某39000DWT散貨船尾管后軸承損壞原因分析和預(yù)防措施

周俊雄

摘 ? ?要：本文通過某39 000 DWT散貨船在試航過程中尾管后軸承損壞及修復(fù)的案例，探討采用環(huán)保生物潤滑油軸承損壞的原因，提出預(yù)防措施，并在后續(xù)同系列船型中進行驗證，為相似類型的船舶軸系安裝調(diào)試和試航提供參考。

關(guān)鍵詞：尾管;后軸承 ;環(huán)?；?預(yù)防對策

中圖分類號：U664.21?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

Abstract： In this paper， through a case study of the damage and repair of the aft stern tube bearing of a certain 39000 DWT bulk carrier during the sea trial， the reasons for damage of the aft bearing using EAL （Environmentally Acceptable Lubricants） are analyzed and discussed， and the preventive measures are put forward， which are verified in the subsequent ship types of the same series to provide reference for the installation， debugging and sea trial of similar types of ship shafts.

Key words： Stern tube; Aft bearing; EAL; Preventive measures

1 ? ?前言

某39 000 DWT散貨船尾管軸承采用油潤滑?；诿绹h(huán)保署2013VGP第2部分2.2.9項的新增要求：所有船舶在油水界面上必須使用環(huán)保潤滑油，除非技術(shù)上不可行。某39 000 DWT散貨船尾管也使用環(huán)保潤滑油，但在試航階段出現(xiàn)尾管后軸承損壞現(xiàn)象，給船廠造成經(jīng)濟和名譽損失，引起了多方關(guān)注。因此，使用環(huán)保潤滑油時，如何預(yù)防尾管軸承高溫或損壞意義重大。本文通過該型船試航尾管后軸承損壞問題的案例，分析使用環(huán)保潤滑油后軸承損壞的原因，制定預(yù)防措施，并在后續(xù)同船型中進行驗證，為其它同類型船舶的軸系技術(shù)改進提供依據(jù)。

2 ? ?事件經(jīng)過

該輪于2015年5月進行航行試驗，慢速回轉(zhuǎn)過程中發(fā)現(xiàn)尾管后軸承溫度一直上升，之后進行半速前行打滿舵，出現(xiàn)后軸承溫度高報警（報警值設(shè)置為60℃）。十分鐘后后軸承溫度升至84℃，于是停車檢查：（1）塢內(nèi)及碼頭安裝軸系對中數(shù)據(jù)、稱重數(shù)據(jù)、軸承間隙數(shù)據(jù)等均正常;（2）更換備用溫度探頭，溫度顯示與主探頭一致，在接線盒直接讀取輸出電壓也均正常，排除了溫度探頭故障誤報警的可能;（3）重力油柜、前后密封油柜油位正常，開啟密封油及潤滑油泄放/取樣閥均有滑油流出，觀察船尾海面無油料泄漏痕跡，可判斷尾管后密封完好;（4）重新加滿油后，排空尾管冷卻水艙，進入艙內(nèi)、盤車，后軸承處有異響反轉(zhuǎn)時聲音更大;（5）全面稱重，尾管前軸承偏小。由此判斷尾管后軸承已經(jīng)損壞。

3 ? ?塢內(nèi)檢查測量

進塢后進行檢查測量：（1）檢查尾軸下沉量，確認尾軸下沉了0.3 mm;（2）尾軸拉出后對尾管后軸承進行檢查，發(fā)現(xiàn)軸承下部有長約800 mm左右的嚴重損傷，軸承內(nèi)部有大量巴氏合金粉末（見圖1）;（3）前軸承正常;（4）尾軸檢查發(fā)現(xiàn)在后軸承位置表面粘有許多巴氏合金，后進行拋光處理;（5）尾管內(nèi)未見明顯異物，附件安裝正常無松動;（6）尾管滑油送外化驗結(jié)果：水分含量0.139%;（7）尾管前后密封檢查正常;（8）后軸承壓出后，用激光幾何儀檢查尾管內(nèi)孔同心度，發(fā)現(xiàn)后軸承處后部上翹0.10 mm，次日重新測量，后軸承處后部上翹0.04 mm;（9）對尾管后軸承座、尾軸的軸承位進行磁粉探傷，結(jié)果合格。

4 ? ?修復(fù)措施及實施驗證

（1）修復(fù)措施

① 更換后尾管軸承;

② 尾管滑油在系泊試驗和調(diào)試磨合期間用礦物潤滑油，航行試驗正式報驗階段更換為環(huán)保潤滑油;

