第9章维修船舶的主要部件

第九章

船舶主要部件的检修一、增压器的检修废气涡轮增压器的作用是利用柴油机废气能量驱动涡轮带动同轴上的压气机，把空气压力提高送入气缸，使柴油机功率大幅度提高。由于增压器高速运转，它属于精密机械。废气涡轮增压器使柴油机的功率增加1倍，而重量只增加10％。轴承在增压器中居重要地位，它不仅保证转子安全可靠地高速回转，还必须保证转子准确定位废气涡轮增压器转子两端轴承一般采用透平油，由自带油泵进行润滑。增压器自带油泵工作的可靠性与其安装质量有关，安装时应保证油泵轴线与转子轴线同轴。滚动轴承具有摩擦系数小，产生热量少，润滑油消耗量少，拆卸方便，起动性能好，效率高等优点,缺点是使用寿命有限。滚动轴承累积工作时间达到其额定使用寿命时即应换新轴承，一般累积工作时间约为8000小时。压气机端的轴承中装有径向和轴向两级减振弹簧片。其中轴向减振弹簧片除应具有减振作用外，还应具有调整和确定转子轴向位置的作用在涡轮端轴承中只装有径向减振弹簧片，以减轻振动。转子变形会使增压器产生振动。消除增压器振动的方法首先应是换新轴承。增压器的转子或叶片经修理或更换后均应进行动平衡试验并合格。零部件D/L≤1时,应进行动平衡试验，以保证其平稳、无振动的运转。零部件(D/L≥5)应进行静平衡试验，以保证运转平稳，如螺旋桨。修后的增压器转子、电机转子应进行动平衡试验，以保证平稳运转。新造或经修理的增压器转子应进行动平衡试验。增压器转子需做动平衡试验的情况：转子部件受机械损伤；转子轴及涡轮叶片经修理后；涡轮叶片部分或全部更换后；压气机叶及导风轮经修理或更换后。增压器转子转动时产生的离心力空间汇交力系。动平衡试验是在2个平面上检测。增压器转子动平衡试验合格之后：两平面内的离心力的向量和近似为0离心力引起的力偶矩的向量和近似为0偏心矩近似为0回转件的重心相对其回转中心的距离称为偏心距e。平衡精度是反映回转件平衡后的不平衡程度的指标。增压器转子的平衡精度又称为偏心距。反映回转件回转时不平衡惯性力的大小和方向的指标是不平衡度。对于质量分布在同一平面内，轴向长度较小的回转件，其不平衡度用不平衡度或称重径积表示,即距回转半径Ｒ处有一不平衡重Ｆ(或不平衡力Ｆ)时，回转件的不平衡度用Ｆ·Ｒ(牛·米)，或称重径积。平衡精度是用来度量回转件动平衡的物理量，回转件的平衡精度是其经平衡后的不平衡程度，用回转件的重心相对其回转中心的距离称为偏心矩e。偏心距用回转件的不平衡度(重径积)与其质量中心上的重力之比耒表示，即e＝FR/G(mm)。对于质量分布在同一平面内，轴向长度较小的回转件，其平衡精度用e表示。对于质量分布不在同一平面内，轴向长度较大的回转件，其平衡精度用e·ω表示，其中ω为回转件的角速度。平衡精度的等级按照［e］·ω来划分。增压器转子平衡精度超过许用值时应采取的措施是在叶轮或涡轮上定点去重。两台增压器转子具有相同的平衡精度，则其偏心距相等。两台增压器的转子具有相同的重径积，则其偏心距不一定相等。两台增压器转子具有不同的质量，若重径积相同，则平衡精度不相等。以回转件的许用偏心距［e］与回转件的角速度ω的乘积［e］·ω表示回转件的平衡精度。增压器转子动平衡检验后，要求达到e＜［e］。增压器的密封装置有气封和油封。增压器转子轴上的油封的作用是防止滑油进入涡轮壳体或压气机壳体内。