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轴承知识

忽视船舶轴系校中控制隐患巨大

发布时间:2018-09-15
  前不久在一次船舶检验工作中,我们发现,由于船厂轴系校中工艺精度有限,未能充分意识到自身工艺的局限性,在船舶使用环保润滑油后,之前的轴系校中工艺的局限性被充分暴露出来。这一现象其实存在很大的安全隐患。过去几年,船舶尾轴承高温事故频发,同环保润滑油的使用有很大的关系。对此,业界应引起重视。
  当前越来越多船舶使用环保润滑油,这与美国环保署VGP 2013于2013年12月19日强制生效有关。根据要求,要求所有进入美国水域的船舶在其油水界面使用环保润滑油,除非技术上不可行。环保润滑油系指满足“可生物降解”和“最低限度毒性”以及VGP定义的“非生物积聚”三种特性的润滑油。就VGP的目的而言,满足通用许可定义的EALs包括那些通过以下认证并获得标识的油品:
  German Blue Angel(蓝天使)
  European Eco-label(欧洲之花)
  Nordic Swan(北欧天鹅)
  the Swedish Standards SS 155434 and 155470(瑞典标准)
  Convention for the Protection of the Marine Environment of the North-East Atlantic(OSPAR) requirements(《东北大西洋海洋环境保护公约》(OSPAR)要求),and EPA’s Design for the Environment(DfE)(EPA的环境设计项目)
  环保润滑油的单方面强制推出,使得越来越多的船舶使用环保油,但让很多人没有想到的是,船舶尾轴高温情况也愈演愈烈,一时间让船厂、船东、设计院甚至是滑油商措手不及,主要体现在以下几个方面:
  一是部分环保润滑油(EAL)的技术水平和配方尚未完全成熟,相对矿物油的润滑油性能有所下降;
  二是部分船厂轴系校中工艺精度有限,未能充分意识到自身工艺的局限性,在环保润滑油面前,之前的轴系校中工艺的局限性被充分暴露出来。
  三是在该问题出现的前期,轴系设计和计算也未能充分考虑到环保润滑油性能以及单支撑船舶轴系校中工艺敏感性问题。总的来说就是老办法遇到了新问题。目前,采用环保润滑油的单支撑船舶已被纳入轴系校中敏感船型。
  从统计数据来看,造成尾轴高温事故频发的主要原因可归纳如下:
  无艉管前轴承设置,导致尾轴承负荷整体增大,同时对于施工工艺精度要求增高,造成轴-轴承之间相对转角过大;轴瓦受力不均;形成较大的边缘负荷;轴瓦较难形成足够厚度油膜;在边缘负荷较大的情况下,例如:螺旋桨部分浸没,全速回转,全速右满舵等等,部分环保润滑油在极限载荷情况下,抗剪切温度性差,从而相对矿物油更难形成足够厚度油膜,最终导致艉管高温。
  对此,中国船级社(CCS)专门编写了《美国环保署环保润滑油要求实施检验指南》,其中就单支撑船舶轴系校中设计、计算、安装工艺以及操作等方面,提出了具体的要求,取得了不错的效果。相关要求摘录如下:
  (1) 轴系设计与校中计算要求
  船舶尾轴尽可能采用有尾管前轴承的型式。对于无尾管前轴承的船舶,应在轴系校中计算书中给出适当位置相对于轴系理论线的位移量,便于现场对尾轴的标定和确认。
  设计阶段应尽可能降低船舶尾轴与尾管后轴承的相对倾角。
  (2) 轴系安装及校中工艺要求
  船厂应充分考虑镗排挠度对尾轴管加工精度的影响。
  对于无尾管前轴承的船舶,安装艏密封之前,应按轴系校中计算书的要求,对尾轴在艏密封处进行标定,并记录原始测量值。艏密封的安装应不影响该数值的复测。
  对于无尾管前轴承的船舶,应尽量避免随意调整中间轴承和主机高度。若轴承负荷偏差较大,需微调中间轴承高度时,在确保轴承负荷满足轴系计算书要求的同时,还应确保上述标定位置高度不高于原始测量值。
  (3) 船舶试航
  在开展操舵试验、全回转试验等之前,船舶轴系应在低转速、小舵角的情况下充分磨合;
  船舶试航期间,包括实施磨合程序期间,船厂应每隔5分钟,记录包括主机曲轴最后三道轴承在内的所有轴承温度、主机转速及舵角等数据。
  (4) 船舶操作
  在船舶空载浅吃水情况下,特别是螺旋桨裸露时,应避免螺旋桨高速运转。
  遭遇恶劣天气时,应保证船舶足够的压载状态,以避免螺旋桨飞车。
  船舶交船初期,应避免浅吃水操满舵的情况,同时应密切监视轴承温度的变化。
  (5) 其他
  优化尾管内滑油的泄放和取样,尾管滑油泄放和取样口尽量布置在尾后轴承处。一方面尽量减少更换滑油过程中,尾管中滑油的残留。另一方面,可以通过尾管滑油的泄放口,对尾管滑油进行取样,从而有利于船员定期对尾管滑油取样分析。
  当轴系校中计算书中热态尾轴承比压超过0.6N/mm2或相对倾角超过0.2×10-3rad时,应视为目标船密切关注尾轴温度。
  另外,需要大家注意的是,船东船厂可视情况考虑采用认可型的空气密封加矿物油的方式,从而有效规避美国环保署环保润滑油的要求。尽管如此,仍然建议在设计和安装阶段充分考虑上述校中要求和建议,从而提高轴系的稳定性。
  作者小传
  杨世知 2010年硕士毕业于上海交通大学,同年加入CCS江苏分社,从事船舶建造检验工作。现任CCS驻南通中远川崎船厂项目经理,国内首艘20000TEU集装箱船项目经理,CCS轴系专家组成员之一。在国内核心期刊、论坛上发表论文共计20余篇。2017年被授予江苏省“青春建功十三五有为青年”荣誉称号。
来源:“中国船检”

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