AX型艉軸密封裝置的應用

摘要：本文以AX型艉軸密封裝置為例，簡述空氣密封型艉軸密封裝置在現代船舶上的應用。

關鍵詞：空氣密封； AX型； 船舶

1 前言

艉軸密封裝置能保證艉軸在運轉中有下沉、徑向跳動及偏心轉動、軸向竄動等情況時具有良好的密封性，有效隔離滑油和海水、泥沙，防止艉管滑油泄漏或是海水灌入機艙，所以艉軸密封裝置工作性能的好壞，直接影響船舶能否正常營運。目前新造的大中型舶船上廣泛采用空氣密封型艉軸密封裝置，它是傳統的“SIMPLEX”型艉軸密封裝置的改進型，是目前比較先進的船舶艉軸密封裝置。

本文以某新造遠洋貨輪為例，該輪設計吃水18.1米，船體基線至軸系中心線高度5米，安裝了伊格爾工業株式會社-KEMEL公司生產的AX型艉軸密封裝置，使用0.7MPA的壓縮空氣作為工作氣源，沖洗水由船上的淡水壓力柜供給。結合實際情況，對AX型艉軸密封裝置的結構特點、日常操作注意事項等進行介紹。

2 AX型艉軸密封裝置的特點和工作原理

2.1 AX型密封裝置的特點

AX型艉軸密封裝置由前密封和后密封裝置組成，具有其獨特的優點：（1）可靠性和安全性高；（2）結構緊湊且易于操作；（3）維護保養簡便；（4）空氣消耗量少；（5）帶有防漁網功能，減少進塢維修費用；（6）根據吃水自動調整壓力，確保密封性能。

2.1.1 前密封裝置

圖1所示，前密封裝置的結構基本上與后密封裝置相同，不同的是前密封裝置只有#4、#5兩道密封環。密封環的作用是把滑油密封在艉管和軸承區域的油腔中，阻止滑油泄漏。裝置中的襯套通過螺栓上緊的夾緊環安裝在艉軸上，隨軸的旋轉而轉動。

密封環由氟橡膠（VITON）制成，每個密封環的唇部內側裝有一根固緊的彈簧環，該彈簧環的作用一方面是以一定的預緊力作用在密封環上，使密封環以適當的緊度貼合在襯套上，保證密封環和襯套之間的密封性，另一方面是當密封環由于長時間工作而有磨損時能得到一定的補償。

圖1 前密封裝置

2.1.2 后密封裝置

圖2所示，后密封裝置的結構特點是具有更多的密閉腔室。腔室由法蘭環、中間環、蓋環等多道用螺栓互相上緊的金屬環組成，金屬環之間有4道密封環，由螺栓緊固在密封環殼體中，密封環殼體由螺栓固定在螺旋槳軸輸出端上，不隨螺旋槳轉動。密封環的唇部與襯套緊密貼合，在海水壓力、滑油壓力、密封環本身的彈性以及彈簧的夾緊力共同作用下，唇部與襯套保持一定的徑向力，從而達到其密封性能，保證裝置的密封性。

后密封裝置的四道密封環分別是#1、#2、#3、#3S，在靠近海水一側還設置一道合成橡膠環，目的是阻止割碎的漁網碎片進入裝置內部。#1、#2密封環的作用是防止海水進入艉管內。#2和#3密封環之間是空氣腔，該腔可將海水和滑油分隔開來。#3S 密封環是備用環，在正常情況下，不投入工作，當#3密封環磨損時，可通過關閉進出#3/#3S油腔的閥門，讓#3S密封環投入使用，確保密封裝置的正常工作。

圖2 后密封裝置

2.2 AX型艉軸密封裝置的工作原理

AX型艉軸密封系統由氣控單元、滑油泵單元、泄放收集單元、滑油柜單元、艏密封油柜、重力油柜及其相應的管路附件組成。0.7Mpa的壓縮空氣進入氣控單元，經壓力調節閥降為0.3Mpa，在氣控單元控制面板的左上方有一個流量計，可根據需要調節空氣流量，壓縮空氣經氣控單元后分兩路，一路連接滑油柜單元，另一路連接#2/#3密封腔，壓縮空氣由上方進入#2/#3密封腔。#1密封環左側承受海水的壓力，并且壓力隨著船吃水的改變而變化，吃水每增加10米，相對應的壓力就增加0.1Mpa。通過調整#2/#3密封腔內的壓力為0.02～0.04Mpa加上對應吃水的海水壓力，此時，#1/#2密封腔內的壓力為0.01～0.02Mpa加上對應吃水的海水壓力，因此#2/#3密封腔內的壓力比#1/#2密封腔內高0.01～0.02Mpa，#1/#2密封腔內的壓力比#1密封環承受的海水壓力高0.01～0.02Mpa。壓縮空氣經#2/#3密封腔進入#1和#2密封腔，再經#1密封環排向海水，這樣海水就被隔離在外。此外，系統設置由#2/#3密封腔通往船內的泄放收集單元，當海水從#1、#2密封環泄漏以及滑油從#3密封環泄漏時，泄漏的海水和滑油可以經泄放收集單元泄放到船內。

系統設置兩臺互為備用的滑油循環泵，正常工作時使用一臺，另一臺處于備用狀態。滑油柜單元中的滑油被泵入#3/#3S密封腔及艉軸管內，通過調節循環泵單元上的針閥，即調節回油量，控制#3/#3S密封腔內的油壓比#2/#3密封腔內的氣壓高0.03～0.05Mpa。

