0　引言

船用大型低速主機主軸承大多（duō）采用液體動壓潤滑。主滑油泵提供3.5～4.0 bar的滑（huá）油, 經由主軸承（chéng）上蓋管道注入軸承與曲軸（zhóu）間隙, 在二者的相對運動麵之間形成動壓油膜, 在保證主機設計轉速和滑油油壓正常的狀況下, 曲軸和軸承被動壓油膜完全抬起、脫離接觸, 極大地減緩磨損, 有效（xiào）提高主機運轉的可靠性和穩定性。

Journal Bearing是大型主機靠近飛輪端的（de）末（mò）位主軸承, 被業內稱為期刊（kān）軸承。該（gāi）軸承緊鄰倒車推力（lì）軸承組, 其（qí）注入（rù）的壓力滑油由軸體與軸承間隙向前後2個方向噴濺流出, 後部油流直接衝刷機體（tǐ）端蓋, 因此在端蓋與轉（zhuǎn）軸（zhóu）間設置軸封。

該處端蓋軸封大多采用迷宮式密封方式, 是大型低速柴油（yóu）機Z常用也是Z簡單（dān）有（yǒu）效的一種密封方式。各廠家依據（jù）主機的額定轉（zhuǎn）速和輸出軸軸徑大（dà）小, 選擇設計1～3道刮油環, 較高轉速的（de）主（zhǔ）機除選擇多道（dào）刮油環外, 還會在末端密封迷宮油（yóu）槽（cáo）內增加羊毛氈, 進一步增強密封效果。

盡管（guǎn）這種迷宮式密封（fēng）的設計理念值得肯定, 但（dàn）由於設計和製造安裝方麵的瑕疵, 以及設備部件的磨損等原因, 絕大多數船舶的主（zhǔ）機飛輪端軸封都存在不同程度的滑（huá）油滲漏現象。筆者接（jiē）管某新船出廠時（shí）該處軸封就存在嚴重的泄漏狀況, 廠家工程師到船修理未果, 後經船員自行修理得以成功解決泄漏故障。

1　軸封結構和泄（xiè）漏故障原因及檢修

1.1 故障概況

某（mǒu）62 487總噸的巴拿馬極限型散貨（huò）船的主機為MITSUI-MAN B&W 6S50 ME-B9.5型電噴主機, Z大持續功率7 220 k W, 額定轉速94.0 r/min, 持續（xù）服（fú）務功率（lǜ）5 980 kW, 經濟轉速88.3 r/min。應租約要求, 航行期間主機轉速保持在75～81 r/min。

某（mǒu）航次離開日本富山港後, 主機軸封開（kāi）始出現輕微的滴（dī）漏現象, 隨著大風浪加劇和環境溫度的（de）降低, 泄漏現象逐漸增加。在（zài）到達俄羅斯東方港（gǎng）加油駛出（chū）後, 航經高緯度水域, 泄漏量進一步增（zēng）加 (2.5～3.0 L/d) 。主機軸封泄漏故障報（bào）請（qǐng）公司（sī）轉呈廠家分析, 廠家工程師表示某艘（sōu）姊妹船也出現過相同（tóng）故障, 係主機曲軸箱透氣管在某平鋪安裝處有下傾斜角度, 該處管路聚集較（jiào）多的油霧冷凝滑油, 堵塞透氣通道（dào）, 造成曲軸箱內（nèi）壓力過高, 油氣從軸封處竄出, 帶出滑油造成泄漏。

船方（fāng）根據廠家要（yào）求, 在航行中拆卸主機鏈（liàn）輪箱首段透氣管, 持續觀（guān）察（chá）1 d, 軸封（fēng）泄漏（lòu）現（xiàn）象未有任何改變。3 d後裝複透（tòu）氣管, 並嚐試將主機逐（zhú）步加（jiā）車至93 r/min, 發現轉速超過87 r/min時泄漏量減少, 當（dāng）轉速超過92 r/min時泄漏（lòu）現象（xiàng）消失。

