大軸接地的安裝探討

文/中海集運(yùn)造船科 陳躍泓

現(xiàn)代大型主機(jī)強(qiáng)化程度不斷提高，因而其工作條件變得更加惡劣，尤其是曲軸等一些重要部件。在船舶航行時(shí)發(fā)現(xiàn)，主機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，大軸與船體之間能產(chǎn)生電勢差。電勢差的產(chǎn)生使得曲軸軸頸與軸瓦易產(chǎn)生電腐蝕而影響其強(qiáng)度。由于軸與螺旋槳主要成分分別為鐵和銅，同時(shí)浸在海水中會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，加快螺旋槳的腐蝕。螺旋槳、軸、密封裝置等不同金屬在海水中的相對位置很近，再加上各種金屬在海水中的電勢有所不同，電勢低的金屬就會(huì)被電勢高的金屬腐蝕，同時(shí)產(chǎn)生電流。由于軸與船體之間出現(xiàn)了相對較大的電勢差，電流就會(huì)流向電阻相對較小的地方，如主機(jī)曲柄軸頸、軸套處，從而造成主機(jī)曲柄軸頸、軸套的電化學(xué)腐蝕，影響其工作強(qiáng)度和使用壽命。大軸接地裝置就是為了避免這種情況的產(chǎn)生而應(yīng)用在軸系電化防腐上，在主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸與船體之間形成的電勢差通過該裝置釋放并設(shè)法將艉軸的電位盡量與船體的電位相等，從而起到對艉軸的保護(hù)作用。

本文結(jié)合中海集運(yùn) 4 700TEU新建集裝箱船的大軸接地裝置安裝及在安裝過程中遇到的對地電壓偏高解決方案進(jìn)行探討。

4 700TEU集裝箱船選用的大軸接地裝置為荷蘭CORROSION & WATER CONTROL BV 公司的產(chǎn)品，其系統(tǒng)主要包含以下部件：銀環(huán)、碳刷以及必需的基座及電纜。下圖為大軸接地安裝圖。

開始時(shí)，基座采用 75mm角鋼，刷握與滑環(huán)的間隙在5mm左右，裝置安裝完畢后，在試航期間卻發(fā)現(xiàn)隨著主機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，大軸對地的電壓也一直隨著主機(jī)轉(zhuǎn)速的增大而增大，在主機(jī)全速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，對地電壓曾達(dá)到 175mV,已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出主機(jī)廠商的要求值。在要求船廠再次對本裝置的安裝處徹底清洗和去除油脂和污物并將刷握與滑環(huán)的間隙調(diào)整到 3mm后，電壓降到 45MV左右，效果仍不理想。經(jīng)仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn)，隨著主機(jī)的轉(zhuǎn)速不斷提高，船體艉部振動(dòng)也隨之加大，伴隨著安裝基座的振動(dòng)也加大，導(dǎo)致碳刷與軸之間的間距不斷在變化，無法達(dá)到一個(gè)較固定的恒值，造成了大軸對地電壓的不斷變化。隨后要求船廠對自制的基座加強(qiáng)，由槽鋼 100X48X5.3代替原角鐵75X75X10。經(jīng)過改進(jìn)，大軸對地電壓始終維持在30mV左右，完全滿足世界上二大主機(jī)生產(chǎn)廠商MAN B&W和WARTSILA的要求值50mV和100mV以下。下圖分別為船廠為大軸接地裝置配置改進(jìn)前和改進(jìn)后的基座圖。

通過對本裝置的安裝監(jiān)造及效用試驗(yàn)后，認(rèn)為今后在安裝此設(shè)備時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：

1.在選定滑環(huán)安裝位置后，艉軸表面需除銹和清除油污，其寬度大約為滑環(huán)寬度的150%左右。

2.滑環(huán)在對接過程中要使對接面保持平滑整齊。其對接面不能過盈，一般留1～2mm間隙，確?；h(huán)與軸表面完好接觸。在滑環(huán)兩邊的固定帶固定后，需用木質(zhì)鎚頭或橡皮鎚頭對滑環(huán)四周輕輕敲打，以使滑環(huán)與軸表面能緊緊相貼。在滑環(huán)安裝結(jié)束后，在接縫處需用銼刀修平，以保證碳刷在軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不至于被缺口所切割減少碳刷的使用壽命。另外，為了防止油水從滑環(huán)的兩側(cè)浸入滑環(huán)的內(nèi)表面。因此在滑環(huán)安裝結(jié)束后，兩側(cè)需用防水硅膠加以密封。

3.碳刷架在固定時(shí)應(yīng)使刷握與滑環(huán)間的間距保持在軸徑的3‰~ 6‰ ，一般控制在2～4mm之間。在安裝時(shí)可在滑環(huán)表面放一塊2～4mm的橡皮環(huán)后將刷架緊貼在其表面上，并保持刷架的法線與軸表面垂直。然后將刷架的固定鋼元燒焊在固定支架上。在刷架固定后即可將刷架與軸表面放置的橡皮墊拿去。

圖1 推進(jìn)軸接地安裝

4.接地電纜截面一般為50mm2左右。一端接在雙極碳刷架的接點(diǎn)上，另一端可固定在就近燒焊M12的鍍鋅螺栓上即可。

圖2 基座材質(zhì)由角鋼改為槽鋼

5.單極碳刷架的安裝方法應(yīng)與雙極接地的相同。但用以固定刷架的鋼元必須與刷架絕緣。否則無法測量軸的保護(hù)電位。

6.在軸接地裝置與監(jiān)視用的毫伏表之間可用一 2 x 1.5mm2的連接電纜。一端接在單個(gè)正極碳刷的接點(diǎn)上，另一端接在毫伏表的正極test按鈕上，毫伏表的負(fù)極可接在就近接地螺栓上。

7.如果監(jiān)視用的毫伏表上顯示數(shù)值大于 50mv時(shí)則要檢查碳刷與滑環(huán)接觸是否可靠，滑環(huán)表面是否清潔。一般認(rèn)為50mv是安全值。大于 50mv時(shí)即對艉軸運(yùn)轉(zhuǎn)存在危險(xiǎn)因素。

總的來說，對于大軸接地裝置的安裝，本文所歸納的七點(diǎn)注意點(diǎn)及安裝基座的抗震加強(qiáng)，經(jīng)過實(shí)踐證明此方案是行之有效的，完全能滿足要求，同時(shí)也希望通過與大家的不斷交流，在以后的工作中不斷改進(jìn)，更上一層樓。