③ 尾管后軸承斜度數(shù)據(jù)由0.208改為0.13，以補償尾管內(nèi)孔同心度偏差，并取得主機廠家認可;

④ 軸系重新進行對中稱重，稱重時將尾管前軸承負荷往上限靠攏，調(diào)整至18～19 kN，以減輕后軸承負荷;

⑤ 為保險起見，尾管后密封換新;

⑥ 尾管滑油系統(tǒng)重新清潔和串洗;

⑦ 進行尾管同心度測量以作對比。

（2）修復(fù)措施驗證

① 對尾管后軸承加工尺寸測量，重點是斜度測量確認，加工數(shù)據(jù)符合圖紙要求;

② 尾管后軸承壓裝，壓裝前后用激光幾何測量儀測量同心度，均在控制范圍內(nèi);

③ 尾管內(nèi)銅管密性報驗/滑油管系串油檢驗，均符合要求;

④ 尾管清潔檢查、穿尾軸前對尾軸表面最后檢查、穿尾軸及尾軸間隙測量，后軸承間隙為上0.60、下0.13，均在控制范圍內(nèi);

⑤ 壓裝螺旋槳、吊裝中間軸、尾管滑油管系清潔裝復(fù)、加油前的尾管重力油柜清潔，報驗均合格;

⑥ 首尾密封的定位安裝、下沉量測量、將軍帽安裝，報驗過程順利，下沉量數(shù)據(jù)為上73.8、下73.75 ，符合要求;

⑦ 新的環(huán)保生物潤滑油取樣化驗，水含量及其它指標符合要求;

⑧ 壓油檢查首尾密封的密性、防繩罩的安裝定位及焊后報驗，均合格;

⑨ 出塢后調(diào)整壓載狀態(tài)，進行軸系對中稱重工作，數(shù)據(jù)發(fā)給MAN公司，確認合格;

⑩ 新加工的軸系連接螺栓尺寸報驗、轉(zhuǎn)鋼印及磁粉探傷、螺栓安裝，檢驗合格;

11 中間軸承下瓦拂配、活動墊片拂配、頂部間隙測量等，均報驗合格。

（3）系泊及試航驗證

主機進行系泊試驗，運轉(zhuǎn)4個半小時，觀察尾管軸承溫度均在33 ℃左右;6月下旬該輪進行第二次試航，主機磨合摸底階段采用礦物潤滑油，報驗階段更換為環(huán)保潤滑油，試航順利。在主機高負荷運轉(zhuǎn)過程中，尾管后軸承的溫度一直保持在46 ℃左右，符合要求，軸系運轉(zhuǎn)很平穩(wěn)，說明以上的修復(fù)處理措施是合理有效的。

5 ? ?故障原因分析

對于引起該問題的原因，相關(guān)技術(shù)人員進行了分析，產(chǎn)生的原因可能是：

（1）軸系校中問題

該船型為系列船，之前已建造交付同船型10艘以上，并沒有出現(xiàn)過軸系校中問題，查該船的軸系校中、軸承負荷數(shù)據(jù)也與之前的數(shù)據(jù)接近，都在軸系校中計算范圍內(nèi)，主機曲軸臂距差和撓度等也都在主機廠規(guī)范內(nèi)。所以該船軸系設(shè)計和安裝工藝應(yīng)該是可靠的，所以軸系校中問題應(yīng)該不是主要原因。

（2）環(huán)?；蛦栴}

根據(jù)相關(guān)資料，環(huán)?；驮?0 ℃下的粘度要比同溫度下的礦物滑油粘度低，在主機轉(zhuǎn)速低且磨合時間不長的情況下，尾軸與軸承間的油膜難以形成，導(dǎo)致尾軸與后軸承潤滑不良，再加上突然轉(zhuǎn)向和變速行駛，引起軸承從左右兩邊開始燒傷進而導(dǎo)致整個下部損壞。同期其它船廠也有因使用環(huán)?；投霈F(xiàn)尾管軸承高溫或損壞的相似案例，故推斷認為當軸承溫度升高后，環(huán)?；涂赡懿焕谳S承的潤滑，

