AX型艉轴密封装置的应用

摘要：本文以AX型艉轴密封装置为例，简述空气密封型艉轴密封装置在现代船舶上的应用。

关键词：空气密封； AX型； 船舶

1 前言

艉轴密封装置能保证艉轴在运转中有下沉、径向跳动及偏心转动、轴向窜动等情况时具有良好的密封性，有效隔离滑油和海水、泥沙，防止艉管滑油泄漏或是海水灌入机舱，所以艉轴密封装置工作性能的好坏，直接影响船舶能否正常营运。目前新造的大中型舶船上广泛采用空气密封型艉轴密封装置，它是传统的“SIMPLEX”型艉轴密封装置的改进型，是目前比较先进的船舶艉轴密封装置。

本文以某新造远洋货轮为例，该轮设计吃水18.1米，船体基线至轴系中心线高度5米，安装了伊格尔工业株式会社-KEMEL公司生产的AX型艉轴密封装置，使用0.7MPA的压缩空气作为工作气源，冲洗水由船上的淡水压力柜供给。结合实际情况，对AX型艉轴密封装置的结构特点、日常操作注意事项等进行介绍。

2 AX型艉轴密封装置的特点和工作原理

2.1 AX型密封装置的特点

AX型艉轴密封装置由前密封和后密封装置组成，具有其独特的优点：（1）可靠性和安全性高；（2）结构紧凑且易于操作；（3）维护保养简便；（4）空气消耗量少；（5）带有防渔网功能，减少进坞维修费用；（6）根据吃水自动调整压力，确保密封性能。

2.1.1 前密封装置

图1所示，前密封装置的结构基本上与后密封装置相同，不同的是前密封装置只有#4、#5两道密封环。密封环的作用是把滑油密封在艉管和轴承区域的油腔中，阻止滑油泄漏。装置中的衬套通过螺栓上紧的夹紧环安装在艉轴上，随轴的旋转而转动。

密封环由氟橡胶（VITON）制成，每个密封环的唇部内侧装有一根固紧的弹簧环，该弹簧环的作用一方面是以一定的预紧力作用在密封环上，使密封环以适当的紧度贴合在衬套上，保证密封环和衬套之间的密封性，另一方面是当密封环由于长时间工作而有磨损时能得到一定的补偿。

图1 前密封装置

2.1.2 后密封装置

图2所示，后密封装置的结构特点是具有更多的密闭腔室。腔室由法兰环、中间环、盖环等多道用螺栓互相上紧的金属环组成，金属环之间有4道密封环，由螺栓紧固在密封环壳体中，密封环壳体由螺栓固定在螺旋桨轴输出端上，不随螺旋桨转动。密封环的唇部与衬套紧密贴合，在海水压力、滑油压力、密封环本身的弹性以及弹簧的夹紧力共同作用下，唇部与衬套保持一定的径向力，从而达到其密封性能，保证装置的密封性。

后密封装置的四道密封环分别是#1、#2、#3、#3S，在靠近海水一侧还设置一道合成橡胶环，目的是阻止割碎的渔网碎片进入装置内部。#1、#2密封环的作用是防止海水进入艉管内。#2和#3密封环之间是空气腔，该腔可将海水和滑油分隔开来。#3S 密封环是备用环，在正常情况下，不投入工作，当#3密封环磨损时，可通过关闭进出#3/#3S油腔的阀门，让#3S密封环投入使用，确保密封装置的正常工作。

图2 后密封装置

2.2 AX型艉轴密封装置的工作原理

AX型艉轴密封系统由气控单元、滑油泵单元、泄放收集单元、滑油柜单元、艏密封油柜、重力油柜及其相应的管路附件组成。0.7Mpa的压缩空气进入气控单元，经压力调节阀降为0.3Mpa，在气控单元控制面板的左上方有一个流量计，可根据需要调节空气流量，压缩空气经气控单元后分两路，一路连接滑油柜单元，另一路连接#2/#3密封腔，压缩空气由上方进入#2/#3密封腔。#1密封环左侧承受海水的压力，并且压力随着船吃水的改变而变化，吃水每增加10米，相对应的压力就增加0.1Mpa。通过调整#2/#3密封腔内的压力为0.02～0.04Mpa加上对应吃水的海水压力，此时，#1/#2密封腔内的压力为0.01～0.02Mpa加上对应吃水的海水压力，因此#2/#3密封腔内的压力比#1/#2密封腔内高0.01～0.02Mpa，#1/#2密封腔内的压力比#1密封环承受的海水压力高0.01～0.02Mpa。压缩空气经#2/#3密封腔进入#1和#2密封腔，再经#1密封环排向海水，这样海水就被隔离在外。此外，系统设置由#2/#3密封腔通往船内的泄放收集单元，当海水从#1、#2密封环泄漏以及滑油从#3密封环泄漏时，泄漏的海水和滑油可以经泄放收集单元泄放到船内。

系统设置两台互为备用的滑油循环泵，正常工作时使用一台，另一台处于备用状态。滑油柜单元中的滑油被泵入#3/#3S密封腔及艉轴管内，通过调节循环泵单元上的针阀，即调节回油量，控制#3/#3S密封腔内的油压比#2/#3密封腔内的气压高0.03～0.05Mpa。

