“巴扎之星”船主機曲軸換新工藝分析

李紅軍

(中船澄西船舶修造有限公司,江蘇 江陰 214433)

2018年9月，“巴扎之星”船進中船澄西船舶修造有限公司(以下簡稱我公司)修理，該船入法國籍，為汽車滾裝船，主尺度為170 m×25 m×21 m，入意大利RINA船級社，建造于1992年。該船設有左右2臺主機，主機主要技術參數如下：主機型號，14PC4-2；最大輸出功率，16 979 kW；轉速，400 r/min；缸徑， 570 mm；沖程，620 mm；汽缸數，14；制造編號(出廠編號)，PC4.2-014；制造日期，1992.01.28；主機機架質量，62 000 kg；曲軸質量，18 000 kg；主機機架外形尺寸，10 m×3 m×3.5 m；主機曲軸外形尺寸，D1.5 m×8.780 m。主機為14缸V型四沖程柴油機，主軸承為倒掛式半軸承，機架吊高后曲軸可從曲軸箱下方拆卸下來。

根據船方提供的信息，右主機6#(從主機曲軸自由端向主機飛輪端數第6道)主軸頸由于高溫燒損，硬度變高，產生深度約50～60 mm、長度大范圍擴展的裂紋。經過咨詢制造商和船級社，如果采用磨削加工，加厚軸瓦的方法修理，曲軸主軸頸變小后強度不能滿足設計要求。所以，船東決定從主機制造廠家訂制一根新曲軸，并計劃換新右主機曲軸。換新曲軸等主機修理工作在船東機務和船東安排的主機服務商指導監管下進行，船廠負責制作所需的工裝、人力、起重等配合工作。因為主機整體吊出機艙進船廠車間進行曲軸換新，涉及到主機上方大量有礙件拆裝，工程量大，所以船東提出主機不出艙，而是在機艙內將主機機架吊高，將曲軸從機架下方拆卸下來，吊運進廠，再將新曲軸吊進機艙安裝，要求船廠編制相應的修理工藝。

基于船東上述要求，我公司經過現場勘驗，根據主機機架和曲軸的質量，討論策劃了曲軸換新技術方案，包括吊梁和工藝孔設計布置、曲軸平移小車設計、主機機架吊高高度和吊耳設計布置、主機機架臨時安全支撐裝置設計、舊曲軸出艙通道和新曲軸進艙通道設計、曲軸換新后主機滑油系統串洗工藝等技術要點和難點，論證了施工的可行性，編制了以下修理工藝。

1 主機曲軸換新工藝

1.1 舊曲軸的拆除

1)船舶在進塢前系泊狀態下，測量記錄右主機曲軸拐檔差，提交船方檢查。

2)右主機上方裝焊主機機架吊高用縱梁，并進行結構加強，在主機1#、4#、7#缸的左右缸頭上方的縱梁上，裝焊安全負荷為30 t的主機機架起身用吊耳，縱梁示意圖見圖1。縱梁用中國船級社CCS認證的、材質為AH36的船用鋼板制作，縱梁主要尺寸為：面板，10 000×300×20；腹板，10 000×500×20；高度，2 000 mm；4道立柱間距，3 200 mm。

圖1 縱梁示意圖

3)在機艙主機右頂甲板開設工藝孔，工藝孔示意圖見圖2。圖2中，內底板、2甲板、D甲板和C甲板表示船體結構的甲板，其中D甲板為汽車甲板，工藝孔開設在D甲板上，2甲板有一段有礙的結構需要拆除，縱梁P和縱梁S表示新裝焊的縱梁，該縱梁用于主機吊裝，具體的形式見圖1。制作主機機架吊裝工具，拆除原船主機上方的船體結構工字鋼吊梁、主機排煙總管、支管、主機增壓器、空冷器、調速器、高壓油泵、主機缸頭及機架螺絲、活塞、連桿、缸套、飛輪及有礙管系，有礙管系拆除前應做好標記，拍照記錄原始安裝位置、狀態，腳手架搭拆配合，以便留出主機機架吊高空間，僅保留主機機架空殼和曲軸，將起重質量減少到最小值(機架62 t、曲軸18 t，共80 t)。