當船舶靠泊日本橫濱港（gǎng）卸貨時, 主機廠家工程師到（dào）船（chuán）檢修。拆卸主機軸封端蓋後檢查, 研判為某部位缺少液態密封膠, 清潔後重新塗抹密（mì）封膠並裝複。猜測可能是技術保密原（yuán）因, 廠家工程（chéng）師未與船員認真溝通討論, 且不允許留下任何技（jì）術圖紙的（de）複（fù）印件 (船方的主（zhǔ）機說明書也缺少該（gāi）部件的詳細圖紙（zhǐ）) , 其檢修報告未能（néng）詳細說明故障（zhàng）原因。

船舶駛離橫濱港後, 軸封泄漏現（xiàn）象再次出現, 持續觀察泄漏量未有任何改善, 筆者將泄漏（lòu）狀況報請主機廠家後（hòu）一直未收（shōu）到（dào）進一步的檢修建議。

1.2 軸封結構及（jí）工作原理

該型主機迷宮式軸封由（yóu）甩油環、密封環和端蓋等3部分組成。刮油（yóu）環固定在軸體上（shàng）, 隨曲軸一起轉動, 該主機隻設置1道（dào）密封環, 鑲嵌在端蓋環槽內保持靜止不動（dòng）。環槽寬18 mm, 密封環厚17 mm, 僅留有1 mm的裝配間隙;環槽深（shēn）30 mm, 密封環高30mm, 嵌入環槽的（de）深度為20 mm, 留（liú）有5 mm高度的油流腔道。密封（fēng）環和甩油盤都（dōu）為兩半等分圓麵式結構, 也即由2個半圓環結（jié）合成1個圓盤, 由（yóu）緊固螺栓鎖緊。密封環與輸出軸間周（zhōu）向間隙為5 mm, 與軸體間（jiān）保持相（xiàng）對運動, 環帶上部嵌入上端蓋, 借（jiè）由1個M16細牙螺栓與上端蓋固定, 與下端蓋（gài）間沒有固定（dìng）螺栓方便拆卸。密封環（huán）在2個半圓的（de）結（jié）合麵各自設計有1個（gè）中斷的環周向端麵, 以便裝配鎖緊螺栓, 見圖1。這個斷麵（miàn）的垂直（zhí）高度大於密封環嵌入環槽的（de）深度, 即該斷（duàn）麵有一（yī）部分沒有被端蓋環槽遮蓋（gài）, 而是形成1個開放式的契形空間, 主機運轉時甩油環甩出的部分滑油進入該空間, 沿密封（fēng）環外圓流入環槽間隙通道, 經由環槽底（dǐ）部的3個泄油孔流回曲軸箱。

圖（tú）1 主機飛輪端軸封

甩油環（huán）固（gù）定在曲軸上, 二者接觸麵由圓度麵緊（jǐn）密密封, 環厚24 mm;一側與密封環導流槽間距（jù）5mm, 另一側緊（jǐn）鄰期刊軸承, 與機體間距10 mm。在（zài）其左右2個盤麵均沿周向以45°傾斜角形成（chéng）2個不同斜線長度的圓（yuán）錐形輪廓外（wài）形 (見圖2) , 使受離心力到達盤麵邊緣時（shí）的油液突然改變方向進（jìn）入錐形斜麵, 加速脫離甩油（yóu）環盤（pán）麵, 不至於因液流慣性而濺落甩油（yóu）環後部的軸體上造成泄（xiè）漏。

圖2 主機軸封結（jié）構 (下半部分) 示意

1—曲軸;2—飛輪;3—密封環;4—端蓋;5—端蓋固定螺栓;6—泄放孔;7—甩油環;8—機體（tǐ）;9—期刊軸承

考慮到甩油環的圓（yuán）麵（miàn）周向不宜中斷, 故在半圓結合處設計成不同於密封（fēng）環的（de）斷麵裝配緊固螺栓, 而是采用圓周切?鑽孔, 兩側各使用1隻內六角螺栓進行（háng）緊配固定。