當船舶吃水改變時， #1密封環左側承受的海水壓力加大，進而更加緊密地貼合在襯套上，使得從#1密封環排向海水的空氣量減少，造成#1/#2密封腔內壓力上升，導致#2/#3密封腔內的壓力跟著上升，由于滑油柜單元與#2/#3密封腔是通過空氣管連通的，所以#2/#3密封腔內的壓力上升必然造成滑油柜單元壓力的增大，導致的結果是滑油從#3/#3S密封腔和艉軸管流回滑油柜單元的阻力變大，從而#3/#3S密封腔和艉軸管中的滑油量變多，油壓就會逐漸增大，達到新的平衡。

如圖3所示，前密封潤滑系統使用獨立的油柜潤滑，該油柜安裝在艏密封裝置的上方，正常油位高度為距艏密封裝置外殼400～500mm。圖中為主機正車時的滑油流向，滑油經過左側油管進入#4和#5密封腔中，隨著螺旋槳軸的旋轉，部分滑油經中間和右側油管流回油柜。

圖3 前密封潤滑（從船頭往船尾方向看）

3 AX型艉軸密封裝置常見故障及排除

3.1 當機艙監測系統顯示“氣控單元壓力低”報警

（1）檢查氣源。如果被切斷，立即恢復空氣供應。

（2）檢查氣控單元壓差表。如果指針在紅色區域，則對空氣濾器進行清洗。

（3）檢查氣控單元壓力調節器壓力表。如果壓力低于0.01Mpa，將壓力調整到0.3Mpa。

（4）檢查氣控單元流量計。如果壓縮空氣流量低于35NL/min，將流量調整到35NL/min ～40NL/min。

（5）檢查滑油柜單元安全閥。如果損壞，修復或換新。

（6）檢查滑油柜單元空氣管路連接法蘭。如果漏氣，緊固漏氣點。

（7）檢查滑油柜單元透氣閥。如果被打開，關閉即可。

（8）檢查泄放收集單元流量控制閥。如果開度太大，調整流量大約在2～3L/min。

3.2 機艙監測系統顯示“滑油柜單元液位高”報警

檢查滑油柜單元是否有海水進入。如果油柜中有海水，說明#1、#2密封環磨損。

3.3 機艙監測系統顯示“滑油柜單元液位低”報警

（1）檢查泄放收集單元液位。如果有大量滑油，說明#3密封環磨損，通過關閉#3/#3S密封腔滑油的進出口閥，讓#3S投入工作。

（2）檢查艏密封油柜液位。如果不正常，說明#4密封環磨損。

3.4 機艙監測系統顯示“泄放收集單元液位高”報警

（1）如泄放收集單元內是海水，說明#1、#2密封環均已磨損，需要對#1、#2密封環進行修復。

（2）如泄放收集單元內是滑油，說明#3密封環已磨損。

（3）檢查中如發現海水進入滑油柜單元，但在泄放收集單元中沒有發現海水，說明泄放收集單元的管路堵塞，可用淡水沖洗#2/#3密封腔的氣路和泄放管路。

3.5 航行中的應急操作

船舶航行中，如果壓縮空氣中斷，短期內無法恢復供氣時，為了不影響正常航行，可打開收集單元泄放閥V5，觀察后密封裝置的密封狀況：

（1）如果收集單元中沒有發現海水，則船舶可以繼續航行。

（2）如果收集單元中發現海水，需進行以下操作：

① 停止艉管滑油循環泵；

② 關閉閥V1、V2、V4；

③ 關閉閥V8、V9，打開透氣閥V10；

④ 打開截止止回閥V7，打開透氣閥V11；

⑤ 如果軸系中心線至吃水的高度大于10米，則打開高位重力油柜與透氣管的連接閥V12；如果小于10米，則打開低位重力油柜與透氣管的連接閥V13；

⑥ 啟動一臺滑油循環泵。

4 AX型艉軸密封裝置的維護保養

4.1 管路清洗

如果發現從氣控單元去#2/#3密封腔的氣壓與泄放收集單元的壓力差超過0.03 Mpa，則需在主機停車狀態下按下列步驟清洗管路：

（1）打開收集單元泄放閥V5；

（2）將三通閥V1轉換到淡水側，利用淡水沖洗管路；

（3）觀察排放至漏斗中水質，直至清澈后完成清洗，將三通閥V1轉換到空氣側；

（4）關閉收集單元泄放閥V5。

4.2 長時間停泊時注意事項

當船舶停泊時間超過一個月時，建議進行下列操作：

（1）切斷壓縮空氣的供應；

（2）關閉艉管滑油循環泵；

（3）打開收集單元泄放閥V5，每周檢查一次泄放情況；如果收集單元有海水，需進行下面的操作：

①關閉閥V1、V2、V4、V5；

②關閉閥V8、V9，打開透氣閥V10；

③打開透氣閥V11；

④打開重力油柜（高位）與透氣管的連接閥V12。

恢復氣密封系統時需要進行下列操作：

（1）關閉閥V11；

（2）關閉閥V12；

（3）關閉V10，打開閥V8、V9；

（4）打開閥V1、V2、V4；

（5）啟動一臺艉管滑油循環泵；

（6）上述工作完成后，觀察去#2/#3密封腔的氣壓、#3/#3S密封腔出口的油壓，調整油壓和氣壓的壓力差在0.03～0.05 Mpa范圍內。

5 結束語

通過對AX型艉軸密封裝置的工作原理、故障排除等可以看出：該裝置易于操作，對防止滑油泄漏、防污染有較好的功效，出現故障后，進行合理分析便可找出原因，采取簡單的措施就可排除故障，保證船舶的正常航行。

參考文獻

[1] 張驁. 船舶動力裝置[M]. 哈爾濱工程大學出版社， 2007.1

[2] GB/T 25017-2010 船艉軸油潤滑密封裝置[S]. 中華人民共和國國家質

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[3] 日本KEMEL株式會社. 艉軸密封裝置完工圖， 2010.8