鏈接：船舶講武堂船舶實戰(zhàn)資料匯編...新春促銷...合訂版返現(xiàn)88元...其它返現(xiàn)48元！

可下單后加微信18680871406返現(xiàn)

0    引言

為滿足日益嚴(yán)格的國際環(huán)保要求，新造船舶中 的艉軸大多采用世界上先進的空氣密封系統(tǒng)，其使 用氣腔徹底分隔外部海水與艉軸管滑油，且有一路 回收管將可能泄漏的水和滑油回收至泄放收集柜。它極大地改進密封環(huán)的工作條件，延長密封環(huán)的使 用壽命，可靠性高，便于操作管理。

本文介 紹 日 本 KEMEL 公司設(shè)計生產(chǎn)的 AX- 1180 常流量型空氣密封系統(tǒng)發(fā)生后密封泄漏的原 因及處理過程，供同人參考。

1   事故現(xiàn)象

某大型集裝箱船于 2014 年 9 月出廠后半年發(fā) 生一次泄放收集柜高位報警，從泄放口檢查為海水。將該柜進行泄放并對整個系統(tǒng)進行檢查后發(fā)現(xiàn)，空 氣壓力、流量正常，滑油無異常消耗，該柜有空氣吹 出 。經(jīng)一段時間觀察后沒有再次出現(xiàn)此類報警，當(dāng) 時認為報警可能是由于后密封有少量海水進入到氣 腔所致 。2015 年 6 月，在日常檢查中發(fā)現(xiàn)泄放收集柜無空氣吹出，該柜壓力表顯示為 0，空氣密封控制 系統(tǒng)出口壓力表(P4 ) 顯示正常 。  當(dāng)月 24 日在長江口拋錨時按照說明書對艉軸封空氣密封管路進行淡 水沖洗，發(fā)現(xiàn)泄放收集柜無淡水流出 。拆檢艉軸封# 2 /3 空氣進口法蘭，發(fā)現(xiàn)有大量海水溢出 ( 見圖 1 ) ，

從而使控制空氣和沖洗淡水無法進入氣腔 。

拆檢# 2 /3 空氣泄放口法蘭，發(fā)現(xiàn)有少量海水溢出，判斷# 2 /3 氣腔到泄放口處也有堵塞現(xiàn)象 。通過法蘭處查 看管路，發(fā)現(xiàn)銹蝕較嚴(yán)重。2015 年 7 月 6 日，船舶靠泊新加坡港時專業(yè)人 員進行水下檢查(見圖 2) ，發(fā)現(xiàn)防繩罩已失蹤，焊接 根部銹蝕嚴(yán)重，第二道中間環(huán)磨損嚴(yán)重，有明顯的三角形溝槽，內(nèi)六角悶頭螺釘部分脫落或燒熔，部分沉頭螺栓燒熔，悶頭螺釘有幾處有空氣溢出。

2015 年 8 月 1 日，船舶靠泊漢堡港時專業(yè)人員再 次進行水下檢查測量時發(fā)現(xiàn)，三角溝槽的寬度約 60 mm，深度約 21 mm，螺旋槳根部有磨損痕跡和凹坑。

2015 年 9 月 15— 18 日，船舶進塢進行修理。

2   艉軸空氣密封系統(tǒng)簡介

2．1   結(jié)構(gòu)特點

艉軸空氣密封系統(tǒng)包括保持空氣流量恒定的空 氣控制單元、4 道緊湊型唇口式密封環(huán)、2 臺艉軸管 滑油循環(huán)泵、滑油冷卻器、艉軸管滑油柜、泄放收集 柜等，該系統(tǒng)管路見圖 3 。

2．1．1    空氣控制單元

空氣控制單元包括 2 個濾器、2 個節(jié)流閥、2 個 減壓閥、氣腔氣流監(jiān)測裝置、有氣流指示的單向閥 等 。它主要向艉軸密封#2 /3 間的氣腔 ( 見圖 4 ) 、艉軸管滑油柜提供壓力空氣源 。通過調(diào)壓閥設(shè)定壓力 P2  為 0．25 ~ 0．35 MPa，還設(shè)有淡水沖洗管路，#2 /3 間的氣腔或管路較臟時用壓力淡水進行沖洗。

