淺談長(zhǎng)軸系主推進(jìn)系統(tǒng)安裝風(fēng)險(xiǎn)分析

鄭青松 周劍光

上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司，上海 200125

近年來，隨著我國(guó)造船水平的提升，原本僅在國(guó)外大型船廠建造的長(zhǎng)軸系類工程船舶，在國(guó)內(nèi)也陸續(xù)開工，由于經(jīng)驗(yàn)缺乏，精度控制意識(shí)不強(qiáng)，不少船廠在首次建造過程中付出了較為承重的代價(jià)，造成二次返工，不僅影響工期，還浪費(fèi)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(diǎn)，以上海船舶設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的TUNA-A80船型為例，前后兩條船數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，現(xiàn)身說法，探討長(zhǎng)軸系安裝風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)措施。

1 前期控制和數(shù)據(jù)測(cè)量

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

二號(hào)船具體數(shù)據(jù)如表1。

表1 二號(hào)船墊塊厚度與理論值具體數(shù)據(jù)（mm）

2 主推進(jìn)系統(tǒng)墊塊厚度偏差原因分析

墊塊最終厚度與精拉線測(cè)量預(yù)估厚度偏差較小，與理論值偏差較大，通過測(cè)量數(shù)據(jù)值表明：左右舷整個(gè)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(xiàng)目組工藝、技術(shù)、質(zhì)檢、施工人員進(jìn)行過程總結(jié)，分析原因如下：

施工方案制定表示，主推進(jìn)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(jī)、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(diǎn)，基座安裝是粗拉線后、主機(jī)/齒輪箱吊裝前進(jìn)行修割、焊接。而實(shí)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(xiàng)目初期對(duì)船體粗拉線后的變形認(rèn)識(shí)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(jī)、齒輪箱、軸發(fā)、中間軸承，對(duì)外消防泵等設(shè)備底座焊接時(shí)為粗拉線后即進(jìn)行焊接，而此時(shí)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(qiáng)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(duì)軸系底座的影響沒有消除；上建、主機(jī)、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(duì)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(duì)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(yàn)完畢。

以上幾條違反了軸系安裝工藝，在主機(jī)軸系布置區(qū)域內(nèi)，主甲板下（除主機(jī)等設(shè)備吊裝用503 板片分段）、機(jī)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(jī)軸系布置區(qū)域內(nèi)艙室的密性試驗(yàn)，報(bào)檢已驗(yàn)收完畢。

主船體前后重量不一，對(duì)于三用工作船及油田守護(hù)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(diǎn)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(shí)基座平面度及尺寸公差符合要求明確，但最終精拉線測(cè)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(chǎng)施工人員沒有嚴(yán)格按照工藝技術(shù)文件施工。

設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)墊塊形式時(shí)未考慮長(zhǎng)軸系特點(diǎn)，SKF墊塊的可調(diào)整范圍僅為±6mm，無法滿足長(zhǎng)軸系實(shí)際調(diào)整范圍。

3 墊塊厚度偏差糾正措施

針對(duì)目前項(xiàng)目墊塊厚度與理論值偏差較大的問題，項(xiàng)目組聯(lián)合設(shè)計(jì)公司、主推進(jìn)系統(tǒng)相關(guān)廠家，根據(jù)每個(gè)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(duì)推進(jìn)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析

軸系安裝精度不足風(fēng)險(xiǎn)。精拉線過程中嚴(yán)格按照工藝流程，軸系相對(duì)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(xiǎn)，艉管環(huán)氧澆注后，采用瑞典進(jìn)口同心度測(cè)量?jī)x，對(duì)中艉管同心度進(jìn)行復(fù)測(cè)，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(xiǎn)。艉管安裝后船廠對(duì)軸承內(nèi)孔和艉軸尺寸進(jìn)行了復(fù)測(cè)，符合廠家要求，穿軸后船東船檢對(duì)軸承間隙進(jìn)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(xiǎn)。SKF可調(diào)墊塊下增加固定墊塊后的設(shè)計(jì)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(jí)社驗(yàn)船師，現(xiàn)場(chǎng)報(bào)驗(yàn)通過。

齒輪箱螺栓承受過大剪切力的風(fēng)險(xiǎn)。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(jì)圖紙?jiān)黾恿酥雇茐K，避免了齒輪箱在承受推力和振動(dòng)工作過程中螺栓承受剪切力。

墊塊加厚對(duì)主機(jī)底腳螺栓的風(fēng)險(xiǎn)。墊塊加厚后對(duì)主機(jī)底腳螺栓強(qiáng)度的影響，經(jīng)過技術(shù)部門計(jì)算，符合要求。

墊塊加厚后對(duì)軸承溫度的產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)兩船頂升試驗(yàn)報(bào)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(duì)齒輪箱與主機(jī)對(duì)中風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)中數(shù)據(jù)嚴(yán)格按照廠家要求，對(duì)中數(shù)據(jù)見附件報(bào)告，已滿足主機(jī)、齒輪箱廠家計(jì)算對(duì)中數(shù)據(jù)要求。

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

5 后續(xù)在建項(xiàng)目避免措施

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

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(jìn)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(jī)軸系布置區(qū)域內(nèi)，主甲板下（除主機(jī)等設(shè)備吊裝用503 板片分段）、機(jī)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(jī)軸系布置區(qū)域內(nèi)艙室的密性試驗(yàn)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(jī)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(dòng)。

粗拉線時(shí)同樣需在晚上進(jìn)行，避免振動(dòng)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(cè)量精度。

對(duì)于齒輪箱及主機(jī)底座制作及安裝，嚴(yán)格按照基座工藝文件公差要求進(jìn)行報(bào)驗(yàn)，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(shí)超差，割除重新定位焊接。

6 結(jié)語(yǔ)

通過消化主推進(jìn)各設(shè)備手冊(cè)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(zhǎng)軸系類主推進(jìn)系統(tǒng)安裝風(fēng)險(xiǎn)，確保安裝一次性成功。