邢世陽 郝全亮 吳麗發(fā) 王吉江 王春雷 中國石化股份勝利油田分公司海洋石油船舶中心

1.引言

Z型推進(jìn)裝置也就是全回轉(zhuǎn)推進(jìn)裝置，其功率傳遞是通過輸入軸的一級(jí)傘齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)豎軸，再通過二級(jí)傘齒輪傳遞給推進(jìn)軸帶動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)，由此形成Z字形傳動(dòng)系統(tǒng)，此外該系統(tǒng)的舵槳裝置整體還可以360°回轉(zhuǎn)，使推進(jìn)器在360°范圍內(nèi)產(chǎn)生推力，從而使船舶進(jìn)退、回轉(zhuǎn)等操作機(jī)動(dòng)靈活，可以實(shí)現(xiàn)船舶原地掉頭。因此，雖然該推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、價(jià)格比較昂貴，但具有良好的操作性能和靈活機(jī)動(dòng)性能而被廣泛應(yīng)用于各類船舶，例如港口作業(yè)的輪駁、多用途拖輪、自航浮吊、半潛駁等。正由于該系統(tǒng)傳動(dòng)和控制機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜、安裝各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)要求嚴(yán)格，軸系安裝工藝復(fù)雜且施工難度大，經(jīng)常導(dǎo)致安裝返工且時(shí)間長(zhǎng)，實(shí)踐過程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)因安裝技術(shù)參數(shù)不符合廠家技術(shù)要求導(dǎo)致軸系震動(dòng)、軸承高溫等故障?，F(xiàn)就某輪在航行期間曾出現(xiàn)推進(jìn)軸系中間軸承溫度高的現(xiàn)象進(jìn)行系統(tǒng)分析、研究提出相應(yīng)的解決對(duì)策。

2.推進(jìn)裝置軸系軸承高溫的現(xiàn)象

某輪采用2 套Z 型定距推進(jìn)系統(tǒng)，舵槳型號(hào)為SRP1212R/R，額定功率1600kw，轉(zhuǎn)速900rpm，在航行期間，經(jīng)常出現(xiàn)推進(jìn)裝置軸系中間軸承高溫現(xiàn)象，但采取減速措施待軸承溫度降低后再次提高負(fù)荷，原來溫度高的軸承沒有大幅升溫，具體表現(xiàn)為：在90%負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，左推進(jìn)裝置軸系第2、3、4、8道軸承（以主機(jī)輸出端向后排序，下同）出現(xiàn)不同程度高溫現(xiàn)象；右推進(jìn)裝置軸系第2、3、4、8、9、10道軸承出現(xiàn)不同程度高溫現(xiàn)象，有時(shí)最高溫度高達(dá)110℃。為了避免軸承溫度過高導(dǎo)致軸承燒蝕或粘瓦事故的發(fā)生，船方加強(qiáng)值班巡視檢測(cè)各軸承溫度，當(dāng)溫度超過90℃，一般主動(dòng)采取主機(jī)降速措施后，使軸承溫度下降至60℃，平穩(wěn)運(yùn)行一段時(shí)間后再次提高主機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行，提高轉(zhuǎn)速運(yùn)行一段時(shí)間后通過巡檢檢測(cè)各軸承溫度發(fā)現(xiàn)原來出現(xiàn)高溫的軸承溫升不大，而其他原來軸承溫度正常的反而出現(xiàn)溫升加快甚至高溫狀況。經(jīng)過多次觀察使用，軸系軸承溫度總是出現(xiàn)如此無規(guī)律的變化，為了揭示造成該問題的原因，現(xiàn)對(duì)該現(xiàn)象可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行系統(tǒng)分析。

