某船艉軸密封裝置失效的處理措施

朱水雄

船舶艉軸密封裝置作為船舶推進(jìn)系統(tǒng)重要部件之一，具有隔絕船舶內(nèi)外和保證艉軸正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要作用。一旦失效，往往造成船舶進(jìn)水、設(shè)備損壞和環(huán)境污染等嚴(yán)重事故后果。

某船發(fā)生機(jī)艙進(jìn)水事故，大量進(jìn)水漫過(guò)輔機(jī)艙進(jìn)入主機(jī)艙，造成舵機(jī)、輔機(jī)海水泵等設(shè)備浸水損壞。而船舶艉軸密封裝置失效是造成機(jī)艙進(jìn)水的直接原因。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，為了減小機(jī)艙噪音，該船主機(jī)、齒輪箱墊塊采用了彈性墊塊（如圖1）。彈性墊塊的彈性模量比金屬小很多，在船舶運(yùn)行中，容易產(chǎn)生彈性變形。其次，該船采用的艉軸密封裝置與設(shè)計(jì)圖紙不符，設(shè)計(jì)圖紙使用SMB型艉軸密封裝置，實(shí)船采用SM型艉軸密封裝置。

SM型和SMB型艉軸密封裝置對(duì)比分析

SM型水潤(rùn)滑艉軸密封裝置，其軸向補(bǔ)償量為±1mm，主要密封部件包括固定夾緊環(huán)、襯套、壓蓋、端面密封圈和箍筋彈簧。該裝置端面密封圈安裝于襯套上，隨襯套轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)軸向密封，徑向密封通過(guò)端面密封圈與壓蓋的緊密接觸實(shí)現(xiàn)。密封圈與壓蓋端面摩擦環(huán)帶較窄，砂粒不易在環(huán)帶中存留，延長(zhǎng)了密封裝置在淺水水域的使用壽命。當(dāng)端面密封圈磨損失效后，該裝置可通過(guò)向氣胎內(nèi)充壓縮空氣實(shí)現(xiàn)臨時(shí)密封，更換備用端面密封圈。此方法無(wú)須將艉軸密封裝置從軸系上拆卸下來(lái)，大大降低了維修成本。

SMB型水潤(rùn)滑艉軸密封裝置，其軸向補(bǔ)償量為±3mm，主要密封部件包括靜環(huán)總成和動(dòng)環(huán)總成兩部分。靜環(huán)總成包括本體、氣胎和靜環(huán)等，動(dòng)環(huán)總成包括動(dòng)環(huán)、動(dòng)環(huán)座、襯套和固定夾緊環(huán)等。系泊狀態(tài)時(shí)，補(bǔ)償彈簧的預(yù)緊量使動(dòng)環(huán)與靜環(huán)緊密貼合，起到密封作用。船舶作業(yè)時(shí)，動(dòng)環(huán)隨艉軸轉(zhuǎn)動(dòng)，靜環(huán)固定在艉軸管上靜止不動(dòng)，動(dòng)環(huán)與靜環(huán)間相互摩擦，形成潤(rùn)滑水膜，實(shí)現(xiàn)密封作用。動(dòng)環(huán)采用氟橡膠材料，環(huán)帶較寬，耐磨性差。該船工作水域含泥沙量較大，顆粒物易造成動(dòng)環(huán)磨損，減少艉軸密封裝置的使用壽命。該裝置包括氣胎結(jié)構(gòu)，可通過(guò)充壓縮空氣實(shí)現(xiàn)臨時(shí)密封，用于艉軸密封裝置的緊急修理。

圖1 彈性墊塊

圖2 止推塊

軸系軸向位移量測(cè)量

該船主機(jī)額定轉(zhuǎn)速為2300轉(zhuǎn)/分，選取正、倒車工況下，0～2000轉(zhuǎn)區(qū)間進(jìn)行軸系位移量測(cè)量，每隔400轉(zhuǎn)記錄一組數(shù)據(jù)。每種轉(zhuǎn)速工況下運(yùn)行10分鐘，待百分表數(shù)值較穩(wěn)定后讀數(shù)（由于機(jī)械震動(dòng)，百分表難以完全穩(wěn)定），百分表置于齒輪箱后端。測(cè)量結(jié)果顯示，系泊狀態(tài)下，軸系無(wú)位移，隨著轉(zhuǎn)速的升高，軸系位移量逐漸增大。船舶正車時(shí)，2000轉(zhuǎn)/分工況下，軸系向艏部位移達(dá)到8.23mm。船舶倒車時(shí)，2000轉(zhuǎn)/分工況下，軸系向艉部位移7.16mm。船舶正常航行時(shí)，軸系位移量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了SM型艉軸密封裝置軸向補(bǔ)償值±1mm。

基于上述分析，確定該船主機(jī)、齒輪箱彈性墊塊選型錯(cuò)誤，是導(dǎo)致事故發(fā)生的主要原因。從船舶正車、倒車兩個(gè)方面考慮，艉軸密封裝置失效過(guò)程為：船舶倒車，軸系向艉部竄動(dòng)，艉軸密封裝置呈壓緊狀態(tài)，端面密封圈摩擦燒蝕嚴(yán)重，艉軸密封裝置失效；船舶正車，軸系向艏部竄動(dòng)，艉軸密封裝置呈脫開(kāi)狀態(tài)，船舶大量進(jìn)水。

處理措施

由于更換墊塊工程量大，經(jīng)濟(jì)成本高，不宜采用。結(jié)合事故原因分析，采用限制軸系軸向位移和更換SM型艉軸密封裝置為SMB型兩種措施，可有效解決艉軸密封裝置失效問(wèn)題。

由于軸系運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的推力主要由齒輪箱承受，故制定處理措施為在齒輪箱前后底座上設(shè)置4塊止推塊。止推塊主要由活動(dòng)塊、導(dǎo)向塊、固定塊、止推座和三角肘板組成（如圖2）。

齒輪箱安裝止推塊并更換SMB型艉軸密封裝置后，進(jìn)行試航試驗(yàn)。測(cè)量區(qū)間為正、倒車工況下0～2200轉(zhuǎn)，測(cè)量結(jié)果顯示，2200轉(zhuǎn)/分工況下，船舶正車時(shí)，軸系向艏部位移達(dá)到1.21mm；船舶倒車時(shí)，軸系向艉部位移1.4mm，均滿足SMB型艉軸密封裝置軸系補(bǔ)償量±3mm。試航試驗(yàn)，艉軸密封裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)異常。