2．1．2   艉軸管滑油柜

艉軸管滑油柜安裝在艉軸中心線以上 2 ~ 3 m 的位置，為艉軸管中的滑油提供靜壓力 。正常工作 時，滑油柜的油位保持在艉軸中心線上 2．5 m 左右。內(nèi)部有高低油位報警裝置，主要作艉軸滑油壓力循 環(huán)柜之用，并接受從空氣控制單元送來的壓縮空氣， 使得艉軸滑油回油壓力始終略高于密封氣腔的空氣 壓力 P4 ，即后密封腔#3 /3S 的滑油壓力略高于密封 氣腔#2 /3 的氣壓。

2．1．3    泄放收集柜

泄放收集柜安裝有高液位報警裝置、節(jié)流閥、空 氣減壓閥、壓力表等 。它主要用于收集從艉軸密封 氣腔#2 /3 流回來的殘油水，并可觀察艉 軸 密 封 情 況 。需特別注意的是，節(jié)流閥要保持一定的開度以 泄放氣體，讓艉軸密封氣腔的殘油水匯集到此柜，方便觀察到艉軸密封的泄漏并及時排放殘油水。

2．2   工作原理

( 1) 從空氣控制單元來的出口壓力為 P4   的空 氣以恒定流量 ( 通常設(shè)定在 45 ~ 55 NL / min) 經(jīng) 過 #2 /3 間的氣腔從#1、#2 水密封環(huán)向海水逸出 ( 見圖 4) ，部分 空 氣 從 泄放收集柜頂部的流量控制閥放 出 。水密封環(huán)的工作壓力很低，由空氣作為#1 和#2 水密封環(huán)及艉軸密封套筒接觸面的接觸介質(zhì)，摩擦 力很小，可確保其工作壽命。

(2) 考慮到空氣流動阻力很小，可近似認為#1/ 2、#2 /3 間的氣腔壓力 P氣腔 ≈P4 ，P氣腔  = P水  + ΔP，其 中 ΔP 是空氣抬起水密封環(huán)向外逸出所需要的壓力 。  因空氣流量恒定，水密封環(huán)抬起的高度幾乎不 變，ΔP 基 本 保 持 不 變，正 常 情 況 下 ΔP 為 0．01 ~  0．02 MPa 。P水  = P吃水  －0．051 MPa，艉軸中心線距 離船底 5．1 m，因此認為氣腔壓力 P氣腔 可隨時反映 外界水的壓力 P水 ，當(dāng)船舶吃水變化致 P水  變化時，P氣腔 隨著變化，P4  也發(fā)生相應(yīng)變化。

(3) 先考慮滑油泵不啟動、滑油不循環(huán)時的狀態(tài) 。按靜壓傳遞原理，滑油壓力 P滑油  = P4  + P油柜 ，正常情況下，滑油柜內(nèi)的油位保持不變 ( 艉軸中心線 向上 2．5 m 左 右) ，壓 力 為 0．025 MPa，故 P滑油   = P4 + 0．025 MPa ?；捅眠\轉(zhuǎn)時，滑油流速低，阻力 損耗不大，仍認為 P滑油  = P4  + 0．025 MPa 。#3 密封 環(huán)的工作壓差為 0．025 MPa，既保證良好的密封性 能，又減小油密封環(huán)與艉軸密封套筒之間的摩擦力，提高油密封環(huán)的工作壽命。

(4) 水密封環(huán)、油密封環(huán)兩側(cè)所受壓力都與船 舶吃水同步變化，二者所承受的壓差基本不變，可保持輕微摩擦的良好工作狀態(tài)，能有效提高工作壽命。

(5) 本船滿載后吃水約為 14．5 m，艉軸中心線 離船底 5．1  m，水密封環(huán)受到的海水壓力 P水  ≈0．094 MPa，正常情況下 P4  約為 0．11 MPa。

3   原因分析

3．1   泄放收集柜高位報警

( 1) 泄放收集柜內(nèi)為海水時，原因分析如下 :

① #1 或#2 水密封環(huán)磨損發(fā)生泄漏 ; 

②#1/2 腔室的悶 頭螺釘腐蝕爛穿或脫落 ; 

③#2 /3 氣腔的悶頭螺釘腐 蝕爛穿或脫落 ;