3.推進(jìn)裝置軸系軸承高溫的原因分析

該輪軸系由前一根短軸、兩根中間軸和后一根短軸組成，中間軸承多達(dá)10道，軸承潤滑方式為油脂潤滑，通過系統(tǒng)梳理分析，筆者認(rèn)為Z型推進(jìn)裝置軸系軸承高溫的原因是多方面的，參考過往研究可能存在的原因具體有：①水下對(duì)中時(shí)，軸系對(duì)中沒有按照廠家要求進(jìn)行，各對(duì)中數(shù)據(jù)超出廠家允許范圍，造成各中間軸承負(fù)荷不均及軸承偏心；②各中間軸承的座架強(qiáng)度不夠，隨著負(fù)荷的變化，產(chǎn)生大的振動(dòng)，造成軸中心線偏離；③航行試驗(yàn)壓載不合理，壓載后船體存在大的扭曲變形，從而導(dǎo)致軸系中心線發(fā)生變化；④軸承采用油潤滑，漏加油、過量加油或添加的油牌號(hào)不正確；⑤軸承負(fù)荷過大，隨著主機(jī)負(fù)荷的增加，各軸承溫度升高，溫度升高造成徑向游隙變小，徑向游隙變小反之又加劇溫度上升；⑥船體受外力沖擊或擱淺，造成船體變形導(dǎo)致軸線不正而導(dǎo)致軸承磨損異常；⑦多年運(yùn)行后軸承因保養(yǎng)不善導(dǎo)致了磨損、裂紋等損傷。通過以上原因分析，進(jìn)行調(diào)閱資料、詢問等方式逐一排查，排除了①②③⑤可能性，初步認(rèn)為造成本次軸承溫度高的原因主要是：

圖2

圖3

（1）該輪曾經(jīng)出現(xiàn)船舶擱淺事件，因此本次軸承高溫有可能因船體擱淺導(dǎo)致船舶變形，從而引起軸系不正造成軸承高溫。

（2）該輪表示對(duì)適量添加軸承潤滑油脂以滿足滑油需要難于把握，因此也有可能是該因素導(dǎo)致的軸承高溫。但排除了使用油牌號(hào)不正確問題。

（3）可能出現(xiàn)軸承磨損或裂紋造成了軸承外套與軸承座發(fā)生滑移運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的高溫。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證初步判斷的可能原因，組織進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢查測(cè)量分析。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)拆解發(fā)現(xiàn)，左軸系第2道和右軸系第4道的軸承外套與軸承座發(fā)生滑移運(yùn)動(dòng)，軸承座內(nèi)孔有明顯燒損痕跡、磨損嚴(yán)重。如圖1、2、3所示。

圖1

為了進(jìn)一步檢查確認(rèn)軸承座與軸中心偏差以及軸承間隙的技術(shù)指標(biāo)情況，進(jìn)行了測(cè)量，測(cè)量結(jié)果具體見表1。

表1 技術(shù)指標(biāo)測(cè)量結(jié)果

通過現(xiàn)場(chǎng)檢查及測(cè)量結(jié)果分析，有些軸承座與軸中心偏差太大已經(jīng)超出了廠家安裝技術(shù)要求，因此初步判定認(rèn)為：軸線偏差、軸承外套與軸承座發(fā)生滑移運(yùn)動(dòng)是導(dǎo)致軸承高溫的主要原因，其根本原因是船舶擱淺導(dǎo)致船體變形引起軸線不正。主機(jī)輸出端短軸與主機(jī)高彈的軸線偏移和軸向間隙不良，引起左軸系第2道和右軸系第4道軸承承受過大推力，致使軸承外套緩慢滑移，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間帶隱患運(yùn)行導(dǎo)致軸承內(nèi)孔磨損不斷加大，導(dǎo)致問題進(jìn)一步擴(kuò)大。短軸后端兩根中間軸各軸承存在上下、左右軸線偏差，同樣引起第3道推力軸承和各道定向軸承受力不均，隨著運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間推移和磨合，出現(xiàn)高溫軸承游移不定現(xiàn)象。