当船舶吃水改变时， #1密封环左侧承受的海水压力加大，进而更加紧密地贴合在衬套上，使得从#1密封环排向海水的空气量减少，造成#1/#2密封腔内压力上升，导致#2/#3密封腔内的压力跟着上升，由于滑油柜单元与#2/#3密封腔是通过空气管连通的，所以#2/#3密封腔内的压力上升必然造成滑油柜单元压力的增大，导致的结果是滑油从#3/#3S密封腔和艉轴管流回滑油柜单元的阻力变大，从而#3/#3S密封腔和艉轴管中的滑油量变多，油压就会逐渐增大，达到新的平衡。

如图3所示，前密封系统使用独立的油柜，该油柜安装在艏密封装置的上方，正常油位高度为距艏密封装置外壳400～500mm。图中为主机正车时的滑油流向，滑油经过左侧油管进入#4和#5密封腔中，随着螺旋桨轴的旋转，部分滑油经中间和右侧油管流回油柜。

图3 前密封（从船头往船尾方向看）

3 AX型艉轴密封装置常见故障及排除

3.1 当机舱监测系统显示“气控单元压力低”报警

（1）检查气源。如果被切断，立即恢复空气供应。

（2）检查气控单元压差表。如果指针在红色区域，则对空气滤器进行清洗。

（3）检查气控单元压力调节器压力表。如果压力低于0.01Mpa，将压力调整到0.3Mpa。

（4）检查气控单元流量计。如果压缩空气流量低于35NL/min，将流量调整到35NL/min ～40NL/min。

（5）检查滑油柜单元安全阀。如果损坏，修复或换新。

（6）检查滑油柜单元空气管路连接法兰。如果漏气，紧固漏气点。

（7）检查滑油柜单元透气阀。如果被打开，关闭即可。

（8）检查泄放收集单元流量控制阀。如果开度太大，调整流量大约在2～3L/min。

3.2 机舱监测系统显示“滑油柜单元液位高”报警

检查滑油柜单元是否有海水进入。如果油柜中有海水，说明#1、#2密封环磨损。

3.3 机舱监测系统显示“滑油柜单元液位低”报警

（1）检查泄放收集单元液位。如果有大量滑油，说明#3密封环磨损，通过关闭#3/#3S密封腔滑油的进出口阀，让#3S投入工作。

（2）检查艏密封油柜液位。如果不正常，说明#4密封环磨损。

3.4 机舱监测系统显示“泄放收集单元液位高”报警

（1）如泄放收集单元内是海水，说明#1、#2密封环均已磨损，需要对#1、#2密封环进行修复。

（2）如泄放收集单元内是滑油，说明#3密封环已磨损。

（3）检查中如发现海水进入滑油柜单元，但在泄放收集单元中没有发现海水，说明泄放收集单元的管路堵塞，可用淡水冲洗#2/#3密封腔的气路和泄放管路。

3.5 航行中的应急操作

船舶航行中，如果压缩空气中断，短期内无法恢复供气时，为了不影响正常航行，可打开收集单元泄放阀V5，观察后密封装置的密封状况：

（1）如果收集单元中没有发现海水，则船舶可以继续航行。

（2）如果收集单元中发现海水，需进行以下操作：

① 停止艉管滑油循环泵；

② 关闭阀V1、V2、V4；

③ 关闭阀V8、V9，打开透气阀V10；

④ 打开截止止回阀V7，打开透气阀V11；

⑤ 如果轴系中心线至吃水的高度大于10米，则打开高位重力油柜与透气管的连接阀V12；如果小于10米，则打开低位重力油柜与透气管的连接阀V13；

⑥ 启动一台滑油循环泵。

4 AX型艉轴密封装置的维护保养

4.1 管路清洗

如果发现从气控单元去#2/#3密封腔的气压与泄放收集单元的压力差超过0.03 Mpa，则需在主机停车状态下按下列步骤清洗管路：

（1）打开收集单元泄放阀V5；

（2）将三通阀V1转换到淡水侧，利用淡水冲洗管路；

（3）观察排放至漏斗中水质，直至清澈后完成清洗，将三通阀V1转换到空气侧；

（4）关闭收集单元泄放阀V5。

4.2 长时间停泊时注意事项

当船舶停泊时间超过一个月时，建议进行下列操作：

（1）切断压缩空气的供应；

（2）关闭艉管滑油循环泵；

（3）打开收集单元泄放阀V5，每周检查一次泄放情况；如果收集单元有海水，需进行下面的操作：

① 关闭阀V1、V2、V4、V5；

② 关闭阀V8、V9，打开透气阀V10；

③ 打开透气阀V11；

④ 打开重力油柜（高位）与透气管的连接阀V12。

恢复气密封系统时需要进行下列操作：

（1）关闭阀V11；

（2）关闭阀V12；

（3）关闭V10，打开阀V8、V9；

（4）打开阀V1、V2、V4；

（5）启动一台艉管滑油循环泵；

（6）上述工作完成后，观察去#2/#3密封腔的气压、#3/#3S密封腔出口的油压，调整油压和气压的压力差在0.03～0.05 Mpa范围内。

5 结束语

通过对AX型艉轴密封装置的工作原理、故障排除等可以看出：该装置易于操作，对防止滑油泄漏、防污染有较好的功效，出现故障后，进行合理分析便可找出原因，采取简单的措施就可排除故障，保证船舶的正常航行。

参考文献

[1] 张骜. 船舶动力装置[M]. 哈尔滨工程大学出版社， 2007.1

[2] GB/T 25017-2010 船艉轴油密封装置[S]. 中华人民共和国国家质

量监督检验检疫总局， 2010

[3] 日本KEMEL株式会社. 艉轴密封装置完工图， 2010.8