④控制空氣流量及空氣壓力過小 ;

⑤大風(fēng)浪航行，艉吃水過大 ; ⑥軸系振動過大。

(2) 泄放收集柜內(nèi)為滑油時，原因分析如下 :

① #3 或#3S 油密封環(huán)磨損發(fā)生泄漏 ;

②從#2 /3 氣腔到 泄放收集柜且通過艉軸管的管路爛穿 ; 

③滑油壓力 過大 ;

④軸系振動過大。

3．2   #2 /3 氣腔內(nèi)大量海水

該船靠泊檢查時，發(fā)現(xiàn)#2 /3 氣腔內(nèi)大量海水涌 出 。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，#2 /3 氣腔的悶頭螺釘大多燒熔或 脫落，且證實防繩罩失蹤 。  防繩罩脫落的原因可能 是焊接不牢固或海水腐蝕后脫落 。起初，防繩罩脫落后會跟隨螺旋槳一起轉(zhuǎn)動，另一端正好摩擦第二道中間環(huán)(#2 /3 氣腔的悶頭螺釘安裝在上面) 附近， 長時間的摩擦導(dǎo)致悶頭螺釘全部燒熔而部分脫落， 最后防繩罩完全從軸上脫落 。螺旋槳根部有部分凹 坑，是由防繩罩敲打形成的 。海水通過悶頭螺釘孔 進入到#2 /3 氣腔，嚴(yán)重腐蝕內(nèi)部的管路及部件。

4   處理過程

4．1   進船廠前處理

發(fā)現(xiàn)防繩罩失蹤和#2 /3 氣腔的悶頭螺釘燒熔 脫落后，船上采取如下措施 :

( 1) 為防止滑油泄漏和海水混入滑油中，將艉 密封環(huán)#3S 投入使用，關(guān)閉 V9S 和 V18S 閥 ;

(2) 每天記錄艉軸后密封的泄漏情況 ;

(3) 觀察后密封滑油循環(huán)柜油位是否減少并肉 眼檢查是否有進水乳化跡象 ;

(4) 注意主機軸系的振動狀況，如果某轉(zhuǎn)速下 抖動比較厲害，告知船長，盡量避開該轉(zhuǎn)速，同時加 速的時候盡量慢點 ;

(5) 適當(dāng)調(diào)高控制空氣流量及空氣壓力 P2 ;

(6) 適當(dāng)調(diào)低后密封滑油壓力，通過 V20S 閥進行調(diào)整。

4．2   進船廠后處理

( 1) 螺旋槳槳葉根部修補凹坑、打磨并熱處理 ; (2) 艉軸管麻坑補焊并處理 ;

(3) 前后密封解體，中間環(huán)換新 ;

(4) 襯套光車 / 拋光 ;

(5) 艉部后密封全部換新，后密封最后一道壓 蓋從舊油封拆除，與新密封最后一道對換 ;

(6) 完工后前后白鋼套跳動量測量 ;

(7) 前后密封對中測量 ;

(8) 定做防繩罩并加裝防腐蝕鋅塊 ( 見圖 5 ) ， 重新固定 ;

(9 ) 艉軸全部安裝完畢后進行艉軸管壓油試 驗，發(fā) 現(xiàn) 泄 放 收 集 柜 有 滑 油 漏 出，泄 漏 量 為 5 ~ 6 L / h。經(jīng)空氣壓力測試，證實穿過艉軸管的空氣 泄放管路泄漏 。  因各種原因，船舶不可能再次進塢 抽艉軸進行修理 。根據(jù) KEMEL 廠家的建議，只能 進行管路改造。

4．3    出廠后處理

起初，從#3 /3S 油腔出口連接到一個臨時油桶 (距艉軸中心線小于 2 m) ，#3 /3S 油腔進口閥關(guān)閉。#2 /3 氣腔進口閥關(guān)閉，至泄放收集柜的閥關(guān)閉 。艉 軸后密封滑油柜油位下降較快，達 1 cm / h，說明有 滑油漏入大海。仔細分析可知，滑油通過爛穿的管路進入到#2 / 3 氣腔，應(yīng)將#2 /3 氣腔的滑油引到一個臨時油柜。后將#3 /3S 原管路恢復(fù)，將臨時油桶接到#2 /3 氣腔 的空氣進口，臨時柜的高度低于 2 m(從艉軸中心線 向上) ，關(guān)閉空氣進口閥和至泄放收集柜的閥門。將#3 /3S 油腔的進出口閥 V9S 和 V18S 關(guān)閉，讓#3S 密封環(huán)投入使用 。調(diào)整控制空氣壓力為 0．11 MPa， 后密封滑油壓力為 0．13 MPa 。結(jié)果艉軸后密封滑 油柜漏油量與臨時油柜的溢油量基本持平。

