3800DWT加油船貨油泵對中安裝及振動控制

摘 要：文章主要闡述了3800DWT加油船貨油泵在安裝階段的對中程序及船舶壓載狀態(tài)對于對中的影響；并分析了貨油泵通艙件座板在焊接過程中如何有效控制焊接變形量以減少對對中數(shù)據(jù)的影響；最后對貨油泵在動態(tài)情況下，各區(qū)域的振動數(shù)據(jù)進(jìn)行了測量并進(jìn)行相關(guān)分析以得出船體結(jié)構(gòu)局部強(qiáng)度是影響設(shè)備振動的一個重要因素。

關(guān)鍵詞：貨油泵；通艙件；對中；船體結(jié)構(gòu)；振動

引言

隨著航運(yùn)業(yè)的運(yùn)輸船舶不斷大型，中小型加油船的需求量也在逐漸增加，貨油泵作為加油船的核心裝備之一，一般安裝在獨(dú)立貨泵艙內(nèi)，這類貨油泵主要有臥式螺桿貨油泵或自吸離心泵，由安裝在機(jī)艙內(nèi)的電動機(jī)、柴油機(jī)或主機(jī)前端通過離合器、中間短軸、穿艙聯(lián)軸節(jié)等直接驅(qū)動；在建造過程中，如對安裝質(zhì)量不進(jìn)行嚴(yán)格控制，往往會出現(xiàn)貨油泵劇烈振動等現(xiàn)象。文章就一型3800DWT加油船貨油泵的軸系對中偏差和出現(xiàn)振動的現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)測與分析，查找原因，發(fā)現(xiàn)了船體結(jié)構(gòu)局部強(qiáng)度是引起其振動的重要原因，并提出了解決方案。

1 貨油泵軸系安裝對中偏差分析及控制

貨油泵的驅(qū)動方式：由主機(jī)前端通過離合器、中間短軸、穿艙聯(lián)軸節(jié)等直接驅(qū)動；主要設(shè)備有：主機(jī)前端、離合器、中間短軸、穿艙聯(lián)軸節(jié)及座板和貨油泵及基座。

3800DWT加油船貨油泵典型布置圖（如圖1）。

貨油泵對中條件：（1）艉軸、中間軸、齒輪箱、主機(jī)及離合器對中結(jié)束并滿足圖紙及規(guī)范要求；（2）中間軸承、齒輪箱、主機(jī)及離合器基座環(huán)氧墊塊澆注（鋼墊塊）安裝完整；設(shè)備的地腳螺栓安裝完整。

對中程序：以離合器輸出端法蘭為基準(zhǔn)，調(diào)整穿艙聯(lián)軸節(jié)后端法蘭與基準(zhǔn)法蘭之間的偏移值（外圓偏差）與曲折值（平面角度偏差），以及穿艙聯(lián)軸節(jié)前端法蘭與貨油泵法蘭之間的偏移值與曲折值。

在以上對中工作完成后，穿艙聯(lián)軸節(jié)座板的焊接是影響最終對中結(jié)果的重要因素。因此，如何控制焊接變形量是需要特別考慮的事情。一是焊接程序的制定，座板的焊接應(yīng)采取間斷對稱式焊接方式；二是焊接溫度的控制，不能連續(xù)長時間對座板進(jìn)行施焊，應(yīng)周期性地對座板進(jìn)行焊接，使座板及周邊溫度不至過高；三是監(jiān)控焊接過程中的對中數(shù)據(jù)，在焊接座板的過程中，應(yīng)根據(jù)對中數(shù)據(jù)的變化方向，及時調(diào)整焊接位置，通過焊接收縮力來抵消或是減少之前的焊接變形量；四是采取有效的焊接反變形措施，如增加卡碼頂絲等。3800DWT加油船的穿艙聯(lián)軸節(jié)座板采用通用工藝進(jìn)行焊接前后的對中數(shù)據(jù)如圖2、圖3所示。

從上面數(shù)據(jù)比較，即使在有效控制焊接過程及變形量的前提下，座板焊接前后對中數(shù)據(jù)出現(xiàn)了較大的偏差。經(jīng)過認(rèn)真分析、查找解決辦法，其原因及控制措施如下：（1）機(jī)艙前壁（FR30#）穿艙件位置的板厚不夠、加強(qiáng)結(jié)構(gòu)不夠。通常機(jī)艙前壁的板厚為8mm，座板反面壁上下各有一塊加強(qiáng)板。但實(shí)際情況是，穿艙件座板的厚度為40mm，壁板厚度為8mm，并且穿艙件及座板的重量達(dá)到了1噸左右；壁厚太薄及加強(qiáng)不夠?qū)е略谧搴附拥倪^程中，機(jī)艙前壁局部區(qū)域出現(xiàn)了整體式的扭曲變形。當(dāng)將穿艙件座板區(qū)域的壁板厚度從8mm增加到20mm，并將座板反面的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)做成箱體式的四邊形結(jié)構(gòu)形式后，焊接前后的數(shù)據(jù)沒有出現(xiàn)大的偏差。（2）機(jī)艙前壁穿艙件區(qū)域的壁板平面度不理想，使對中完成后，座板與壁板之間的間隙偏大，最大的地方出現(xiàn)了4mm的間隙。間隙太大，焊接收縮力有了自由釋放的空間，使得對中數(shù)據(jù)出現(xiàn)了很大的偏差。處理措施如下，在安裝座板前，先檢查平面度，若偏差過大，要進(jìn)行火工處理，使平面度小于1mm；由于機(jī)艙前壁與軸線的垂直度不夠，使得座板與壁板出現(xiàn)了傾斜角度，應(yīng)根據(jù)傾斜角度對座板加工，座板與壁板貼合的一面加工至相同傾斜角度。經(jīng)過機(jī)艙前壁的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)和平面度、垂直度的矯正，穿艙聯(lián)軸節(jié)座板再采用上述通用工藝進(jìn)行焊接，焊接前后的對中數(shù)據(jù)如圖4、圖5所示。