此外，通過對(duì)該類軸承潤滑方式分析，初步判斷為：該類型軸承受油脂潤滑條件所限，船員適量添加軸承潤滑油脂以滿足滑油需要難于把握，容易出現(xiàn)因添加油脂過量或過少導(dǎo)致散熱不良引起軸承溫度高，這屬于先天性缺陷或技術(shù)操作性缺陷。經(jīng)過調(diào)研了解到目前國內(nèi)同類型船舶Z型推進(jìn)軸系使用該類潤滑方式的軸承也經(jīng)常出現(xiàn)不連續(xù)高溫現(xiàn)象，尤其像該輪軸系中間軸長(zhǎng)，軸承多達(dá)10道，軸系受船體、壓載、風(fēng)浪等客觀影響很大，更容易出現(xiàn)不連續(xù)高溫現(xiàn)象。

4.對(duì)策研究

根據(jù)檢查檢測(cè)結(jié)果和對(duì)推進(jìn)裝置軸系軸承高溫原因的系統(tǒng)分析，初步得出了2個(gè)判斷，下面研究相應(yīng)的解決對(duì)策。

（1）因該類型軸承受油脂潤滑條件所限，適量添加軸承潤滑油脂以滿足滑油需要難于把握，容易出現(xiàn)因添加油脂過量或過少導(dǎo)致散熱不良引起軸承溫度高。解決對(duì)策是：通過現(xiàn)場(chǎng)操作人員不斷反復(fù)地實(shí)踐、測(cè)量來獲取合適的潤滑油脂添加量經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)檢查巡視監(jiān)測(cè)工作，定期對(duì)潤滑油脂進(jìn)行質(zhì)量檢查或更換以確保油質(zhì)和良好潤滑散熱效果。

（2）該輪因船體變形引起軸系偏差導(dǎo)致軸承溫度高，需要對(duì)該輪軸系進(jìn)行重新調(diào)整和校驗(yàn)，要求調(diào)整后的技術(shù)參數(shù)要達(dá)到說明書初始安裝的要求。下面著重介紹本次軸系重新進(jìn)行校驗(yàn)和調(diào)整工藝?；竟に嚵鞒虨椋簼M足軸系校驗(yàn)和調(diào)整的施工條件→短軸拆解與校驗(yàn)（換軸承座測(cè)量軸承座與軸承間隙）→短軸調(diào)整與安裝→中間軸對(duì)中及調(diào)整→中間軸承的校驗(yàn)與調(diào)整→萬向節(jié)安裝與測(cè)量→加注潤滑油脂并固定軸承壓蓋→軸承座固定→試驗(yàn)（測(cè)量記錄各軸承溫度）→結(jié)束。具體工藝步驟簡(jiǎn)述如下：

1）軸系校驗(yàn)和調(diào)整的施工條件：①船舶在軸系校中其間應(yīng)停止敲打、強(qiáng)烈振動(dòng)作業(yè)并應(yīng)在無日光直接照射下進(jìn)行，最好在夜間進(jìn)行；②在軸系校中時(shí)應(yīng)調(diào)整船舶浮態(tài)，使船舶處于正浮狀態(tài)且左右無橫傾，海面風(fēng)平浪靜、潮流平穩(wěn)，船舶系纜應(yīng)保持松弛且不得靠泊其他船舶；③船尾吃水不少于螺旋槳直徑浸沒75%，并且在整個(gè)軸系校中數(shù)據(jù)測(cè)量期間，艏、艉吃水應(yīng)基本維持不變；④所有需要對(duì)中的軸應(yīng)調(diào)整到合適的位置并且使之處于自由狀態(tài)。

2）短軸拆解與校驗(yàn)：將主機(jī)高彈與短軸分解，短軸與中間軸之間的萬向節(jié)拆除，將左軸系第2道和右軸系第4道軸承換新；軸承與軸承座進(jìn)行測(cè)量記錄，分析軸承在軸承座內(nèi)狀態(tài)，調(diào)整軸承座與軸的垂直度，如出現(xiàn)軸承與軸承座配合間隙過盈量小，必須對(duì)軸承座哈弗平面進(jìn)行研磨，達(dá)到軸承在軸承座內(nèi)固定牢固。根據(jù)拆解情況來看各軸承壓蓋存在壓不緊軸承現(xiàn)象，軸線調(diào)整完成后對(duì)整個(gè)軸承座進(jìn)行壓鉛測(cè)量修復(fù)。