压气机叶轮背部的气封作用是防止空气漏入涡轮端。涡轮端气封的作用是防止轴承箱滑油被污染。增压器气封严重损坏时应采取更换密封带和压紧丝进行修理。小型增压器中的油封常采用活塞环式的密封装置。大型增压器中的气封多采用迷宫式的密封装置。增压器压气机叶轮背面与隔热墙之间设有径向迷宫式的气封。压气机叶轮和涡轮叶片常见的失效形式是变形、裂纹和断裂。增压器涡轮叶片变形的原因是高速异物撞击所致。增压器压气机叶片损伤是由于轴承严重磨损所致。涡轮叶片裂纹检查采用着色探伤。当个别涡轮叶片产生严重损伤时应采用拆除损伤及与之对称的叶片。涡轮叶片根部裂纹则应采用更换工艺处置。涡轮叶片中部或上部有缺陷时可采用焊补修理。涡轮叶片四面上的轻微少量缺陷允许修磨，但修磨的厚度应不大于1／6相应部位的叶片厚度。增压器平稳、无振动高速运转的条件是平衡精度和对中精度符合要求增压器校中测量是通过测量N、M、L间隙进行对中情况的精确检验。其中间隙N是转子轴向串动量。保证增压器转子受热膨胀不会产生压气机叶轮与气封板碰撞的间隙是M值(压气机叶轮的后间隙)。保证压气机叶轮不与壳体相碰的间隙是L(压气机叶轮的前间隙)。增压器转子拆卸前后不需检测轴承间隙。增压器转子校中时不需检测各轴承的轴承间隙。增压器转子校中时若压气机叶轮前后间隙不满足要求时应采取措施：增加压气机端转子轴的调位垫片减少压气机端转子轴的调位垫片交换压气机端和涡轮机倒转子轴的调位垫片。涡轮壳体内表面与废气接触发生腐蚀，特别是在排气壳底部处易腐蚀烂穿。增压器涡轮壳体发生酸腐蚀关键是壁面温度低于硫酸的露点。增压器壳体涡轮内壁的酸腐蚀是属于电化学腐蚀。增压器涡轮壳体腐蚀的程度应控制在不大于50％的设计壁厚涡轮壳体腐蚀后，其最小壁厚大于设计壁厚的50％，壳体冷却水腔经水压试验合格后方可继续使用。涡轮壳体局部腐蚀较重，可采用焊补修理壳体腐蚀后，其最小壁厚小于设计壁厚的50％，壳体冷却水腔经修理和1.5倍工作压力的水压试验合格后方可继续使用。涡轮壳体喷水清洗时是在柴油机50％负荷下进行。压气机端喷水清洗应在柴油机全负荷下进行。防止增压器涡轮端壳体腐蚀的方法是提高冷却水进口温度。防止增压器涡轮壳体腐蚀的方法是选用非冷却式的增压器。航行中，当废气涡轮增压器发生严重的故障时，应采用停增压器措施进行处置。航行中，当废气涡轮增压器发生严重故障时，海况允许短时停车，对损坏涡轮增压器采用锁住转子措施处置。航行中，当废气涡轮增压器发生严重故障时，海况允许长时间停车，对损坏的涡轮增压器采用拆除转子措施进行处置。航行中，某船定压增压的增压器发生严重故障，主机功率较小，平均指示压力＜0.5兆帕，此时对增压器应采取锁住转子一端(压气端)的措施进行处理。航行中，某船主机采用脉冲增压系统，主机功率较小，平均指示压力＜0.5兆帕，增压器发生严重故障时应对其采取锁住转子两端措施进行处理。某船航行在风平浪静的海上，增压器发生严重故障，主机平均指示压力＞0．5兆帕，此时对增压器应采取锁住转子两端措施进行处理。航行中，增压器发生故障可利用随机专用工具，并按说明书要求将转子锁住，但应使增压器停止润滑，继续冷却。增压器发生故障后锁住转子的措施简便，起到了缓解故障和防止故障扩大的作用，但缺点是长时间锁住转子将引起变形。增压器发生故障后采用拆除转子的措施，不仅防止事故扩大，更重要的是保护了转子，但缺点是工作量大。