某船艉軸密封裝置失效的處理措施

朱水雄

船舶艉軸密封裝置作為船舶推進系統(tǒng)重要部件之一，具有隔絕船舶內(nèi)外和保證艉軸正常運轉(zhuǎn)的重要作用。一旦失效，往往造成船舶進水、設(shè)備損壞和環(huán)境污染等嚴重事故后果。

某船發(fā)生機艙進水事故，大量進水漫過輔機艙進入主機艙，造成舵機、輔機海水泵等設(shè)備浸水損壞。而船舶艉軸密封裝置失效是造成機艙進水的直接原因。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，為了減小機艙噪音，該船主機、齒輪箱墊塊采用了彈性墊塊（如圖1）。彈性墊塊的彈性模量比金屬小很多，在船舶運行中，容易產(chǎn)生彈性變形。其次，該船采用的艉軸密封裝置與設(shè)計圖紙不符，設(shè)計圖紙使用SMB型艉軸密封裝置，實船采用SM型艉軸密封裝置。

SM型和SMB型艉軸密封裝置對比分析

SM型水潤滑艉軸密封裝置，其軸向補償量為±1mm，主要密封部件包括固定夾緊環(huán)、襯套、壓蓋、端面密封圈和箍筋彈簧。該裝置端面密封圈安裝于襯套上，隨襯套轉(zhuǎn)動，同時實現(xiàn)軸向密封，徑向密封通過端面密封圈與壓蓋的緊密接觸實現(xiàn)。密封圈與壓蓋端面摩擦環(huán)帶較窄，砂粒不易在環(huán)帶中存留，延長了密封裝置在淺水水域的使用壽命。當(dāng)端面密封圈磨損失效后，該裝置可通過向氣胎內(nèi)充壓縮空氣實現(xiàn)臨時密封，更換備用端面密封圈。此方法無須將艉軸密封裝置從軸系上拆卸下來，大大降低了維修成本。

SMB型水潤滑艉軸密封裝置，其軸向補償量為±3mm，主要密封部件包括靜環(huán)總成和動環(huán)總成兩部分。靜環(huán)總成包括本體、氣胎和靜環(huán)等，動環(huán)總成包括動環(huán)、動環(huán)座、襯套和固定夾緊環(huán)等。系泊狀態(tài)時，補償彈簧的預(yù)緊量使動環(huán)與靜環(huán)緊密貼合，起到密封作用。船舶作業(yè)時，動環(huán)隨艉軸轉(zhuǎn)動，靜環(huán)固定在艉軸管上靜止不動，動環(huán)與靜環(huán)間相互摩擦，形成潤滑水膜，實現(xiàn)密封作用。動環(huán)采用氟橡膠材料，環(huán)帶較寬，耐磨性差。該船工作水域含泥沙量較大，顆粒物易造成動環(huán)磨損，減少艉軸密封裝置的使用壽命。該裝置包括氣胎結(jié)構(gòu)，可通過充壓縮空氣實現(xiàn)臨時密封，用于艉軸密封裝置的緊急修理。

圖1 彈性墊塊

圖2 止推塊

軸系軸向位移量測量

該船主機額定轉(zhuǎn)速為2300轉(zhuǎn)/分，選取正、倒車工況下，0～2000轉(zhuǎn)區(qū)間進行軸系位移量測量，每隔400轉(zhuǎn)記錄一組數(shù)據(jù)。每種轉(zhuǎn)速工況下運行10分鐘，待百分表數(shù)值較穩(wěn)定后讀數(shù)（由于機械震動，百分表難以完全穩(wěn)定），百分表置于齒輪箱后端。測量結(jié)果顯示，系泊狀態(tài)下，軸系無位移，隨著轉(zhuǎn)速的升高，軸系位移量逐漸增大。船舶正車時，2000轉(zhuǎn)/分工況下，軸系向艏部位移達到8.23mm。船舶倒車時，2000轉(zhuǎn)/分工況下，軸系向艉部位移7.16mm。船舶正常航行時，軸系位移量均遠遠超過了SM型艉軸密封裝置軸向補償值±1mm。

基于上述分析，確定該船主機、齒輪箱彈性墊塊選型錯誤，是導(dǎo)致事故發(fā)生的主要原因。從船舶正車、倒車兩個方面考慮，艉軸密封裝置失效過程為：船舶倒車，軸系向艉部竄動，艉軸密封裝置呈壓緊狀態(tài)，端面密封圈摩擦燒蝕嚴重，艉軸密封裝置失效；船舶正車，軸系向艏部竄動，艉軸密封裝置呈脫開狀態(tài)，船舶大量進水。

處理措施

由于更換墊塊工程量大，經(jīng)濟成本高，不宜采用。結(jié)合事故原因分析，采用限制軸系軸向位移和更換SM型艉軸密封裝置為SMB型兩種措施，可有效解決艉軸密封裝置失效問題。

由于軸系運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的推力主要由齒輪箱承受，故制定處理措施為在齒輪箱前后底座上設(shè)置4塊止推塊。止推塊主要由活動塊、導(dǎo)向塊、固定塊、止推座和三角肘板組成（如圖2）。

齒輪箱安裝止推塊并更換SMB型艉軸密封裝置后，進行試航試驗。測量區(qū)間為正、倒車工況下0～2200轉(zhuǎn)，測量結(jié)果顯示，2200轉(zhuǎn)/分工況下，船舶正車時，軸系向艏部位移達到1.21mm；船舶倒車時，軸系向艉部位移1.4mm，均滿足SMB型艉軸密封裝置軸系補償量±3mm。試航試驗，艉軸密封裝置正常運轉(zhuǎn)無異常。