船舶軸接地裝置故障原因分析及改進對策

趙立震，殷志和

(1.南通中遠川崎船舶工程有限公司，江蘇南通 226005;2.青島北海船舶重工有限責任公司，山東青島 266520)

1 軸接地裝置概述

1.1 原理

軸系接地裝置的作用原理是使螺旋槳旋轉自身產生的電勢差傳給軸系，通過其與船體形成低電阻的回路，從而使雜散電流沿著槳葉安全地返回船體，以減小槳葉產生電火花和空泡腐蝕。

1.2 組成［1］

軸系接地裝置是由含銀石墨碳刷、固定碳刷的基座、開口滑環、夾具和監視毫伏表等組成。其中含銀石墨碳刷、滑環等組件組成一個完整的平衡的電刷架，以確保碳刷在滑環軌道上平順運行;用毫伏表監視軸與船體之間的電位，來驗證該系統的有效性;粗導線連接碳刷將電流導回船體。該裝置被安裝在靠近中間軸承的地方，其尺寸大小根據螺旋槳的直徑和回轉速度決定。

1.3 安裝要求

1)滑環的2個半圓安裝時的中心點必須在一點，且在2個半圓的配合處不能有明顯的缺口間隙，在徑向上不能有上下偏移。

2)固定含銀石墨碳刷基座的支架牢固，基座安裝在軸的切線方向，保證含銀石墨碳刷基座在軸系運動時不會產生位置的偏移，從而保證含銀石墨碳刷的端面與滑環面之間實現面與面的全接觸。

2 故障調查

在船舶航行中，通過觀察毫伏表的讀數來監測其運行狀況，如果毫伏表的讀數高于50 mV或等于0，就必須及時檢查。

2.1 調查檢查方法

1)監測毫伏表的讀數是否異常。

2)軸與船體之間的電阻是否小于許可值。

3)滑環軌道上是否存在油污。

4)滑環接口是否存在間隙和上下錯位。

5)檢查含銀石墨碳刷的消耗量，并檢查在基座中的自由度，確認是否存在偏磨情況。

2.2 反饋結果

多船反饋的調查故障現象如表1所示。

表1 故障現象表

圖1 滑環接口處存在缺口間隙

圖2 兩碳刷磨損量不同

3 原因分析

3.1 監測毫伏表讀數異常

1)船舶航行中，監測毫伏表讀數大于50 mV。說明碳刷與滑環之間接觸電阻較大，碳刷的端面與滑環面之間存在污物或含銀石墨碳刷與滑環之間未充分接觸。

2)船舶航行中，監測毫伏表讀數為0 mV。說明電路為斷路，屬接線端子松動或設備安裝錯誤。

3.2 含銀石墨碳刷消耗過快

1)滑環安裝不良，兩半圓的中心線偏移量偏大，而且接觸端面存在較大的缺口間隙，在軸帶動滑環旋轉時，會造成含銀石墨碳刷的跳動，銀石墨碳刷在該處被切割，使得含銀石墨碳刷的消耗速度大大加快，如圖1所示。

2)含銀石墨碳刷與滑環面之間壓力過大，也會產生消耗過快的情況。

3)含銀石墨碳刷的材質問題，銀和石墨的配比不合理。比如碳刷中含石墨比例較小導致不耐磨，從而消耗過快，達不到規定的使用壽命。

3.3 含銀石墨碳刷消耗不均勻

1)含銀石墨碳刷的基座安裝不正確或基座的保護螺絲沒有上緊，使得運動過程中基座位置偏離軸的切線方向，出現含銀石墨碳刷與滑環之間部分接觸 (出現間隙)，進而出現偏磨，造成銀石墨碳刷不均勻消耗，如圖2所示。

2)固定含銀石墨碳刷基座的支架不牢固，稍稍用力即可使之晃動，從而使含銀石墨碳刷產生偏磨。

4 解決和改進對策

4.1 安裝方面

1)若滑環錯位，需重新安裝滑環。

2)如果滑環搭口安裝間隙大，含銀石墨碳刷有被切割的跡象，則用含銀環氧樹脂或焊錫對滑環的搭扣間隙進行修補填平。

3)若含銀石墨碳刷只是偏磨，則需對裝置的對中及安裝尺寸進行調整。

4)確保均勻的力加在碳刷和滑環之間。調整彈簧對碳刷的壓緊力，從而使有害雜散電流安全平穩地導回船體。

4.2 設備方面

1)改進固定含銀石墨碳刷基座的支架，采用加強型支架。采用雙U型箍固定在角鋼上，使新支架更牢固。

2)采用合理配比的含銀石墨碳刷。高比例的銀提供低電阻，低比例的石墨用來承受摩擦和延長使用壽命。通常超過70%的銀和低于30%的石墨的配比能提供較好的導電性和耐磨性的組合。

4.3 其他方面

1)備用碳刷和基座支架。由于碳刷的使用壽命是有限的，需定期更換。推薦由船東自備或由廠家在供貨時提供一套含銀石墨碳刷和基座支架作為備品。

2)加強技術監督指導和測試檢查。廠家技術人員對船廠安裝人員進行現場服務指導，并把驗收該安裝作為必要步驟編寫進安裝工藝中，并予以實施。在船舶試航時，根據使用效果，嚴格按照安裝要求進行調整，確保設備運行良好。

3)提醒船員定期保養。提醒船員定期觀測毫伏表，對滑環和碳刷進行檢查和清潔，確保無污物和油污，檢查彈簧壓緊程度和接線端子等。

5 實船驗證

將解決和改進對策應用于實船后，經檢驗證明效果良好。

［1］徐亮.船舶軸接地裝置用于防蝕的方法［J］.武漢船舶職業技術學院學報，2011(3):21－25.