3）短軸調(diào)整與安裝：調(diào)整短軸與主機(jī)高彈對(duì)中，用磁座表測(cè)量短軸與主機(jī)輸出端偏移和曲折，用塞尺測(cè)量主機(jī)高彈間隙，調(diào)整至說明書安裝相關(guān)技術(shù)要求范圍內(nèi)，進(jìn)行軸承座固定〔按標(biāo)準(zhǔn)，軸承座與軸的打表測(cè)量值在0-0.15mm〕。磁座表安裝測(cè)量如圖4所示。

圖4

4）中間軸對(duì)中及調(diào)整：拆除萬向節(jié)后，制作1套專用工裝進(jìn)行中間軸的對(duì)中和調(diào)整，直至對(duì)中工具滿足說明書安裝相關(guān)技術(shù)要求。調(diào)整測(cè)量如圖5所示。

圖5

5）中間軸承的校驗(yàn)與調(diào)整：將軸承壓蓋拆掉，安裝專用工裝，將軸承壓緊在軸承座內(nèi)，把磁力表吸在軸上，表頭打在軸承套的端面上，對(duì)表至零位，旋轉(zhuǎn)軸半圈，并記錄數(shù)據(jù)，按標(biāo)準(zhǔn)值調(diào)整。各軸承座均需調(diào)整，將數(shù)據(jù)調(diào)整到最佳狀態(tài)，調(diào)整中間軸承座與軸的同心度，研磨調(diào)整墊塊以滿足技術(shù)要求。

6）萬向節(jié)安裝與測(cè)量：各道軸承調(diào)整至要求范圍內(nèi)并預(yù)固定后，安裝萬向節(jié)，并按照出廠說明書對(duì)所有萬向節(jié)進(jìn)行測(cè)量調(diào)整。

7）加注潤滑油脂并固定軸承壓蓋：添加適量軸承潤滑油脂以滿足滑油需要，盡可能避免因添加油脂過量或過少導(dǎo)致散熱不良，加注完畢后固定軸承蓋。這個(gè)步驟在試驗(yàn)過程中可能因加注滑油量問題引起軸承散熱效果不理想，因此可能需要反復(fù)試驗(yàn)實(shí)踐以獲取經(jīng)驗(yàn)。

8）軸承座固定：萬向節(jié)安裝完成后，一般靜態(tài)24h后對(duì)軸系對(duì)中情況進(jìn)行復(fù)核確認(rèn)無誤后，對(duì)軸承座進(jìn)行鉸孔固定。

9）試驗(yàn)：通過系泊試驗(yàn)和航行試驗(yàn)，測(cè)量記錄各軸承溫度以驗(yàn)證軸系校中效果，做好試驗(yàn)記錄。

10）結(jié)束：條件是軸系調(diào)整和校驗(yàn)后的技術(shù)參數(shù)要達(dá)到說明書初始安裝的要求，且船舶在各種負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)各軸承溫度保持在廠家說明書技術(shù)要求允許的范圍內(nèi)。

5.結(jié)束語

我們通過檢查分析、揭示了該推進(jìn)裝置軸系軸承溫度高的根本原因和先天缺陷，并研究相應(yīng)的解決對(duì)策。我們經(jīng)過實(shí)踐對(duì)該輪軸系進(jìn)行重新調(diào)整和校驗(yàn)，調(diào)整后的技術(shù)參數(shù)要達(dá)到說明書初始安裝的要求；同時(shí)通過現(xiàn)場(chǎng)操作人員不斷反復(fù)的實(shí)踐、測(cè)量來獲取合適的潤滑油脂添加量經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)檢查巡視監(jiān)測(cè)工作，定期對(duì)潤滑油脂進(jìn)行質(zhì)量檢查或更換以確保油質(zhì)和良好潤滑散熱效果，經(jīng)過嚴(yán)格的試驗(yàn)測(cè)量各軸承溫度均在合理的范圍內(nèi)，徹底解決了該軸系軸承高溫問題。