船艉軸油潤滑密封裝置國家標(biāo)準(zhǔn)的制訂及其實施效果

汪國君，鄭學(xué)貴

（1.東臺市海鵬船舶配件廠，江蘇東臺224220；2.渤海船舶職業(yè)學(xué)院，遼寧葫蘆島125105）

1 概述

目前，船舶設(shè)備50%以上依賴進(jìn)口，其中主要易耗配件有75%以上依賴進(jìn)口，國產(chǎn)化水平很低，船舶配套設(shè)備發(fā)展滯后，嚴(yán)重制約我國船舶工業(yè)的健康發(fā)展。若不盡快提升配套能力和水平，不僅會嚴(yán)重削弱我國造船業(yè)的國際競爭力，還會對船舶工業(yè)的產(chǎn)業(yè)安全構(gòu)成威脅。為提升我國船舶配套能力，以艉軸密封裝置為代表設(shè)備的國內(nèi)船舶配套廠家，對上世紀(jì)70年代從日本引進(jìn)的產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，經(jīng)過30多年來消化吸收再創(chuàng)造，形成了具有技術(shù)成熟、能滿足國內(nèi)各類船舶配套需求并能為國外大中型船舶配套的艉軸密封裝置。

船艉軸油潤滑密封裝置主要用來防止船體外水進(jìn)入艙內(nèi)，阻止艉管中潤滑油漏出船外。一般由徑向橡膠密封元件（磨擦偶件） 及其夾持定位部件組成。它是船舶動力裝置中一個重要部件，由于該密封裝置安裝于水線下，又在舷外工作，一旦發(fā)生故障，拆裝極為困難，問題嚴(yán)重時還將迫使船舶停航，進(jìn)塢或起坡才能對它進(jìn)行維修，影響到船舶的正常運(yùn)營，使企業(yè)蒙受重大損失。若該密封裝置密封一旦失效，將使艉軸管中大量潤滑油漏出，不但造成浪費，而且對周圍水域造成污染，影響生態(tài)環(huán)境，同時還會導(dǎo)致船外水侵入船艙內(nèi)，影響航行安全。隨著海洋防污染要求日益嚴(yán)格和船舶大型化、高速化及深水作業(yè)等所帶來的密封裝置損壞事故的不斷發(fā)生，有關(guān)各方對船艉軸油潤滑密封技術(shù)十分重視。

2 標(biāo)準(zhǔn)制訂過程

我國船艉軸油潤滑密封裝置目前主要依據(jù)國際海事組織（IMO） 《國際航行海船法定檢驗技術(shù)規(guī)則》和中國船級社《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》中的有關(guān)要求進(jìn)行設(shè)計、制造和檢驗。國內(nèi)各設(shè)計制造企業(yè)參照上述要求制訂了各自的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計和制造，形成了多方法、多型式、多標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)狀態(tài)，致使產(chǎn)品設(shè)計、制造和檢驗無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)可遵循，無法保證該產(chǎn)品的安全性和可靠性，從而影響國外船東對我國船艉軸油潤滑密封裝置的選用，同時也會給我國船舶配套設(shè)備市場的發(fā)展帶來影響。

國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會于2007年批準(zhǔn)了《船艉軸油潤滑密封裝置》國家標(biāo)準(zhǔn)的立項，要求達(dá)到：規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品成型、指標(biāo)可依、檢驗有據(jù)，對該類產(chǎn)品的設(shè)計、制造和檢驗具有重要意義。

為體現(xiàn)上述要求，參照中國船級社《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》的相關(guān)要求，國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T25017《船艉軸油潤滑密封裝置》編制了有關(guān)術(shù)語，提出了性能指標(biāo)、設(shè)計與結(jié)構(gòu)、試驗方法、檢驗規(guī)則、檢查與維護(hù)等內(nèi)容，適用于艉軸中心線與滿載水線距離不大于20 m，艉軸封套外徑的線速度不大于7 m/s的動力軸系艉軸油潤滑密封裝置的設(shè)計、制造和檢驗。

由于艉軸密封裝置是船舶軸系中一個非常重要的部件，它的工作環(huán)境惡劣，受力情況復(fù)雜，且遠(yuǎn)離人機(jī)監(jiān)控區(qū)域，是軸系中最薄弱的環(huán)節(jié)之一，為了減少潤滑油的漏損及其對海域的污染，確保其工作的可靠性，延長船舶進(jìn)塢的間隔期，提高船舶營運(yùn)率，國家標(biāo)準(zhǔn)對油潤滑密封裝置的材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計、潤滑冷卻方式及試驗方法等做了相應(yīng)規(guī)定。

