淺談長軸系主推進系統安裝風險分析

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，在國內也陸續開工，由于經驗缺乏，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鍵點，以上海船舶設計研究院設計的TUNA-A80船型為例，前后兩條船數據進行對比，現身說法，探討長軸系安裝風險及應對措施。

1 前期控制和數據測量

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，軸承負荷頂升已報驗并得到廠家認可，主機與齒輪箱對中完成，報驗完成。軸系對中結束后發現齒輪箱、軸發、對外消防泵、主機墊塊厚度與圖紙一號船數據偏差較小，二號船墊塊厚度與理論值相比存在較大偏差，在精拉線時已發現墊塊厚度需加厚。

二號船具體數據如表1。

表1 二號船墊塊厚度與理論值具體數據（mm）

2 主推進系統墊塊厚度偏差原因分析

墊塊最終厚度與精拉線測量預估厚度偏差較小，與理論值偏差較大，通過測量數據值表明：左右舷整個軸系墊塊增加厚度船艉較薄，船頭較厚，由此可認為結構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、質檢、施工人員進行過程總結，分析原因如下：

施工方案制定表示，主推進系統所有設備底座安裝當初考慮船體內施工空間狹小，主機、齒輪箱等設備無法抬升預留足夠修割、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相差很大是造成墊塊厚度數據變化主要原因。項目初期對船體粗拉線后的變形認識和了解不夠充分，施工過程中沒有重視粗拉線的狀態要求。

主機、齒輪箱、軸發、中間軸承，對外消防泵等設備底座焊接時為粗拉線后即進行焊接，而此時主船體狀態為：主體外板結構剛剛貫通，內部大量強結構焊接工作并未結束，焊接產生的結構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構和設備并未吊裝上船，大件對船體變形產生的影響并未消除；主甲板上鯊魚鉗、工藝孔及帶纜樁等沒有焊接結束，焊接變形對主船體結構影響沒有消除；船體軸系區域內艙室密性沒有試驗完畢。

以上幾條違反了軸系安裝工藝，在主機軸系布置區域內，主甲板下（除主機等設備吊裝用503 板片分段）、機艙前艙壁至船艉所有船體結構主要焊接工作已完成，火工矯正工作已結束，主機軸系布置區域內艙室的密性試驗，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下焊接應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，船體艉部區域內的剛性支撐已拆除，艉部處于自由狀態，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，重點關注）和船體狀態應正確，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3d保持穩定。

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律管理不嚴，現場施工人員沒有嚴格按照工藝技術文件施工。

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

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，項目組聯合設計公司、主推進系統相關廠家，根據每個軸系的現狀，在滿足規范要求，廠家技術要求等前提下，根據SKF廠家給出的技術文件，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風險分析

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

艉管軸承同心度超差的風險，艉管環氧澆注后，采用瑞典進口同心度測量儀，對中艉管同心度進行復測，精度完全滿足工藝規范要求，最大偏差在0.08mm，優于主推廠家要求的0.12mm要求。

艉管軸承間隙不足的風險。艉管安裝后船廠對軸承內孔和艉軸尺寸進行了復測，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，間隙數據得到了軸系廠家認可。

墊塊厚度是否符合規范的風險。SKF可調墊塊下增加固定墊塊后的設計公司出具修改單，船廠工藝技術部門修改工藝文件，重新發CCS船級社驗船師，現場報驗通過。

齒輪箱螺栓承受過大剪切力的風險。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上，按照設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險。墊塊加厚后對主機底腳螺栓強度的影響，經過技術部門計算，符合要求。

墊塊加厚后對軸承溫度的產生的風險。根據兩船頂升試驗報告，頂升負荷數據已獲得供貨廠家杭齒認可，軸承負荷狀態良好。

墊塊加厚后對齒輪箱與主機對中風險。對中數據嚴格按照廠家要求，對中數據見附件報告，已滿足主機、齒輪箱廠家計算對中數據要求。

總之，通過軸系性能方面的分析和設計公司及供應商的認可，能從根本上避免軸系的風險。

5 后續在建項目避免措施

為避免后續再建項目出現同樣情況，降低墊塊加厚對整個軸承產生的風險，應注意以下事項：

嚴格遵守6500HP軸系安裝工藝紀律的要求，施工前工藝人員組織具體施工人員進行工藝技術文件交底。

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

尾部支撐拆除后在自由狀態下焊接應力和自由釋放需要至少3d左右的過程，檢查船體狀態應正確，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3d保持穩定。

尾部大型構件及設備到位。中間軸預埋到位、艉部主要設備已安裝到位或等效壓載，包括艉滾筒、鯊魚鉗、舵機等設備，擋貨欄桿燒焊完，導流罩已經預吊到位，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，避免振動相關的作業，避免施工過程中數據可重復性差，提高測量精度。

對于齒輪箱及主機底座制作及安裝，嚴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 結語

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