淺談長軸系主推進系統(tǒng)安裝風(fēng)險分析

鄭青松 周劍光

上海振華重工（集團）股份有限公司，上海 200125

近年來，隨著我國造船水平的提升，原本僅在國外大型船廠建造的長軸系類工程船舶，在國內(nèi)也陸續(xù)開工，由于經(jīng)驗缺乏，精度控制意識不強，不少船廠在首次建造過程中付出了較為承重的代價，造成二次返工，不僅影響工期，還浪費不必要的成本。

筆者曾主持建造過多艘此類型船舶，熟悉此類船舶控制關(guān)鍵點，以上海船舶設(shè)計研究院設(shè)計的TUNA-A80船型為例，前后兩條船數(shù)據(jù)進行對比，現(xiàn)身說法，探討長軸系安裝風(fēng)險及應(yīng)對措施。

1 前期控制和數(shù)據(jù)測量

船舶下水后，軸系對中，齒輪箱及中間軸承底座已固定，螺栓扭力上緊并報驗，軸承負(fù)荷頂升已報驗并得到廠家認(rèn)可，主機與齒輪箱對中完成，報驗完成。軸系對中結(jié)束后發(fā)現(xiàn)齒輪箱、軸發(fā)、對外消防泵、主機墊塊厚度與圖紙一號船數(shù)據(jù)偏差較小，二號船墊塊厚度與理論值相比存在較大偏差，在精拉線時已發(fā)現(xiàn)墊塊厚度需加厚。

二號船具體數(shù)據(jù)如表1。

表1 二號船墊塊厚度與理論值具體數(shù)據(jù)（mm）

2 主推進系統(tǒng)墊塊厚度偏差原因分析

墊塊最終厚度與精拉線測量預(yù)估厚度偏差較小，與理論值偏差較大，通過測量數(shù)據(jù)值表明：左右舷整個軸系墊塊增加厚度船艉較薄，船頭較厚，由此可認(rèn)為結(jié)構(gòu)在粗拉線和精拉線期間存在變化，且左右也存在一定差異。

通過項目組工藝、技術(shù)、質(zhì)檢、施工人員進行過程總結(jié)，分析原因如下：

施工方案制定表示，主推進系統(tǒng)所有設(shè)備底座安裝當(dāng)初考慮船體內(nèi)施工空間狹小，主機、齒輪箱等設(shè)備無法抬升預(yù)留足夠修割、焊接空間的特點，基座安裝是粗拉線后、主機/齒輪箱吊裝前進行修割、焊接。而實際精拉線與粗拉線船體狀態(tài)相差很大是造成墊塊厚度數(shù)據(jù)變化主要原因。項目初期對船體粗拉線后的變形認(rèn)識和了解不夠充分，施工過程中沒有重視粗拉線的狀態(tài)要求。

主機、齒輪箱、軸發(fā)、中間軸承，對外消防泵等設(shè)備底座焊接時為粗拉線后即進行焊接，而此時主船體狀態(tài)為：主體外板結(jié)構(gòu)剛剛貫通，內(nèi)部大量強結(jié)構(gòu)焊接工作并未結(jié)束，焊接產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形對軸系底座的影響沒有消除；上建、主機、齒輪箱，艉滾筒、鯊魚鉗等重量較大結(jié)構(gòu)和設(shè)備并未吊裝上船，大件對船體變形產(chǎn)生的影響并未消除；主甲板上鯊魚鉗、工藝孔及帶纜樁等沒有焊接結(jié)束，焊接變形對主船體結(jié)構(gòu)影響沒有消除；船體軸系區(qū)域內(nèi)艙室密性沒有試驗完畢。

以上幾條違反了軸系安裝工藝，在主機軸系布置區(qū)域內(nèi)，主甲板下（除主機等設(shè)備吊裝用503 板片分段）、機艙前艙壁至船艉所有船體結(jié)構(gòu)主要焊接工作已完成，火工矯正工作已結(jié)束，主機軸系布置區(qū)域內(nèi)艙室的密性試驗，報檢已驗收完畢。

主船體前后重量不一，對于三用工作船及油田守護船該類型船舶，尾部線型較大，尾部支撐拆除后在自由狀態(tài)下焊接應(yīng)力和自由釋放需要至少3d左右的過程，粗拉線拆除支撐后即開始，施工過早，尾部分段應(yīng)力沒有完全自由釋放。

此條違背了軸系安裝工藝，船體艉部區(qū)域內(nèi)的剛性支撐已拆除，艉部處于自由狀態(tài)，艉部呆木部位使用硬木墊牢固（此步驟影響下水后艉軸狀態(tài)，重點關(guān)注）和船體狀態(tài)應(yīng)正確，檢查理論線縱向偏差不得超過3mm，橫向偏差不得超過2mm，連續(xù)3d保持穩(wěn)定。