該國家標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，將為廣大船東、設(shè)計單位、船廠和檢驗機(jī)構(gòu)的選用、檢驗提供統(tǒng)一依據(jù)，不但滿足我國造船業(yè)迅速發(fā)展的需求，而且為國際貿(mào)易和技術(shù)交流提供了良好的條件。

3 標(biāo)準(zhǔn)解決的主要難點

3.1 標(biāo)準(zhǔn)解決了密封裝置散熱和油箱低位提示的問題

橡膠密封圈唇口與艉軸護(hù)套接觸處，線速度為2～7 m/s，在工作時其接觸面將產(chǎn)生高溫，加上船舶連續(xù)工作的運(yùn)行方式，零件更換極不方便，為保證運(yùn)行可靠，延長其使用壽命，對艉軸密封偶件接觸處施以必要的潤滑冷卻液是非常重要的。由于前密封裝置位于機(jī)艙內(nèi)，距離船體較遠(yuǎn)，裝置內(nèi)腔密封圈運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量只能靠循環(huán)管內(nèi)的油循環(huán)帶走進(jìn)行散熱，為了增強(qiáng)散熱效果，在前密封裝置的內(nèi)腔設(shè)置了一只循環(huán)器，當(dāng)艉軸轉(zhuǎn)動時，前密封裝置內(nèi)油腔中的滑油按一定方向循環(huán)，流向油箱外油管進(jìn)行有效散熱，同時由于艉軸的旋轉(zhuǎn)，密封裝置密封圈與軸護(hù)套接觸面也需要供給油潤滑，前密封裝置內(nèi)腔滑油將有一定量的損耗，為防止油腔油位過低，在前密封裝置殼體外循環(huán)油箱內(nèi)設(shè)置低油位報警裝置。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)防止了網(wǎng)繩纏繞

為了減少江海中網(wǎng)繩纏繞航行中船舶后密封裝置的機(jī)會，在后密封裝置中設(shè)置的所有緊固件、螺塞等末端均采用埋入方式置于殼體內(nèi)，盡量減少邊緣凸出，減少網(wǎng)繩纏繞機(jī)率。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)確定了艉軸油潤滑密封裝置的泄漏量

密封裝置泄漏量是衡量密封性能的重要指標(biāo)，艉軸油潤滑密封裝置因工作環(huán)境惡劣，其漏油率相對于陸用動力裝置略高。通過對密封裝置臺架測試，并考慮在實際使用時其密封性能受到外界條件的種種干擾，確定了允許泄漏量值。

3.4 標(biāo)準(zhǔn)確定了艉軸油潤滑密封裝置的耐磨性和水密性

耐磨性是衡量密封性能的另一重要指標(biāo)。密封裝置的唇形密封圈耐磨性以密封圈運(yùn)行100小時后磨損量的大小來衡量，由于橡膠唇形密封圈與軸護(hù)套形成了磨擦副，它的耐磨量與密封圈的徑向力、過盈量、唇口的接觸寬度、密封圈前后兩側(cè)面的壓差以及軸護(hù)套的表面粗糙度有關(guān)，經(jīng)100小時運(yùn)轉(zhuǎn)檢測磨耗量為0.018 mm，因此確定唇形密封圈運(yùn)行100小時后磨損量在0.02 mm內(nèi)是合理的，實際運(yùn)行效果也較好。此數(shù)據(jù)亦符合機(jī)械密封技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)。

隨著船舶載重噸位的變化，水線下的艉軸密封裝置承受的壓力也在不斷變化，同時對殼體耐壓強(qiáng)度也提出了要求，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定殼體耐壓強(qiáng)度在0.3 MPa壓力下檢驗不得滲漏，與中國船級社《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》中試驗壓力為工作壓力1.5倍的要求是一致的。