（3）尾管變形問題

將損壞的軸承壓出后，經(jīng)測量尾管內(nèi)孔的同心度，發(fā)現(xiàn)后軸承座后部比前部上翹（0.10+0.04）/2 = 0.07 mm（兩次測量的平均值），后軸承處斜度變化了0.07/960 = 0.073X10-3rad。分析可能是在尾管的加工過程中同心度偏差上翹，由于當時加工后沒有再用激光儀進行同心度的測量，在加工軸承過程中也沒有對偏差進行補償，所以尾管后軸承壓裝后后軸承處的實際斜度由0.2X10-3rad（軸承廠家加工圖紙）變?yōu)?.2X10-3rad - 0.073X10-3rad = 0.127X10-3rad（軸承本身斜度并沒有變化）。試航時，尾軸和后軸承的轉(zhuǎn)角變?yōu)?.405X10-3rad（螺旋槳100%吃水，熱態(tài)條件下的理論值）- 0.127X10-3rad = 0.278 X10-3rad。此值雖在船級社要求的0.3X10-3rad的范圍內(nèi)，但由于尾軸和后軸承的轉(zhuǎn)角相對于原設(shè)計值（0.205X10-3rad）變大，可能會導(dǎo)致尾管后軸承后部局部比壓增大，尾軸與尾管后軸承之間的油膜難以形成，使軸承非正常磨損，最終導(dǎo)致尾管后軸承燒壞。

（4）操車打舵不當問題

根據(jù)當日出海情況，船慢速出港時只有小角度打舵，到錨地后進行羅經(jīng)消差時船一直在慢速回轉(zhuǎn)，此過程中已發(fā)現(xiàn)后軸承溫度一直上升，可能是因為尾軸與軸承未磨合好，油膜沒有完全形成引起軸承溫度升高，但未引起高度注意。問題出現(xiàn)在船半速（68 r/min）前行時，在此過程中曾打過滿舵并出現(xiàn)過6次臨界轉(zhuǎn)速報警，十分鐘后后軸承溫度迅速升至84 ℃，此時后軸承已經(jīng)燒傷損壞。在磨合時間不長、油膜難以完全形成的時候打滿舵，在臨界轉(zhuǎn)速下沒有快速越過該轉(zhuǎn)速區(qū)，導(dǎo)致軸系震動激烈，特別是在使用環(huán)?；偷那闆r下，短時間內(nèi)就會加快后軸承磨損，這可能也是此事件的原因之一。

6 ? ?預(yù)防對策

經(jīng)過以上的分析和對該問題的處理結(jié)果，特別是針對尾管使用環(huán)?；偷那闆r下，提出以下的預(yù)防措施，并在后續(xù)船舶的實踐中進行驗證。

（1）尾管滑油在系泊試驗和航行試驗主機調(diào)試階段使用礦物滑油，以便尾軸與軸承有足夠時間進行磨合;航行試驗正式報驗階段更換為環(huán)?；?，這樣可以使油溫不致于很高，尾軸與軸承間的油膜更容易建立，有利于尾軸與后軸承的潤滑。在更換環(huán)保滑油過程中，必須嚴格按照技術(shù)部門下發(fā)的更換程序進行。更換前，取新環(huán)?；偷挠蜆雍褪褂煤蟮牡V物滑油油樣，試航完畢后再取試驗后的環(huán)?；陀蜆?，三種油樣留底，必要時再作化驗對比;

（2）從后續(xù)船開始，尾管機加工完后，用激光幾何測量儀測量前后軸承位同心度，利用同心度定尾管安裝的上下方向。根據(jù)尾管同心度測量情況，再確定尾管后軸承的加工斜度。尾管在船塢定位對中完總體澆注環(huán)氧后（該尾管安裝形式為環(huán)氧澆注型），再一次復(fù)測前后軸承位同心度，為船舶下水軸系校中時提供參考;

（3）反饋設(shè)計部門使后續(xù)船改進軸系校中計算，相對提高尾管前軸承負荷，盡量降低后軸承負荷，以減輕后軸承的比壓;

（4）操車時注意主機轉(zhuǎn)速和航速狀態(tài)，盡量快速通過危險轉(zhuǎn)速區(qū)，在此過程中盡量不要打滿舵，也要避免打舵時變速。在尾軸與軸承未完全磨合時盡量用小舵角操舵;

（5）進一步搜集環(huán)?；偷南嚓P(guān)廠家和同行使用信息等，熟悉其使用特性，在應(yīng)用上要有足夠的理解，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

7 ? ?結(jié)果驗證

落實以上預(yù)防措施后，我司在后續(xù)的十幾艘船的試航中，均沒有出現(xiàn)過尾管軸承高溫的事例，尾管前后軸承溫度一般保持在38 ℃～45 ℃之間，軸與軸承運轉(zhuǎn)比較正常，尾管滑油系統(tǒng)運行也較穩(wěn)定，說明以上預(yù)防措施是有效并可推廣借鑒的。

參考文獻

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