从舵杆滑动位移案例经典推理分析，充分认识桨轴/舵杆拂刮安装的重要性

从舵杆滑动位移案例经典推理分析，充分认识桨轴/舵杆拂刮安装的重要性

某厂生产的一艘散货船于2013年某日出厂，3个月后船东报告舵机异常，操舵指令发出后，船舶方向不跟随作相应变化，当舵角打到0°时船舶实际情况为完全向左，要保持正前方行驶，必须要右满舵，检查舵机舵角连接部件没有松脱，在舵杆空隔舱里检查舵杆，没有发现舵杆及其上面的包覆层有异常情况。根据这一情况分析判断应该是舵杆与舵柄或者是舵杆与舵叶发生滑动位移。由于船员仔细检查后反馈舵杆与舵柄压装后打印的对中钢印标记不够清晰，所以，无法判断舵杆是上方还是下方发生了滑动位移。

当时船舶在阿根廷南部城市罗萨里奥港口装满玉米后驶离码头时发生上述情况，由于船舶满载，舵叶完全浸没在水中，操作舵机并请潜水员配合检查确认舵叶已经严重偏移大约30°以上，船舶已经无法正常航行。

船厂和船东分别开始联系进坞修理事宜，但遗憾的是南美地区找不到能够容纳这样大船舶的浮坞，无奈只好考虑调整压载修理。由于当时正值雨季，驳卸玉米必须抢时间，经过长达20天左右的时间终于卸载了足够的玉米，可以调整压载状态检查尾部的情况，这时可以清晰地看到舵叶可以向左打到70-80°左右（图1）。

（图1）舵叶可以向左打到70-80°左右

船东请了当地的修理公司开始拆卸舵柄与舵杆，拆前检查了舵柄与舵杆的相对位置，可能造船时打印的钢印不够清晰，现场人员没有发现两者之间存在相对位移，拆下舵柄与舵杆后，现场人员包括船东代表、船厂聘请的当地检验代表，以及该船入级的船级社验船师、保险公司以及保赔协会的验船师等众多资深专业人士对现场进行了勘验，认为舵柄与舵杆之间没有发生滑动位移。并仔细检查了舵机下方空隔舱里的舵杆及其包覆涂层，没有发现舵杆扭曲变形等异常情况。于是，就认为应该是舵杆与舵叶发生了滑动位移，这样就继续驳卸玉米直至将舵叶检查孔露出水面，割除检查孔封板，仔细检查里面的螺母以及防松止动杆的焊接情况（图2），确认情况完好无损，没有任何松动的痕迹，说明舵杆与舵叶之间没有发生滑动位移，这样又重新怀疑是舵柄与舵杆之间发生了滑动位移。

（图2）螺母以及防松止动杆的焊接完好

现场对舵柄与舵杆的接触面做蓝油佛配检查，将蓝油涂抹于舵柄内孔，接触后检查舵杆上的蓝油情况（图3）并拓印下来（图4），

（图3）最初检查的舵杆上的蓝油情况

（图4）拓印下来的蓝油情况

根据拓印下来的油印判断接触面积只有50%，不符合该船入级的船级社规范80%的要求，于是，船级社验船师签发了报告，认为接触面积不符合要求，并开始对舵杆锥面进行修磨（图5）。

（图5）对舵杆锥面进行修磨

当船东将此报告和修磨的照片发过来时，笔者立即质疑其检查方法的正确性。在空间非常有限的舵机间是如何进行蓝油佛配检查的，并告知他们绝对不可以对舵杆进行修磨。修理公司是将蓝油涂抹于舵柄内孔，而在船厂正确的做法是将蓝油涂抹于舵杆，擦干净舵柄内孔，吊起舵杆对准舵柄内孔中心，离开一定高度后瞬间落下，在几吨或十几吨的舵杆重力作用下使得舵杆与舵柄紧密接触后，再松开检查接触面积是否符合要求，他们是如何进行的呢？

在收到保单后，我就一直在申办阿根廷的签证，这时签证终于下来了，笔者立即赶赴阿根廷目的港。到了现场发现工人在不断地修磨舵杆锥面预期达到良好的接触面积，我要求演示蓝油佛配检查的过程，看完以后我就明白他们声称接触面积不符合要求的问题所在，由于空间有限，他们用葫芦将吊起舵柄再缓慢落下（图6），