4 標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)新點

4.1 首次統(tǒng)一了國內(nèi)船艉軸油潤滑密封裝置的設(shè)計、制造和檢驗標(biāo)準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)在滿足國際海事組織《國際航行海船法定檢驗技術(shù)規(guī)則》和中國船級社《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》中有關(guān)要求的基礎(chǔ)上，對國內(nèi)外使用中的艉軸油潤滑密封裝置的結(jié)構(gòu)型式設(shè)計要求進(jìn)行了歸納、整理、總結(jié)，結(jié)合實際，大膽創(chuàng)新。首次系統(tǒng)、詳細(xì)地規(guī)定了艉軸油潤滑密封裝置的性能、設(shè)計與結(jié)構(gòu)及檢驗要求，給國內(nèi)艉軸油潤滑密封裝置的設(shè)計、制造與檢驗提供了一個統(tǒng)一依據(jù)。

4.2 設(shè)定了艉軸油潤滑密封裝置適用范圍

一般說，大中型船舶艉軸中心線與滿載水線距離在8～12 m左右，小型船舶艉軸中心線與滿載水線距離在5～8 m，特大型船舶艉軸中心線與滿載水線距離在15～18 m左右，很少超過20 m。如中心線處于20 m的位置，艉軸管承受壓力在0.2 MPa左右，此位置軸護(hù)套的直徑為1 000 mm，轉(zhuǎn)速為200 r／min（極限狀態(tài)），則此時的艉軸護(hù)套外的線速度為5.7 m／s；如果是小型快挺艉軸轉(zhuǎn)速1 200 r／min，艉軸護(hù)套直徑為200 mm（理想狀態(tài)），轉(zhuǎn)速也不超過6.9 m／s，因此本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定艉軸襯套外徑線速度不大于7 m/s的工作范圍是切實可行的。

4.3 詳細(xì)規(guī)定了艉軸油潤滑密封裝置結(jié)構(gòu)型式

標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)安裝位置的不同分為前密封裝置和后密封裝置兩種。前密封裝置安裝在機(jī)艙內(nèi)，位于艉軸管艏端；后密封裝置安裝在船體外水線下，位于艉軸管艉端。前、后密封裝置一起形成一個密閉油腔，防止艉軸管潤滑油的滲出以及船外水的流入。前密封裝置由兩道唇形橡膠密封組成，它們被置于密封座中依靠其唇與轉(zhuǎn)軸間的接觸面進(jìn)行阻油和防漏。

后密封裝置按功能分為4種類型：防沙型、擋物型、防漁網(wǎng)型和擋物防漁網(wǎng)型，主要考慮江海中有泥沙以及廢棄的網(wǎng)繩通過螺旋槳周圍纏繞到密封裝置中引起密封裝置失效。

4.4 規(guī)范了油潤滑密封裝置材料的選用范圍

由于艉軸油潤滑密封裝置工作環(huán)境惡劣，為減少潤滑油漏損及其對海域的污染，確保其工作的可靠性，延長船舶進(jìn)塢的間隔期，提高船舶營運(yùn)率，標(biāo)準(zhǔn)對艉軸油潤滑艉軸密封裝置材料作了如下規(guī)定：當(dāng)艉軸襯套線速度≤5 m/s時，磨擦副材料選用丁晴橡膠和45#鋼表面鍍鉻相配匹；當(dāng)艉軸襯套線速度＞5 m/s時，磨擦副材料選用氟橡膠和不銹鋼相配匹，這樣配匹磨擦小，而且能減少船舶的動力消耗；由于后密封裝置長期浸泡在水中，受到海水的腐蝕或在其工作時受到內(nèi)河水中的泥沙磨損，其殼體選用了防腐耐磨性較好的有色金屬為主體材料；對于前密封裝置，由于位于機(jī)艙內(nèi)，主要任務(wù)是封油，使油不致浸入船內(nèi)，其殼體選用了以碳素鋼或鑄鐵為主體的材料。

5 標(biāo)準(zhǔn)實施產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)和社會效益

國家標(biāo)準(zhǔn)《船艉軸油潤滑密封裝置》發(fā)布實施后，規(guī)范了油潤滑密封裝置的設(shè)計、制造、檢驗和使用，促進(jìn)艉軸油潤滑密封裝置產(chǎn)品的生產(chǎn)專業(yè)化、規(guī)?；档蜕a(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)船舶配套產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。據(jù)三年來生產(chǎn)廠家的不完全統(tǒng)計，供出口船舶配套的艉軸油潤滑密封裝置每年至少800臺套，創(chuàng)匯1.5億元，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

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