦,发出异常噪声。

本文由信德海事网战略合作伙伴思舶网供稿 

作者:上海思舶网/上海思舶信息技术有限公司  技术总监  陆建平

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