1.3 故障檢修

主機軸封滑油泄漏, 不（bú）但（dàn）造成滑油的浪費以及地板和管路的油汙染（rǎn）, 而且需要定時更換接油（yóu）盤收集泄漏的滑油, 同時作業現場有正（zhèng）在運轉的飛輪和艉軸, 對操作人員（yuán）造成較大（dà）的（de）安全隱患（huàn）。

考（kǎo）慮到（dào）船（chuán）舶仍處於保修期內（nèi）, 未接到公司（sī）指示不敢貿然拆檢（jiǎn）。在等待無果的情（qíng）況下（xià）, 筆者決定按自（zì）己的思（sī）路擇機進行檢修。利用錨泊機會, 拆卸軸（zhóu）封端蓋進（jìn）行檢查（chá）:甩油盤與密封盤的對接緊固螺栓正常（cháng）, 無移位可能, 測量各盤麵間距也（yě）未見異常;吊出端蓋運至工作間, 檢查（chá）端蓋油槽底部（bù）的3個泄油孔, 測量其（qí）孔徑均為7 mm, 油槽牆壁厚度（dù）為（wéi）16 mm, 即泄（xiè）放孔的流通長度為16 mm。

為檢驗（yàn）泄放孔的流通能力, 將主機用滑油分別以不同的流量從油槽（cáo）圓麵兩端2個方向注入。在（zài）注入量（liàng）稍大於（yú）200 m L/min時, 均會出現油槽溢流現象, 即泄放（fàng）孔流通能力太小, 泄放流量受限。假設（shè）工作間的溫度為30℃, 初步判定故障原因為泄放孔孔徑太小（xiǎo） (見圖3) , 導致（zhì）軸封滑油泄漏。

圖3 改造前的端蓋油槽泄放孔

將軸封端蓋抬至（zhì）車床鑽台, 先後用8、10、12 mm的鑽頭將（jiāng）泄放孔孔徑擴大至12 mm (見圖4) , 並在3個泄放孔排列的圓周方（fāng）向等間距各增加1個孔徑為10 mm的泄放孔 (見圖5) 。為防止加工麵出現（xiàn）裂紋, 在各個新孔兩端均打磨倒角, 油槽牆壁平麵修配光滑, 端蓋清潔後裝複。

圖4 端蓋油槽泄放孔鑽孔加（jiā）大孔徑

圖5 改造後的端蓋油槽泄放孔

開航後, 主機在各種轉速下運轉（zhuǎn）、航經上述相同（tóng）航區時, 都未出（chū）現軸封滑油泄漏現（xiàn）象, 主機運轉4個多月後軸封密封工況一直保持正（zhèng）常。

1.4 故障機理分析

進入端（duān）蓋（gài）油槽的滑油主（zhǔ）要是密封環 (見圖6) 半圓結合處緊固螺栓安裝斷麵與（yǔ）端蓋環槽形成的契形空間所接納的滑油, 這部分滑油基本來自甩油環 (見圖7) 半圓結合處（chù）安裝緊固螺栓（shuān）的切（qiē）向鑽孔。即（jí）甩油環盤麵上的切向（xiàng）鑽孔和密封環與端蓋間（jiān）的契形空間的設計理（lǐ）念, 使得（dé）滑油泄漏故障成為（wéi）必然（rán）。

圖6 密封環結構

1—內六角螺栓;2—密封環下半部分;3—緊固螺栓;4—螺母;5—密封環下半部分;6—密封環總成

圖7 甩油環結構（gòu）

1—緊固螺栓;2—甩油環上半（bàn）部分;3—甩油環總成

甩油（yóu）環（huán）半圓結合處的鑽孔（kǒng）凹陷部分麵積較大, 2段錐形斜麵基本完全被破壞, 2個鑽孔在正車和倒車旋轉方向上行時, 都會使得（dé）較多的滑油聚集容納在鑽孔內:下行轉（zhuǎn）至楔形空間位置時, 剛（gāng）好以Z大量傾倒出（chū）容納的滑（huá）油, 使得此處聚集的油流甩出方向不（bú）同於甩油環盤麵正常錐麵的甩油方（fāng）向, 而是偏向軸線, 致（zhì）使一部分滑油進入密封環與環槽間的楔形空間。

