简述空气密封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

Abstract：This paper introduces the application of AX type air seal stern tube bearing system at modern ship.

Keywords：air seal；AX type；ship

中图分类号：[O355] 文献标识码：A 文章编号：

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、分析。

2 AX型艉轴密封装置的特点和工作原理

2.1 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，比如：1、可靠性和安全性高；2、结构紧凑并且易于操作；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，该弹簧环一方面的作用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，另一方面的作用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

图3所示，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。

图3 艉轴密封系统图

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。

图4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4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

3.1 故障及排除

艉轴密封装置使用过程中，出现故障时要分析可能发生该故障的原因，进行细致的排查。

1)当机舱监测系统显示“气控单元压力低”报警时

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。

2)当机舱监测系统显示“滑油柜单元液位高”报警时

①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)当机舱监测系统显示“滑油柜单元液位低”报警时

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。

4)机舱监测系统显示“泄放收集单元液位高”报警，并且报警出现的频率较高

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。

4)检查中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。

3.2 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，可进行下列操作：

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：

停止艉管滑油循环泵；

关闭阀V1、V2、V4；

关闭阀V8、V9，打开透气阀V10；

打开截止止回阀V7，打开透气阀V11；

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；

启动一台滑油循环泵。

4 AX型艉轴密封装置维护保养

4.1 管路清洗方法

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0.03Mpa，则需在主机停车状态下按下列步骤清洗管路：

打开收集单元泄放阀V5；

将三通阀V1转换到淡水侧，利用淡水冲洗管路；

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；

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：

关闭阀V1、V2、V4、V5；

关闭阀V8、V9，打开透气阀V10；

打开透气阀V11；

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∼0.05Mpa范围内。

5结束语

通过对AX型艉轴密封装置的工作原理、故障等进行分析可以看出：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

作者简介：

姓名：徐庆明出生年月：1983年12月： 性别：男职称：助理工程师 工作单位：广州中船龙穴造船有限公司造船事业部项目管理室从事造船调试工作