（图6）用大榔敲打舵柄两边的拨叉各二次

用大榔头分别敲打舵柄两边的拨叉各二次交替进行，这样的敲打势必使得舵杆与舵柄之间受力不均还有侧向力从而导致二者不能有效地接触。因此，这样检查出来的蓝油接触面积是不正确的，不正确的方法是不可能得出正确的结论。

我现场仔细考虑后提出借助液压螺母使用舵柄压装时的启始压力50BAR的力量使得舵柄内孔均匀有效地接触舵杆锥面，然后再检查蓝油接触面积，这个办法果然奏效，在同样的情况其蓝油接触面积明显增加（图7），除了局部被修磨破坏的地方，其它地方基本符合接触面积70%-80%的要求，船级社验船师签发了报告同意重新装复，这也就证明了他们原先的检查方法是不正确的，由此得出的接触面积只有50%的结论是错误的。

（图7）蓝油接触面积明显增加

为了调查分析事故的原因，我仔细查阅了航行日志和事故申明，了解到船舶靠码头装货前一切正常，而装满货物驶离码头时就发现舵效不正常，刚开始船长以为是水流作用，后来发现完全不对了。根据这一情况判断舵杆滑动位移应该发生在船舶停靠码头期间，那么到底是什么原因呢？舵叶发生了向左偏移，询问船长当时是哪一舷靠码头，答复是左舷靠码头，苦思冥想后突然脑子里一闪是不是船舶靠离码头时需要借助拖轮不小心撞击舵叶所致呢？但船长回答船舶靠离码头不用拖轮，他们在靠码头之前先抛下一个锚，离开码头时借助锚绞机使得船舶离开码头。这个假设视乎又被推翻了，我又询问他们对舵叶检查时有没有发现异常情况，轮机长回答他们在舵叶顶部发现一块小橡胶（图8），

（图8）舵叶顶部发现一块小橡胶

　　他还保留着，我立即兴奋起来，那是不是受到小型船舶（如拖轮或类似船舶）撞击舵叶后护舷木保护轮胎留下的碎片呢？我立即提出要看一下，并要求船长调整压载状态，我要仔细检查舵叶情况，借助小舢板检查露出水面的舵叶上部并未发现明显的撞击痕迹，舵叶上方有一处阴影显示那一块小橡胶曾经掉落的地方（图9），我随即要求轮机长写了一份书面声明证明此块小橡胶是在舵叶顶部发现的。

种种迹象表明舵叶上部应该是受到了小型船舶撞击才能有这么大的力量导致舵杆出现滑动位移，船舶航行日志显示，在船舶靠港前一切正常，船舶处于轻载状态。这样的状态使得舵叶上部的高度与小型船舶护舷木的高度相吻合，一个大胆的推理是：船舶左舷靠码头装货，舵叶右后侧上方受到了小型船舶猛力撞击，使得舵杆产生瞬间巨大的旋转力矩（图10），

（图10）撞击使得舵杆产生巨大的旋转力矩

舵柄顶部的力臂最大，受到的旋转力矩也最大，另外由于舵杆与轴承之间有一定的间隙，撞击时舵杆上方右后侧受力最大，使得舵杆与舵柄发生剧力摩擦并强行转动，导致舵杆发生滑动位移，并留下了护舷木上的一块约4-5公分长度的小橡胶在舵叶的顶上，船舶从码头到河道的锚地只有300米左右的距离，由于它处于挂舵臂后方的水流盲区，所以那块小橡胶依然停留在了舵叶的顶上。当时我还做了一个实验，把那块小橡胶放到水杯里，看其是漂浮的还是沉淀的，结果是沉底的，这排除了是漂浮物在船舶调整压载舵叶浮出水面时正好落在上面的可能性，更加佐证了是小型船舶撞击舵叶右上方时留下的。

如果能够在舵杆上方右后侧找到转动摩擦痕迹，就证明了上述推理。但由于修理公司采取了对舵杆进行修磨的错误办法，现场已经无法找到这样的痕迹。我要求仔细查看现场人员拍摄的当时刚拆开舵杆时的照片，终于发现了舵杆上方有明显的转动撞击摩擦痕迹（图11），　　