二、船舶轴系的检修船舶轴系是船舶动力装置的重要组成部分，承担着传递扭矩和推力的作用，以实现船舶航行。船舶轴系是从曲轴尾法兰起至尾轴止。短轴系是指具有一节或无中间轴的轴系。长轴系是指具有两节或两节以上中间轴的轴系。轴系理论中心线是船舶设计时所确定的轴系中心线,是根据首尾基准点来确定。轴系理论中心线用来确定主机和轴系位置。轴系理论中心线是主机的定位安装基准。单轴系具有直接传动、结构简单可靠、传动损失小和便于操纵的特点。双轴系具有高速、机动性好和生命力强的特点。航行中船舶推进系统发生故障，为了准确地确定修理范围、修理项目、修理方案及其工作量，修理前必须进行各种检验。轴系中心线的偏差度(偏中值)是指轴系实际中心线与理论中心线的偏差。轴系中心线发生弯曲变形将会使相邻轴连接法兰的相对位置发生变化，产生偏移δ与曲折φ。相邻轴两连接法兰的轴心线平行的现象称偏移。相邻轴两连接法兰中心对准而轴心线相交的现象称曲折。相邻轴同轴，其连接法兰处偏中值为δ＝0、φ＝0。相邻轴轴心线平行，其连接法兰处偏中值为δ≠0、φ＝0。相邻轴轴心线相交，但相邻轴两法兰中心对准，其连接法兰处偏中值为δ＝0、φ≠0。相邻轴轴心线相交，但相邻轴两法兰中心未对准，其连接法兰处偏中值为δ≠0、φ≠0。由于轴系的实际变形难以检测，通过测量轴系的相邻轴两法兰的偏中值来了解轴系轴。心线的实际状态。在修造船中，广泛采用直尺—塞尺法测量轴系相邻轴连接法兰上的偏中值(P.186)。采用直尺—塞尺法测得某船轴系某对连接法兰上的Z上＝0．2毫米，Z下＝0．1毫米，则该法兰的偏移值δ⊥＝0.15毫米／米。采用直尺—塞尺法测得某船轴系第二对连接法兰上的Z上＝0．5毫米，Z下＝0．3毫米，则该法兰的偏移值δ⊥＝0.4毫米／米。船舶轴系轴线状态检查的项目有轴系中心线偏差度(偏中值)和两端轴(尾轴与曲轴)的同轴度一般轴系中心线的偏中情况是其各相邻轴轴心线偏中值船舶轴系偏差度反映了尾轴与曲轴不同轴的程度(总偏移、总曲折：δ总、φ总)检查尾轴与曲轴的同轴度误差的方法能用平轴法,平轴计算法,拉线法,光学仪器法平轴法是以曲轴（或尾轴）法兰为基准，自首向尾（或相反）依次调节中间轴及其支承的高低位置使各对法兰上的；、中为零在各中间轴距法兰端面（0．18－0．20）L处加一临时支承，拆下连接螺栓和使法兰间留有间隙轴系中心线的偏差度应小于允许值轴系同轴度误差应δ总、φ总交点在δMAX－φMAX三角形内对经检验，轴系状态良好，仅个,别法兰上的δ、φ不符合要求，应采用调节相关中间轴和中间轴承的位置方法调整当轴系的同轴度误差过大时，应采用改变主机位置方法或偏镗尾轴管方法调整轴系状态。度船轴的主要损坏形式是工作轴颈的磨损、腐蚀、裂纹。衡量船轴工作轴颈磨损的指标是圆度误差、圆柱度误差、径向跳动量。船轴磨损后可采用光车、热喷涂、电镀Cr或Fe水润滑尾轴铜套接缝处渗漏海水可引起电化学腐蚀、裂纹水润滑式尾轴的工作轴颈包覆铜套，以防止腐蚀水润滑式尾轴非工作轴颈一般包覆玻璃钢或橡胶水润滑尾轴铜套过度磨损后采用更换尾轴裂纹常发生在锥面大端、键槽附近、铜套接缝下部尾轴裂纹缺陷可采用着色法、磁力探伤、超声波探伤船轴裂纹允许焊补的条件是线性尺寸深度小于5%轴径、线性尺寸长度下小于10%轴径船轴裂纹修理方法钳工修磨、焊补、更换油润滑轴承材料有