圖2 工藝孔示意圖

4)在主機1#、4#、7#缸的左右缸頭上方，懸掛6只安全負荷為20 t的氣動平衡器，以方便機架起身。

5)拆除主機地腳螺絲和鋼質墊片、油底殼進油管膨脹節和其它有礙件，將主機機架吊高約3.5 m，拆下油底殼，放進主機下方凹槽內。

6)在機架下方安裝鋪放主機曲軸的平移小車軌道。制作主機曲軸平移小車，曲軸平移小車設計示意圖見圖3。

將主機曲軸平移小車安裝在平移軌道上，小車8只腳鋼管內裝進直徑120 mm的鋼球，以便平移小車能夠在槽鋼軌道上橫向滑移。

圖3 曲軸平移小車設計示意圖

7)拆去主機1#、2#、4#、5#、6#、8#、9#缸的倒掛式主軸承壓蓋，主機3#、7#缸的倒掛式主軸承壓蓋暫時不拆。

8)將機架放低至主機2#、4#、6#、8#主軸頸處，與平移小車對應主機主軸頸支撐立柱底座的距離約5～10 mm。拆去主機3#、7#缸的倒掛式主軸承壓蓋，通過液壓油缸支撐，緩慢讓曲軸下落到主機2#、4#、6#、8#主軸頸對應的平移小車上。通過事先安裝的工字鋼平移軌道和平移小車將曲軸平移至主機右側放妥，裝好壓蓋，然后施工人員從甲板工藝孔將曲軸吊出機艙，再通過機艙外的甲板將曲軸駁運進廠。在主機機架吊高后，為了防止機架下墜發生意外，在機架下方安裝臨時支撐鋼管。

9)將機架下移，裝回原位置，安裝主機地腳螺絲和鋼質墊塊，以便機架恢復自由狀態，避免機架由于吊高造成的撓度變形。

10)裝回主軸承，通過外協，用激光測量各道主軸承的同心度，提交船東和主機服務商檢查，如同心度超差，由船東安排修復機架。以上工作應在新曲軸到廠前完成。船東購買的新曲軸到廠后應做必要的測量檢查，和舊曲軸比對一致，船東應提供新曲軸的出廠檢驗報告，以便核對尺寸。

1.2 新曲軸安裝

1)按照上述拆除舊曲軸的逆順序安裝新曲軸和其他主機零部件。

2)將新曲軸用橡膠板做適當包扎后，與平移小車組裝固定妥當后吊入機艙，平移至機架下方。

3)曲軸安裝校中按如下工藝要求進行：機架用原來的地腳鋼質墊片和地腳螺栓(至少4只超緊配螺栓)按原位置定位；曲軸到位后，安裝下半軸承壓蓋，螺栓液壓收緊力按照主機說明書要求提交船方交驗；主機盤車，檢查主機曲軸飛輪端徑向、軸向跳動量和曲軸拐檔差，應符合主機說明書要求；主機地腳鋼質墊片擦拭藍油進行拂配交驗，接觸面積應大于總面積的75%，并收緊地腳螺栓；安裝主機地腳左右兩側的楔形限位塊，擦拭藍油進行拂配交驗，并敲緊安裝。

4)恢復上述拆除的零部件和有礙件(包括工藝孔)，清潔曲拐箱、油底殼和主機循環滑油柜，提交船方檢查合格。

5)在船舶處于浮態下測量主機曲軸拐檔差，提交船方檢查。

6)進行主機滑油系統串油，右主機串油分為外部串油和內部串油2個步驟進行，先進行外部串油，再進行內部串油，船東提供滑油。串油利用船方已有的主機滑油泵和自清濾器串接軟管進行，滑油應進行適當加熱，油溫控制在40～50 ℃之間，串油管系每個鋼管轉彎處安裝氣動或電動震蕩器。串油驗收標準應不低于《油品清潔度分級NAS 1638標準》(美國航空航天工業聯合會AIA 于1984年1月發布)中的8級標準。串油驗收標準：通過目視檢查和手感檢查，滑油濾器內濾紙上的可視顆粒直徑大于0.2 mm的顆粒數量小于或等于3個。船方驗收滿意后，油樣取樣進行化驗，取樣瓶規格為100 mL，每次取樣3份，一份由船廠或船方委托第三方化驗機構化驗并出具報告，一份船方留存，一份船廠留存，以備后續調查取證。

7)恢復因有礙而拆除的滑油管系，由船方將主機滑油注入曲拐箱，進行主機暖缸備車。

完成上述步驟后，進行碼頭系泊試驗和主機航行試驗，檢查主機運行工況參數是否符合主機設計要求。

2 結束語

本修理工藝成功地保證了主機曲軸換新工程安全平穩地完成，解決了主機不整體出艙，換新曲軸的工藝難題，為船東節約了修理費用和時間，滿足了船東要求，實現了客戶價值。