粗拉線時基座平面度及尺寸公差符合要求明確，但最終精拉線測量的基座平面度/尺寸與工藝文件中要求的±4mm有超差，未能符合軸系工藝中要求。

施工過程中軸系安裝流程和工藝紀(jì)律管理不嚴(yán)，現(xiàn)場施工人員沒有嚴(yán)格按照工藝技術(shù)文件施工。

設(shè)計在設(shè)計墊塊形式時未考慮長軸系特點，SKF墊塊的可調(diào)整范圍僅為±6mm，無法滿足長軸系實際調(diào)整范圍。

3 墊塊厚度偏差糾正措施

針對目前項目墊塊厚度與理論值偏差較大的問題，項目組聯(lián)合設(shè)計公司、主推進系統(tǒng)相關(guān)廠家，根據(jù)每個軸系的現(xiàn)狀，在滿足規(guī)范要求，廠家技術(shù)要求等前提下，根據(jù)SKF廠家給出的技術(shù)文件，討論制定了如下增加墊塊方案，具體尺寸如表2。

表2 增加墊塊方案尺寸（mm）

4 墊塊厚度對推進系統(tǒng)風(fēng)險分析

軸系安裝精度不足風(fēng)險。精拉線過程中嚴(yán)格按照工藝流程，軸系相對船體的位置嚴(yán)格滿足軸系安裝精度要求。

艉管軸承同心度超差的風(fēng)險，艉管環(huán)氧澆注后，采用瑞典進口同心度測量儀，對中艉管同心度進行復(fù)測，精度完全滿足工藝規(guī)范要求，最大偏差在0.08mm，優(yōu)于主推廠家要求的0.12mm要求。

艉管軸承間隙不足的風(fēng)險。艉管安裝后船廠對軸承內(nèi)孔和艉軸尺寸進行了復(fù)測，符合廠家要求，穿軸后船東船檢對軸承間隙進行了塞尺檢查，間隙數(shù)據(jù)得到了軸系廠家認(rèn)可。

墊塊厚度是否符合規(guī)范的風(fēng)險。SKF可調(diào)墊塊下增加固定墊塊后的設(shè)計公司出具修改單，船廠工藝技術(shù)部門修改工藝文件，重新發(fā)CCS船級社驗船師，現(xiàn)場報驗通過。

齒輪箱螺栓承受過大剪切力的風(fēng)險。墊塊加厚后為避免齒輪箱螺栓承受剪切力，在原有緊配螺栓的基礎(chǔ)上，按照設(shè)計圖紙增加了止推塊，避免了齒輪箱在承受推力和振動工作過程中螺栓承受剪切力。

墊塊加厚對主機底腳螺栓的風(fēng)險。墊塊加厚后對主機底腳螺栓強度的影響，經(jīng)過技術(shù)部門計算，符合要求。

墊塊加厚后對軸承溫度的產(chǎn)生的風(fēng)險。根據(jù)兩船頂升試驗報告，頂升負(fù)荷數(shù)據(jù)已獲得供貨廠家杭齒認(rèn)可，軸承負(fù)荷狀態(tài)良好。

墊塊加厚后對齒輪箱與主機對中風(fēng)險。對中數(shù)據(jù)嚴(yán)格按照廠家要求，對中數(shù)據(jù)見附件報告，已滿足主機、齒輪箱廠家計算對中數(shù)據(jù)要求。

總之，通過軸系性能方面的分析和設(shè)計公司及供應(yīng)商的認(rèn)可，能從根本上避免軸系的風(fēng)險。

5 后續(xù)在建項目避免措施

為避免后續(xù)再建項目出現(xiàn)同樣情況，降低墊塊加厚對整個軸承產(chǎn)生的風(fēng)險，應(yīng)注意以下事項：

嚴(yán)格遵守6500HP軸系安裝工藝紀(jì)律的要求，施工前工藝人員組織具體施工人員進行工藝技術(shù)文件交底。

嚴(yán)格按照工藝文件要求，粗拉線前，在主機軸系布置區(qū)域內(nèi)，主甲板下（除主機等設(shè)備吊裝用503 板片分段）、機艙前艙壁至船艉所有船體結(jié)構(gòu)主要焊接工作完成，火工矯正工作結(jié)束，主甲板鯊魚鉗、帶纜樁等大型焊接工作完畢、主機軸系布置區(qū)域內(nèi)艙室的密性試驗完畢。

尾部支撐拆除后在自由狀態(tài)下焊接應(yīng)力和自由釋放需要至少3d左右的過程，檢查船體狀態(tài)應(yīng)正確，檢查理論線縱向偏差不得超過3mm，橫向偏差不得超過2mm，連續(xù)3d保持穩(wěn)定。

尾部大型構(gòu)件及設(shè)備到位。中間軸預(yù)埋到位、艉部主要設(shè)備已安裝到位或等效壓載，包括艉滾筒、鯊魚鉗、舵機等設(shè)備，擋貨欄桿燒焊完，導(dǎo)流罩已經(jīng)預(yù)吊到位，施工期間不得有集中載荷的移動。

粗拉線時同樣需在晚上進行，避免振動相關(guān)的作業(yè)，避免施工過程中數(shù)據(jù)可重復(fù)性差，提高測量精度。

對于齒輪箱及主機底座制作及安裝，嚴(yán)格按照基座工藝文件公差要求進行報驗，控制裝配及焊接變形影響，滿足工藝文件平面度≤4mm，極限8mm的要求，面板與基線高度偏差≤3mm，如在定位焊接時超差，割除重新定位焊接。

6 結(jié)語

通過消化主推進各設(shè)備手冊安裝要求，提前做好船廠自身工藝，施工過程中嚴(yán)格把控，通過精度控制，可以有效防范長軸系類主推進系統(tǒng)安裝風(fēng)險，確保安裝一次性成功。