（图11）舵杆上方右后侧有摩擦痕迹

同时根据现场照片附近的参照物以及钢印判断出此摩擦痕迹在舵杆右后侧，这表明受力方向完全与我的推理完全吻合，猛力撞击还导致原本处于紧固状态的螺母内螺纹损坏（图12），如果是螺母没有拧紧或者接触面积不够等等原因产生的自然松动，螺母内螺纹不会局部受损，由此得出结论：小型船舶撞击舵叶右后侧上方应该是事故的原因。

上述分析推理符合逻辑，证据链紧密关联，对此，上海一家知名海事律师事务所的资深律师颇为赞同。船东面对这份符合逻辑的推理无法反驳，最后，船东放弃了巨额索赔。

不过，需要说明一下，这个案例分析有其特殊性。当时保险公司的验船师就拿出某知名船级社对类似案例的分析报告，该案例的结论就是舵柄与舵杆之间压装推进距离和接触面积不足，而且，拂刮舵柄内孔时使用了小又圆的磨头，产生小凹坑，导致压装时液压油不能够充分泄出而减少了舵柄与舵杆之间的摩擦力，这些因素使得舵柄与舵杆之间没有足够的摩擦抱紧力，从而导致了舵杆滑动位移。事实上，国内有船厂出现过类似的问题，最后判定为船厂的舵柄与舵杆之间压装推进距离和接触面积不足导致的松动，因而付出了几十万美金的赔付。

本文目的是提醒强调船厂必须正确拂刮安装，船东在船舶监造验收或修理时应该注意正确的检查蓝油接触面积和修理办法应该是：把蓝油均匀地涂抹于舵杆锥面上，而不是涂抹于舵柄内孔，因为舵杆是在高精度的车床上加工抛光，而舵柄内孔是粗加工并经过打磨或者拂刮，其表面可以认为是有无数多个凹凸不平的面组成的，图13照片是当时现场舵柄内孔刚拆开时拍摄的，从照片看拂刮的点子是很均匀的。传统的施工工艺都是通过不断地拂刮舵柄内孔来达到接触面积的要求（舵杆与舵叶，螺旋桨与桨轴的拂配都是这么做的），是以舵杆锥面作为基准，基准面是不可以被破坏的，一旦破坏后，就成了二个都是凹凸不平的面之间的接触，这样就无法达到紧密接触的要求了，所以，拂刮修理绝对不可以修理打磨舵杆或螺旋桨轴，除了上述原因以外，还有一个原因是舵杆或螺旋桨轴材料都是高强度的锻钢件，而舵柄通常为铸钢件，螺旋桨大多为铸铜件，其强度也明显低于锻钢件，容易拂刮修理。切忌修磨舵杆或螺旋桨轴，禁止使用小又圆的磨头。确保得到足够的接触面积，此外，压装距离到位时应先将径向压力泄放，轴向压力建议继续保持30分钟以上（至少15分钟以上），确保接触面之间的油充分泄放彻底，在将所有压力泄放后，显示推进距离的指针读数没有发生变化，即没有出现下滑的现象，确保压装到位。　　

（图13）内孔是由无数多个凹凸不平的面组成的

作者：

陆建平思舶网/上海思舶信息技术有限公司 技术总监

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。

管理注意事项

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：思舶网/上海思舶信息技术有限公司技术总监陆建平

空调制冷压缩机的液击损坏及防范措施

0 引言

某船公司一艘82000DWT散货船在出厂航行后第7天就发生了故障，船员描述启动时，空调制冷压缩机不能连续运转，出现大电流并触发报警停机，打开检查后发现活塞以及油泵都已经损坏。见下图1。

图1

在收到保单后，船厂联系了制造商，第一时间调剂了一台新的压缩机运送至远在南非的目的港，及时解决船东的困难。但对于事故的责任存在很大的争执，船东认为是产品质量问题，而制造商服务工程师认为是船员操作失误，存在大电流以及曲柄箱缺油，而船东认为如果是缺油，为什么没有低油位报警停车呢？

这样的类似问题，笔者处理了五六起，图2和图3为另一台大型集装箱船舶制冷压缩机的零部件磨损情况。为什么这样频繁出故障呢？一台制冷压缩机五六美金，加上运费关税等费用就更高了。笔者认为很有必要引起大家的高度重视。