當轉速（sù）低於74 r/min時, 甩油環盤麵油流的離心力較小, 油流不能（néng）到達契（qì）形空間;當轉速超過88r/min時（shí）, 油流的離心力較大, 甩出（chū）方向又趨（qū）於遠離軸線, 進入楔形空間的（de）油流（liú）減少。這2種狀況下進入油槽的滑油量（liàng）較小, 聚（jù）集的滑油都（dōu）可以經（jīng）泄油孔及時流出, 不會從油槽滿溢造成泄漏。當轉速介於74～88 r/min時, 進入楔形空間的滑油較多, 泄油孔來（lái）不及流通, 油槽與密封環之間的油流通道聚集較多的滑油, 由二（èr）者側麵（miàn）間隙滲出造成泄漏。

另外, 端蓋油槽泄放孔的（de）流通能力也會受到滑油黏度的影響, 軸封端蓋緊靠飛輪, 主機運轉時飛輪區域空氣擾動較為強烈, 對端蓋板（bǎn）和密封環都形成一定（dìng）的冷卻效果, 使得沿密封環外圓流下的滑油溫度下降較快, 到達泄放孔時（shí）可能會更加接近機艙的環（huán）境溫（wēn）?, 黏度增加、流通受阻（zǔ）。該船首航時水域環境溫度較高, 未見（jiàn）泄漏（lòu）;而後2個航（háng）次均在高緯度水域航行, 環境溫度較低（dī）, 軸封一（yī）直泄漏。這種（zhǒng）情況也（yě）從側麵說明, 泄放滑油的溫度較低也是造成泄漏的原因之一。

2　軸封設計和裝配的改進措施

(1) 在密封環半圓結合處取消（xiāo）緊固螺栓（shuān）的安（ān）裝斷麵, 改用類似甩油環切（qiē）向鑽孔內六角螺栓裝配方式, 這樣既不破壞密封環外圓輪廓, 又（yòu）可以消除密（mì）封環與（yǔ）油槽間的開放式楔形空間。

(2) 甩（shuǎi）油環（huán）安裝後, 其2個半圓環結合處（chù）的切向鑽孔（kǒng）可以用液態密封膠進行密封, 並恢複錐形外圓（yuán）輪廓（kuò）, 以減少進入楔形空（kōng）間的油量。

(3) 加（jiā）大端蓋油槽泄放孔孔徑或增加泄放孔數量。

(4) 密封環與下端蓋間增加固定鎖緊螺栓, 使得密封環與油（yóu）槽後槽 (飛輪側) 壁間緊密配合, 加強密封;前槽壁 (機體側) 間可（kě）以讓出較大間隙, 加快溢流。

3　結束語

主機廠家（jiā）對軸封（fēng）的設計理念非常（cháng）好, 主機在2種模式下（xià）運行時軸封都不會（huì）出現泄漏現象。但基於當前航運市場的經營（yíng）狀況, 營運船舶大多（duō）以租約要求的經濟航速運行, 主（zhǔ）機實際轉速往往明（míng）顯低於廠家（jiā）給（gěi）定的（de）優（yōu）選轉速, 因此或（huò）多或少會出現一些非額（é）定工況（kuàng）?的隱性（xìng）故障。

雖然大型船用（yòng）主機廠家的技術創新和優化設計大多偏重於（yú）設（shè）備的經濟性能、環保觀念, 突出可控電噴、在線監測、柔性控製、自檢（jiǎn）診斷等, 但輪（lún）機管理人員仍需要不斷加強自身的專業知識學習, 提高動手能力和主觀（guān）能動性, 不過分依賴設備廠家和技術圖紙的指導（dǎo）, 敢於積極探索, 勤（qín）於積累經驗, 及時（shí）正確處理設備故障, 確保船機設備的正常運轉。

參考文獻（xiàn）：

[1]徐繼林.某型主機軸封泄漏?障實例[J].航（háng）海技術,2018(06):41-43.

作者簡介：徐繼林，輪機長，廈（xià）門泛海船（chuán）舶管理有限公司

（來源：輪機課堂）