HPSD410-00型艉軸軸密封裝置故障分析及管理要點

陳龍殿

摘要：某輪使用的HPSDA410-00型水潤滑艉軸密封裝置，因漏水嚴(yán)重，然后調(diào)整間隙后運行，端密封蓋發(fā)燙，經(jīng)過多次調(diào)整后發(fā)燙漏水消除，通過這次故障，查清了原因，制定了管理措施，避免類似故障再次發(fā)生。

Abstract： In a shipping vessel，the HPSD410-00 stern shaft seal device did’t work properly? because of badly water-leakage. Hot end sealing gland. The problem was solved by checking up causes through analysis and correct management was made in accordance.

關(guān)鍵詞：艉軸密封裝置;漏水發(fā)燙故障;原因分析;管理措施

Key words： stern shaft seal device;failure on water-leakage;hot gland;cause analysis;correct management

中圖分類號：U672? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?   文章編號：1674-957X（2021）23-0191-02

1? HPSD410-00型艉軸密封裝置結(jié)構(gòu)與原理

如圖（圖1）所示，HPSD410-00 型艉軸密封裝置總成（本體、氣胎）密封總成（密封圈、襯套、夾環(huán)、端蓋）水、氣控制系統(tǒng)三大部分組成。

本裝置通過水壓及橡膠密封圈動環(huán)與端密封蓋端面靜環(huán)最佳過盈起到密封效果，同時通過最佳過盈運轉(zhuǎn)中，在水封圈唇口形成最佳水膜，達(dá)到密封、隔離海水的目的。具體密封作用分為：端面密封、軸向密封、徑向密封。

端面密封——端密封蓋，它由內(nèi)圈是密封工作面即靜環(huán)面，外圈是安裝面，有螺栓孔和定位塊與殼體緊固和定位，有0型圈20封住艉軸管，防止舷外水從密封壓蓋與軸封裝置殼體之間進(jìn)入機(jī)艙。

軸向密封——橡膠密封圈5套緊在襯套3上，環(huán)狀螺旋彈簧均勻徑向力將密封環(huán)無唇邊一端箍筋在軸套上，防止舷外水經(jīng)過密封圈端密封蓋漏入機(jī)艙;襯套套在軸上軸向密封在夾環(huán)處靠O型圈14進(jìn)行密封。

徑向密封——密封圈5有兩道狹窄的唇邊，腰部較長彈性和跟隨性好，密封圈的外部有冷卻水，冷卻水壓力將密封環(huán)的兩道唇邊近似線接觸壓緊密封壓蓋4內(nèi)表面，防止舷外水從密封環(huán)的外圍進(jìn)入其內(nèi)側(cè)，再從密封壓蓋內(nèi)孔與艉軸之間進(jìn)入機(jī)艙。

在實際運行中，打開反沖擊海水控制閥，沖洗淤積沙泥，需要停機(jī)檢修時，可在機(jī)器停轉(zhuǎn)后，打開氣管19（圖1）充氣（0.2-0.6MPa），使氣胎箍緊艉軸，再對水密封裝置進(jìn)行檢查，調(diào)整或更換水密封圈，密封圈上開設(shè)小孔，用于保證密封唇邊的壓力平衡。

該密封裝置的特點是采用了滲氮的不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）作為靜環(huán)，以橡膠為基體的高分子材料作為動環(huán)組成一對硬/軟匹配的密封副。橡膠動力環(huán)邵氏硬度約為76度，其優(yōu)點是彈性好適應(yīng)性強(qiáng)，缺點是能承受的比壓小，耐高溫能力差，在含泥的淺水中工作時耐磨性差。在這里水的作用非常大，具體總結(jié)出來四點：①密封，壓緊密封圈9（圖1），使其唇邊壓緊壓蓋4（圖1）;②潤滑密封環(huán)唇邊與壓蓋，減少磨損;③冷卻密封環(huán)唇邊與壓蓋，降低溫度;④清潔帶走密封裝置內(nèi)的磨屑和泥沙。

2? 故障現(xiàn)象

船舶在運行當(dāng)中巡班發(fā)現(xiàn)艉管端面處漏水，隨停車檢查發(fā)現(xiàn)密封裝置軸套固定在夾環(huán)上螺栓松掉三只，隨上緊三只，此時漏水問題解決，低速運行正常后，加車到正常速度，發(fā)現(xiàn)端面高溫，眼看著溫度朝上升，用紅外線點溫計測量顯示到65℃時，隨立即停車，調(diào)整密封裝置軸套位置，檢查端面動環(huán)和靜環(huán)表面情況，裝復(fù)調(diào)整好后，進(jìn)行倒車。再運行，再高溫，反反復(fù)復(fù)三次，最后溫度穩(wěn)定在合理范圍。

3? 原因分析

該型密封裝置設(shè)計泄露量為平均300ml/h，符合GJB? 2479-1997《艦船艉軸管密封裝置通用規(guī)范》要求。一般的情況下引起漏水有如下幾個方面的原因：