图2

图3

1调查与分析

1.1关于空调压缩机液击现象分析

要分析损坏的情况，先从制冷工作原理说起。气态制冷剂经制冷压缩机压缩后是高温高压状态的气体，经冷却器冷却后变成液态，再通过热力膨胀阀节流在蒸发器（冷库）内蒸发吸热，使得冷库内食品冷却从而达到食品冷藏的目的，制冷剂蒸发吸热后成为气体，再次被压缩机吸入进行压缩。但如果液态制冷剂没有完全蒸发变成气体，这样就会有部分液态制冷剂被吸到压缩机气缸内，就会冲洗掉活塞与气缸表面的润滑油，进而导致气缸拉伤和过热，产生的一些细小金属颗粒会污染整个机器内部。这些液态的制冷剂还稀释压缩机曲柄箱里的滑油，随着压缩机里的滑油被越来越多液态冷剂稀释，润滑性能逐步下降，曲轴轴承和活塞等运动部件不能正常地润滑，直至这些运动部件干摩擦并咬死。轴承的白合金融化在曲轴上（图4所示），

图4 轴承咬死

图5 零部件碎裂

图6 零部件碎裂

图7 泡沫状的油位

而电机还在继续运转，最后导致主轴承，连杆，活塞都可能碎裂（图5，图6所示），大量的碎片落到压缩机油底壳内。由于滑油中液态制冷剂的气化，导致压缩机的曲柄箱油因出现泡沫产生油位虚高现象（图7所示），油箱的液位还没有低于报警值，因而没有触发滑油低压报警，压缩机在缺少有效的润滑情况下继续运转直到受阻损坏，继而发展到电动机产生大电流报警并停机，同时导致电动机过载损坏或烧毁。如果过多的液体直接进入压缩机甚至可能直接导致压缩机损坏，因为，液体是不可压缩的。这种情况就是制冷压缩机的液击现象。

1.2 空调系统热力膨胀阀调节

空调压缩机液击现象通常发生在夜晚，此时，外界环境温度下降，整个制冷装置制冷任务量比较低，即不需要那么多制冷量的时候，设备制冷能力过剩。当热力膨胀阀开度过大，或每当压缩机起动时，或设备承受大量负荷时，热力膨胀阀将会开大，就会给蒸发器输入比较多的液态制冷剂，此外，过热度设定的太低，吸入侧的压力降低使得热力膨胀阀膜片下方压力降低，吸入侧的压力降低速度比膨胀阀感温包内的压力降低反应更快，所以最初是使得热力膨胀阀开度加大，直至感温包感受反应并且压力开始下降促使热力膨胀阀关闭（图8所示），但此时，部分冷剂液体已经进入蒸发器（阀门开度越大，液体的量就越大），一旦液体进入吸入管，接着就会进入压缩机。所以，在各种运行工况下，要监控热力膨胀阀过热度的设定，维持一个稳定的过热度设定值可以避免这类问题的发生。选用较小节流孔的阀可以起到稳定控制的作用。

图8，热力膨胀阀

膜片下方压力降低→阀门开大→液体量加大→感温包压力下降→阀门关小

2，归纳与总结

造成液击的原因很多，如：1，蒸发器负荷低；2，制冷设备能力过大；3，冷库内的布置；4，空气循环差；5，食品堆放不合理；6，蒸发器风扇故障；7，蒸发器管内油污染；8，不良的蒸发器除霜(蒸发器结冰，没有空气对流，热传导差；9，热力膨胀阀：尺寸过大，或者型号不对，平衡管堵塞，感温包位置不对，过热度设置太低，等等。

防止液击的措施：1，必须选择正确的热力膨胀阀的尺寸 ；2，过热度必须设定在至少6-8 K；3，必要时检查和设置除霜控制

导致压缩机损坏的主要原因：1，制冷剂液态回击；2，液态启动；3，液体堵塞；4，压缩机过热；5，缺少润滑。

3,管理注意事项

要防止压缩机的损坏，就要加强日常维护，设置温度不宜过低，过热度设定必须适当稳定，防止上述可能导致液击问题的发生，一旦发生故障报警或停车，必须查找原因，排除故障的根源，切忌盲目再次启动。

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