船舶軸系接地裝置缺陷與對策

戰艾 張建成

煙臺派格船舶設計有限公司 山東煙臺 264000

船舶軸系位于主機與螺旋槳之間，主要由傳動軸、傳動裝置、支承件、尾封裝置等附件組成。其主要功能是將船舶主機產生的動力傳遞給螺旋槳，同時將螺旋槳轉動產生的軸向推力傳遞給船體，從而促進船舶航行。

1 接地裝置的組成

1.1 電纜

電刷與船體連接電纜的線徑應粗（不小于45mm2），并應盡可能短。與船體的連接必須牢固，無松動。

1.2 電位計

當軸轉動時，當電位計讀數為2-50mv時，裝置處于良好的工作狀態。軸停止時，讀數通常為“O”MV，這是正常的。

1.3 電刷

軸接地裝置用電刷必須耐油、耐腐蝕，并能長期保持低電阻。

2 船舶軸系接地裝置工作原理

船舶在海上行駛時，主機軸系帶動螺旋槳旋轉，形成海水、船體、螺旋槳和軸之間的回路。旋轉軸系統，包括螺旋槳和外殼之間的回路，被主軸、中間軸承和軸上未使用的金屬軸承材料的潤滑劑膜切斷。這會導致船體和軸系之間的電位差異，在這種情況下螺旋槳和軸可能會被電腐蝕。在此階段，無論是陽極陰極保護外加電流系統，電位差異都妨礙了該系統有效地保護螺旋槳免受腐蝕。此外，當油膜損壞或潤滑油被摻入水中時，主軸承、中間軸承和軸系統之間的電位差可能會引起強烈的電擊，從而導致主軸承表面的瞬時放電、火花和點腐蝕的電化學腐蝕在重力情況下，可能會導致軸承過度磨損，甚至機械損壞。軸接地裝置用滑動環和碳刷將軸與殼體連接，以消除堵塞，形成回路，電位差的消除可以避免火花，保護軸系和螺旋槳免受電化學腐蝕，有效維護主機軸系的安全[1]。

3 接地裝置的維護

3.1 電位計的維護

電位計每年至少檢查和調整一次。通常，停止時，電壓表指針將指向零位。轉動軸時，應注意電壓表的指示。定期觀察軸接地裝置電壓表。軸系與船體的電位差保持在50mV以下，可有效防止電化學腐蝕。電位差越低，說明接地裝置工作正常；電位差越高，說明電刷與接地裝置滑環接觸不良，無法正常放電。因此，要及時檢查、清潔、調整電刷與銀環表面，保持良好的接觸，減少電位差，避免電化學腐蝕。

3.2 滑環的維護

滑環固定在中間軸上并隨軸轉動。它的工作狀態直接影響到整個裝置的工作性能，因此需要定期拆卸和檢查。由于水或油的污染，滑環表面會生銹，電壓降會增加，因此應降低防腐效果。因此，應充分注意維護，有時接地裝置應加防護罩。從船體ICCP系統流向豎井并返回船體的水流。如果軸不接地，電流會通過軸與軸承之間的油膜斷裂處，或通過軸承表面金屬點蝕孔的海水潤滑油，或其他機械零件。為了防止電流或火花腐蝕軸承，采用軸接地裝置[2]。

3.3 軸接接地裝置安裝

接地裝置應盡可能安裝在與艉軸連接的中間軸上。由良好導電材料制成的銀環固定在中間軸上。固定刷架的支架底座應與船體焊接牢固，接口應光滑。適當調整電刷壓簧，使電刷與滑環表面接觸良好。

3.4 電刷的維護

電刷彈簧薄弱或電刷過度磨損，會使電刷與軸滑環表面接觸不良，進而使螺旋槳旋轉切割磁場產生的電流不能接地。電刷和滑環之間的接觸壓力應選擇在合適的范圍內。如果太緊，摩擦阻力增大，導致電刷迅速磨損；如果太松，會導致接觸不良，影響接地[3]。

4 案例分析

4.1 故障調查

在航行過程中，通過觀察毫伏表的讀數來監測船舶的運行狀況。如果毫伏表的讀數高于50毫伏或等于0，必須及時檢查。調查和檢查方法。監視毫伏表讀數是否異常。軸與船體之間的阻力是否小于允許值。滑環軌道是否有油污。檢查滑環接口是否有間隙和上下錯位。檢查銀石墨碳刷的消耗量，檢查底座的自由度，確認是否有偏磨。

4.2 原因分析

①監測毫伏表讀數異常。在船舶行駛過程中，監測毫伏表讀數大于50mv。結果表明，刷與滑環接觸電阻大，刷端面與滑環表面或含銀石墨刷接觸不充分。在船舶航行期間，監控毫伏表讀數為0mV。表明電路開路，端子松動或設備安裝錯誤。②含銀石墨刷消耗過快。滑環安裝不到位，兩個半圓中心線偏差較大，接觸端間隙較大。當軸驅動滑環旋轉時，會導致銀軸承石墨碳刷跳動。在這種情況下，銀石墨刷被切割，大大加快了含銀石墨刷的消耗速度。含銀石墨刷與滑環表面之間壓力過高，消耗過快。銀石墨電刷材料不合理。例如，電刷中石墨含量小，造成耐磨性，造成過多消耗，達不到規定的使用壽命。③含銀石墨刷消耗不均。銀石墨刷底座安裝不正確或底座保護螺絲不擰緊，使底座位置在移動過程中偏離軸線切線方向，銀軸承石墨刷與滑環之間出現一定接觸（間隙），出現偏心磨損發生，導致銀石墨碳刷消耗不均。銀軸承石墨刷底座固定支架不牢固，受力小，會使含銀石墨刷輕微磨損。

4.3 解決方案和改進措施

①安裝。如果滑環未對準，則需要重新安裝滑環。滑環接頭安裝間隙較大，含銀石墨碳刷有被切割、修理、填充銀環氧樹脂或焊料的跡象。如果含銀石墨刷僅部分接地，則應調整裝置的對準和安裝尺寸。確保電刷和滑環之間施加均勻的力。將彈簧調整到碳刷上，使有害雜散電流安全平穩地引導回船體。②設備。改進了銀軸承石墨刷底座固定支架，采用加強支架。新支架通過將雙u形箍固定在角鋼上，使支架更加牢固。采用了一種比合理的含銀石墨碳刷。高比例銀具有低電阻，低比例石墨用于耐磨，延長使用壽命。70%以上的銀和石墨含量小于30%的銀的比例可以提供更好的導電性和耐磨性的組合。

5 結語

軸系接地裝置是一種被動安全裝置，保護機器和設備免受電化學腐蝕，損壞設備不會立即導致軸系故障，并且可能需要一段時間才能發出信號。