①船舶長時間拋錨在泥沙含量較大區(qū)域，且涌浪較大，橡膠動環(huán)不抗泥沙磨損，異常磨損造成泄露;②不排除密封裝置供水不足或不供水，常見的情況有管路、閥件堵塞，或工作時忘了打開供水閥，使相對摩擦的動、靜環(huán)端面得不到潤滑和冷卻，造成動環(huán)端面燒損而漏水;③由于橡皮動環(huán)與端面靜環(huán)是靠水冷卻和潤滑的，從溫度高水域到溫度低的水域，因橡皮熱脹冷縮系數(shù)較大，到達(dá)冷水水域漏水量肯定會增大很多，也許漏水量大到船上管理人員無法接受的程度;④因船舶航行過程中艉軸縱向橫向振動，靠、離碼頭或拋錨、起錨艉軸縱向串動從而導(dǎo)致端面螺栓或者軸套固定夾環(huán)螺栓松動，結(jié)果是配合面失去過盈配合了，漏水就會很嚴(yán)重了。很明顯從船上故障現(xiàn)象及排除過程來看，導(dǎo)致漏水屬于最后一種原因。

4? 管理及改進(jìn)

4.1 管理

①水壓的管理：船舶在行駛和換向過程中，艉軸徑向間隙，推力軸承軸向間隙，螺旋槳推力等不斷改變，密封元件只有橡皮密封圈的唇邊動環(huán)和端面靜環(huán)是相對運動的，其它的密封元件是相對靜止的，因此在安裝的時候唇邊與端面預(yù)設(shè)置有一定的過盈量，所以在船舶運行過程中一旦缺水或者水流通量不足，就會反應(yīng)在端面和密封裝置外殼高溫即軸承高溫，如果發(fā)現(xiàn)不及時，一直高溫運行，溫度超過高分子最高上限104℃，很短的時間高分子就會燒蝕，這會導(dǎo)致艉軸跳動厲害，船舶抖動，主機(jī)負(fù)荷變化明顯，此時機(jī)艙人員發(fā)現(xiàn)后會立即降速停車，但為時已晚，停車后，高分子經(jīng)過冷卻后，會死死抱住軸，船舶再也開不起來了，這樣的后果是船東難以承受的，現(xiàn)在航運市場競爭異常激烈，進(jìn)塢維修消耗時間較長，維修備件所需費用較大，對船東來說都是致命的。所以船舶航行當(dāng)中，值班人員定期檢查水管壓力，壓力不能大也不能小，控制在0.12-0.15MPa才合適。

②溫度的控制：船舶行駛當(dāng)中，值班人員定期用紅外線溫度檢測儀測量溫度，使端面表面溫度控制在45℃以下。

③漏水量控制：在船舶航行當(dāng)中，使之控制在小于300ml/h漏水量，這樣有利于艉軸密封面潤滑冷卻。

④保護(hù)氣胎的管理：1）充氣壓力最大不超過0.6MPa，以免損壞;2）絕對不可在艉軸轉(zhuǎn)動時充氣;3）充氣后至放氣前，絕對不可再轉(zhuǎn)動艉軸;4）每年充氣一次，檢查漏泄情況。

4.2 改進(jìn)

那么對于這種密封裝置，船上管理人員怎樣才能避免這樣的事故發(fā)生呢？筆者認(rèn)為除了當(dāng)班認(rèn)真負(fù)責(zé)，加強(qiáng)巡視檢查，做到及時發(fā)現(xiàn)及時處理以外，硬件設(shè)施必須配備：

①專為艉軸配備一個溫控器，傳感器采集探頭就設(shè)在端面上，溫控器高溫報警輸出無源開關(guān)量，接到主機(jī)報警控制系統(tǒng)，報警延遲降速，同時溫控器面板時刻顯示溫度變化量，便于平時巡回檢查查看對比。

②雙水路供給，增加一路輔海水泵供水系統(tǒng)。一般的情況下，機(jī)艙供水由主機(jī)海水泵供應(yīng)，這有個弊端，當(dāng)主機(jī)不用時，主機(jī)海水泵停止或者有的船主機(jī)淡水冷卻器溫控器自動不好用，在主機(jī)機(jī)動航行時用間隔啟停海水泵來控制主機(jī)缸套水溫度，水泵停止時，外面海水壓力大就會在涌浪的影響下，外面的海水在軸承冷卻水腔會形成渦流，含有泥沙的海水沉淀在軸承槽溝里，若是海水泵再開時沖刷不掉，加速磨損軸套與高分子軸承和密封圈唇邊與端面之間配合面。

③增加水濾器，在正常使用水路增加一只水濾器，旁加一根海水管并同時帶有一只截止閥，這樣船舶運行時濾器臟堵，需要清洗濾器時，旁通閥打開，濾器前后的閥關(guān)掉，就可以清洗濾器了。增加濾器是凈化海水唯一途徑，這樣能確保海水純凈性。

④出水管加一只壓力監(jiān)控器，時刻監(jiān)控水管水壓小于等于0.12-0.15MPa，壓力低于0.12MPa或高于0.15MPa會報警，報警連接機(jī)艙通用報警上。若壓力低或者過低甚至為零（無冷卻水），則導(dǎo)致端面和高分軸承溫，摩擦副磨損損壞，軸承損壞。若冷卻水壓力過高，則密封環(huán)唇邊對壓蓋壓得太緊，加劇密封環(huán)唇邊磨損以致其損壞失效。

經(jīng)過以上的措施，就能夠保證艉軸潤滑腔始終一直保持相對干凈的壓力又符合要求的海水潤滑，同時時刻監(jiān)視溫度壓力變化，若是超出設(shè)定的限制范圍，立即輸出報警。大大延長艉軸軸承使用壽命，最大限度保證船舶安全運營。

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