白合金水润滑轴承材料有铁梨木、橡胶、赛龙、层压胶木铁梨木上瓦用立纹，下瓦用顺纹铁梨木在尾轴管中固定采用2-3根止动铜条更换铁梨木时铁梨木应浸透装轴前应密闭尾轴管铁梨木变形开裂、磨损超差、轴承间隙超差时应予以更换尾轴密封装置主要有填料函式、一封圈式填料函式首密封泄漏时应压紧压盖、更换填料更换填料时应注意填料长度应适当,不许搭接或过短,各道接缝应错开,压盖应适当预紧尾轴密封圈常见失效形式有过度磨损、唇边硬化、橡皮环老化或碎裂尾轴密封装置检修后应进行油压试验在油压试验时不允许滑油渗漏，允许微动尾轴防蚀衬套采用的材料是不锈钢、钢套镀铬或青铜安装尾轴与螺旋桨时轮机长应在现场监督尾轴防蚀衬套与密封环接触处的磨损凹痕可以光车防蚀衬套、防蚀衬套与桨毂配合凸肩减薄(光车)或增加垫片也可采用光车+镀铬或喷涂中间轴承、白合金轴承在下列情况下重浇白合金层过度磨损、严重烧熔、严重脱壳或大面积剥落螺旋桨的连接方式有：键连接、粘接、液压无键连接键连接因有键槽应力集中明显粘接常用于D小于4.5m的沿海及内河船舶D小于1.5m的小型船舶可直接采用粘接螺旋桨的鸣音是在工作时涡流激振,发生共振的嗡嗡声消除方法：加厚或减薄随边边缘、加工特殊边形鸣音发生在0.4R以外的随边边缘螺旋桨常见失效形式有裂纹、腐蚀、变形螺旋桨缺陷在桨叶上分为三个区域：A区0.4R以内区域B区0.4-0.7R区域C区0.7R以外区域各区修理原则(P.190)螺旋桨检修后要测量螺距与静平衡试验测螺距的量具有螺距规、直尺螺距包括局部螺距(P.191公式)、截面螺距、桨叶螺距、总螺距局部螺距h＝360°×ΔL/α静平衡要求达到随遇平衡、不平衡重量小于许用值、几何中心与回转中心重合程度符合要求(P.192)螺旋桨的变形可采用冷、热变形法校正后要退火、观察表面缺陷、着色探伤轴系校中(P.199)直线校中:根据轴系理论中心线，将轴系各轴承的中心线布置成一条直线，这一过程称为直线校中。按轴承上允许负荷校中:根据轴系的结构特点，取得轴承允许负荷的范围，校中过程中通过调整中间轴承的位置，使轴承上的实际负荷在允许值内。这一过程称为按轴承允许负荷校中。合理校中:根据轴系的结构特点，以轴承负荷、轴段内的应力、弯矩、转角等为约束条件，通过优化计算，确定轴承的合理位置，热态下使各轴承的负荷在允许值内且合理分布，轴段内的应力、弯矩、转角也均在允许值内。这一过程称为合理校中。三、船舶舵系的检修(P.201)转舵时发生舵重、不灵、转满舵时间长：舵杆变形、舵承损坏、舵系安装不良转舵时声音异常并存严重的撞击现象，其原因可能是:舵承与舵杆的间隙过大 舵承与舵轴或舵销的间隙过大上舵承滚珠碎裂或护圈松动舵系振动的原因可能是:舵系安装不良、舵承间隙过大、上舵底座或船体刚度不足上舵承一般常用:推力滚动轴承推力滚子上舵承发生锈蚀、剥落、护圈或滚子破碎应换新。铁梨木舵承过度磨损、严重变形、开裂应更换。舵杆常见的失效形式有轴颈磨损、表面腐蚀与裂纹、变形。舵杆表面的裂纹应采用观察法、着色探伤、磁力探伤检查。舵杆轴颈表面过度磨损或表面腐蚀面积>25%总面积时，可以光车、堆焊后光车、热喷涂后光车修复。舵杆上有2~3条细小的纵向裂纹时可以钳工修磨。舵杆不允许有横向裂纹，舵杆有横向裂纹应更换。舵杆上符合长度<1/4公称直径、深度<5％公称直径、数量不超过3条且不在同一条