抵國內(nèi)港口后造船廠派人進行改造，加裝固定的臨時油柜(見圖 3 虛線) ，并修改部分管路 。船上 又加裝一個塑料管用來觀察油柜內(nèi)的液位 。值班人 員每天把臨時油柜的滑油駁至后密封滑油系統(tǒng)，并 觀察滑油是否有乳化現(xiàn)象及后密封滑油循環(huán)柜油量 是否減少 。通過數(shù)月觀察后發(fā)現(xiàn)，艉軸后密封滑油 柜漏油量與臨時油柜的溢油量基本持平。值班人員應(yīng)定期打開至泄放收集柜的閥門，檢 查有無海水 。若有海水，則適當(dāng)調(diào)高滑油壓力 ; 若滑油循環(huán)柜液位下降比臨時油柜溢出多，則要適當(dāng)調(diào) 低滑油壓力 。靠泊時可切斷空氣，停止滑油泵，直到 下次進塢時再徹底解決漏油問題 。此次塢修，船廠 在安裝艉軸前，未用壓縮空氣測試穿過艉軸管的管 路是否有泄漏 。該船#2 /3 氣腔曾被海水腐蝕較長 時間，壓縮空氣進口管在上部且有空氣，腐蝕不嚴(yán) 重，放殘管路在下部，易腐蝕和堵塞。

5   經(jīng)驗與管理

5．1   經(jīng)驗教訓(xùn)

發(fā)生艉軸后密封嚴(yán)重泄漏主要是防繩罩脫落導(dǎo) 致悶頭螺釘燒熔造成的 。新船在建造時，造船廠應(yīng) 嚴(yán)格按照造船工藝進行焊接，最后進行處理防止海 水腐蝕，主管人員應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。在修船廠安裝艉軸前，必須檢查測試穿過艉軸 管的所有管路是否完好。

5．2    日常管理

( 1) 仔細閱讀船舶空氣密封的說明書，理解系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理，掌握該系統(tǒng)的應(yīng)急處理程序。

(2) 根據(jù)船舶吃水情況來檢查空氣控制單元的 空氣壓力及流量大小 。正常工作情況下，P2  調(diào)整為 0．3 MPa，空氣流量調(diào)整為 50 NL / min ?？諝鈮毫?P4 則會隨著船舶艉吃水的變化而變化 。裝載時 ( 艉吃 水 14．5 m) ，P4  約 0．11 MPa，艉吃水每減少 1 m，P4相應(yīng)降低約 0．01 MPa。

(3) 值班人員應(yīng)每天檢查記錄前后密封的滑油 溫度、艉軸管軸承溫度等參數(shù)，若出現(xiàn)不正常情況， 應(yīng)盡快查明原因并采取相應(yīng)措施，確保整個系統(tǒng)工 作正常。

(4) 定期檢查泄放收集柜，手動打開底部放殘 閥，查看是否有海水或滑油 。觀察此柜上的壓力表 讀數(shù)，若表壓力與 P4   的壓差大于 0．03 MPa，則可能 管路堵塞，靠泊時用淡水沖洗管路。

(5) 定期對艉軸滑油進行取樣送岸化驗，若含 水量超過 2% ，要進行更換 。根據(jù)磨損顆粒物含量 監(jiān)測軸承狀態(tài)。

(6) 定期檢查艉軸管上部的冷卻淡水艙 ( 一般 是艉尖艙) 是否有水，液位是否太低。

(7) 每天檢查空氣控制單元的空氣濾器壓差， 在綠色范圍內(nèi)屬正常，若異常應(yīng)及時進行清洗。

(8) 艉軸管滑油正常耗油應(yīng)該＜4 L / d，若異常 應(yīng)及時查明原因。