最終對中數(shù)據(jù)滿足工藝標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范要求，主機(jī)曲臂差滿足廠家及規(guī)范要求；然后，貨油泵基座進(jìn)行焊接工作。

2 貨油泵及穿艙件附件振動分析及控制

貨油泵在所有安裝程序完成后，在調(diào)試運(yùn)行過程中，貨油泵及穿艙件附件出現(xiàn)了較為明顯的振動，并隨著貨油泵負(fù)荷的逐漸提高，振動情況也有逐漸增強(qiáng)，且伴隨較大的噪音。通過分析得出如下結(jié)論：（1）貨油泵基座形式錯誤。貨油泵基座為分體式的兩個獨(dú)立基座，分體基座之間沒有額外的結(jié)構(gòu)，使其能相互支撐；（2）貨油泵僅采用單一的螺栓固定形式，沒有增加定位銷或是側(cè)推塊進(jìn)行加固；（3）貨油泵進(jìn)出口管采用剛性連接，管子法蘭與泵法蘭鎖緊時，產(chǎn)生對拉狀態(tài)，等同于對貨油泵及穿艙件施加了一個外力，使軸線出現(xiàn)扭曲從而產(chǎn)生振動。

為了解決振動問題，分別針對以上三點(diǎn)問題做出了解決方案。一是重新設(shè)計了貨油泵基座（見圖6），使其結(jié)構(gòu)性更強(qiáng)，并將基座結(jié)構(gòu)延伸至FR30#壁的前壁，使貨油泵基座與船體結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合，形成一個整體；其次在用螺栓固定貨油泵外，額外增加了側(cè)推塊，防止貨油泵因正常運(yùn)轉(zhuǎn)振動出現(xiàn)移位；最后在貨油泵進(jìn)出口法蘭與管子法蘭之間分別增加了一個膨脹節(jié)，該種彈性連接方式能有效緩解管子產(chǎn)生的拉力。

在上述修改工作完成，貨油泵安裝工程結(jié)束后，在貨油泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，對離合器、貨油泵、穿艙件及基座等不同部位進(jìn)行了振動測量，測量結(jié)果如表1所示。

根據(jù)造船標(biāo)準(zhǔn)，貨油泵運(yùn)行振動要求小于8.0mm/s，DNV-GL船級社要求小于7.0mm/s，從上表數(shù)據(jù)可以判定貨油泵運(yùn)行產(chǎn)生的振動滿足要求。

3 結(jié)束語

隨著船舶工業(yè)的不斷發(fā)展，新的船型、新的設(shè)備不斷的研發(fā)出來，船舶機(jī)械的安裝方式也層出不窮，但其根本是應(yīng)注重設(shè)備安裝質(zhì)量及船舶建造質(zhì)量，應(yīng)注意設(shè)備基座與該處的船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足是使設(shè)備產(chǎn)生振動的一個重要因素；因此，應(yīng)做好船舶生產(chǎn)設(shè)計、完善安裝圖紙、制定安裝工藝、控制安裝過程，做好避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振、減小激振力及其傳遞，使設(shè)備安裝質(zhì)量、設(shè)備運(yùn)行效果都達(dá)到最好。

參考文獻(xiàn)

[1]張忠旭.機(jī)械設(shè)備安裝工藝[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[2]易良榘.簡易振動診斷現(xiàn)場實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[3]陳進(jìn).機(jī)械設(shè)備振動監(jiān)測與故障診斷[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，1999.

[4]Dieter-Heinz Hellmann.離心泵大全[M].北京：清華大學(xué)出版社，2014.

[5]中國船舶工業(yè)總公司.船舶設(shè)計實(shí)用手冊，輪機(jī)分冊[S].北京：國防工業(yè)出版社，1999.

[6]國家質(zhì)監(jiān)檢驗(yàn)檢疫總局，國家標(biāo)準(zhǔn)化管委會.GB/T 5660-2013.離心泵底座尺寸和安裝尺寸[S].

作者簡介：王效權(quán)（1973-），男，本科生，研究方向：船舶與海洋工程輪機(jī)工程。