船舶軸接地裝置故障原因分析及改進(jìn)對策

趙立震，殷志和

(1.南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司，江蘇南通 226005;2.青島北海船舶重工有限責(zé)任公司，山東青島 266520)

1 軸接地裝置概述

1.1 原理

軸系接地裝置的作用原理是使螺旋槳旋轉(zhuǎn)自身產(chǎn)生的電勢差傳給軸系，通過其與船體形成低電阻的回路，從而使雜散電流沿著槳葉安全地返回船體，以減小槳葉產(chǎn)生電火花和空泡腐蝕。

1.2 組成［1］

軸系接地裝置是由含銀石墨碳刷、固定碳刷的基座、開口滑環(huán)、夾具和監(jiān)視毫伏表等組成。其中含銀石墨碳刷、滑環(huán)等組件組成一個完整的平衡的電刷架，以確保碳刷在滑環(huán)軌道上平順運(yùn)行;用毫伏表監(jiān)視軸與船體之間的電位，來驗(yàn)證該系統(tǒng)的有效性;粗導(dǎo)線連接碳刷將電流導(dǎo)回船體。該裝置被安裝在靠近中間軸承的地方，其尺寸大小根據(jù)螺旋槳的直徑和回轉(zhuǎn)速度決定。

1.3 安裝要求

1)滑環(huán)的2個半圓安裝時的中心點(diǎn)必須在一點(diǎn)，且在2個半圓的配合處不能有明顯的缺口間隙，在徑向上不能有上下偏移。

2)固定含銀石墨碳刷基座的支架牢固，基座安裝在軸的切線方向，保證含銀石墨碳刷基座在軸系運(yùn)動時不會產(chǎn)生位置的偏移，從而保證含銀石墨碳刷的端面與滑環(huán)面之間實(shí)現(xiàn)面與面的全接觸。

2 故障調(diào)查

在船舶航行中，通過觀察毫伏表的讀數(shù)來監(jiān)測其運(yùn)行狀況，如果毫伏表的讀數(shù)高于50 mV或等于0，就必須及時檢查。

2.1 調(diào)查檢查方法

1)監(jiān)測毫伏表的讀數(shù)是否異常。

2)軸與船體之間的電阻是否小于許可值。

3)滑環(huán)軌道上是否存在油污。

4)滑環(huán)接口是否存在間隙和上下錯位。

5)檢查含銀石墨碳刷的消耗量，并檢查在基座中的自由度，確認(rèn)是否存在偏磨情況。

2.2 反饋結(jié)果

多船反饋的調(diào)查故障現(xiàn)象如表1所示。

表1 故障現(xiàn)象表

圖1 滑環(huán)接口處存在缺口間隙

圖2 兩碳刷磨損量不同

3 原因分析

3.1 監(jiān)測毫伏表讀數(shù)異常

1)船舶航行中，監(jiān)測毫伏表讀數(shù)大于50 mV。說明碳刷與滑環(huán)之間接觸電阻較大，碳刷的端面與滑環(huán)面之間存在污物或含銀石墨碳刷與滑環(huán)之間未充分接觸。

2)船舶航行中，監(jiān)測毫伏表讀數(shù)為0 mV。說明電路為斷路，屬接線端子松動或設(shè)備安裝錯誤。

3.2 含銀石墨碳刷消耗過快

1)滑環(huán)安裝不良，兩半圓的中心線偏移量偏大，而且接觸端面存在較大的缺口間隙，在軸帶動滑環(huán)旋轉(zhuǎn)時，會造成含銀石墨碳刷的跳動，銀石墨碳刷在該處被切割，使得含銀石墨碳刷的消耗速度大大加快，如圖1所示。

2)含銀石墨碳刷與滑環(huán)面之間壓力過大，也會產(chǎn)生消耗過快的情況。

3)含銀石墨碳刷的材質(zhì)問題，銀和石墨的配比不合理。比如碳刷中含石墨比例較小導(dǎo)致不耐磨，從而消耗過快，達(dá)不到規(guī)定的使用壽命。

3.3 含銀石墨碳刷消耗不均勻

1)含銀石墨碳刷的基座安裝不正確或基座的保護(hù)螺絲沒有上緊，使得運(yùn)動過程中基座位置偏離軸的切線方向，出現(xiàn)含銀石墨碳刷與滑環(huán)之間部分接觸 (出現(xiàn)間隙)，進(jìn)而出現(xiàn)偏磨，造成銀石墨碳刷不均勻消耗，如圖2所示。

2)固定含銀石墨碳刷基座的支架不牢固，稍稍用力即可使之晃動，從而使含銀石墨碳刷產(chǎn)生偏磨。

4 解決和改進(jìn)對策

4.1 安裝方面

1)若滑環(huán)錯位，需重新安裝滑環(huán)。

2)如果滑環(huán)搭口安裝間隙大，含銀石墨碳刷有被切割的跡象，則用含銀環(huán)氧樹脂或焊錫對滑環(huán)的搭扣間隙進(jìn)行修補(bǔ)填平。

3)若含銀石墨碳刷只是偏磨，則需對裝置的對中及安裝尺寸進(jìn)行調(diào)整。

4)確保均勻的力加在碳刷和滑環(huán)之間。調(diào)整彈簧對碳刷的壓緊力，從而使有害雜散電流安全平穩(wěn)地導(dǎo)回船體。

4.2 設(shè)備方面

1)改進(jìn)固定含銀石墨碳刷基座的支架，采用加強(qiáng)型支架。采用雙U型箍固定在角鋼上，使新支架更牢固。

2)采用合理配比的含銀石墨碳刷。高比例的銀提供低電阻，低比例的石墨用來承受摩擦和延長使用壽命。通常超過70%的銀和低于30%的石墨的配比能提供較好的導(dǎo)電性和耐磨性的組合。

4.3 其他方面

1)備用碳刷和基座支架。由于碳刷的使用壽命是有限的，需定期更換。推薦由船東自備或由廠家在供貨時提供一套含銀石墨碳刷和基座支架作為備品。

2)加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督指導(dǎo)和測試檢查。廠家技術(shù)人員對船廠安裝人員進(jìn)行現(xiàn)場服務(wù)指導(dǎo)，并把驗(yàn)收該安裝作為必要步驟編寫進(jìn)安裝工藝中，并予以實(shí)施。在船舶試航時，根據(jù)使用效果，嚴(yán)格按照安裝要求進(jìn)行調(diào)整，確保設(shè)備運(yùn)行良好。

3)提醒船員定期保養(yǎng)。提醒船員定期觀測毫伏表，對滑環(huán)和碳刷進(jìn)行檢查和清潔，確保無污物和油污，檢查彈簧壓緊程度和接線端子等。

5 實(shí)船驗(yàn)證

將解決和改進(jìn)對策應(yīng)用于實(shí)船后，經(jīng)檢驗(yàn)證明效果良好。

［1］徐亮.船舶軸接地裝置用于防蝕的方法［J］.武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011(3):21－25.