船舶轴系接地装置缺陷与对策

2021-11-23战艾张建成

商品与质量 2021年28期

关键词：滑环电刷轴系

战艾张建成

烟台派格船舶设计有限公司山东烟台 264000

船舶轴系位于主机与螺旋桨之间，主要由传动轴、传动装置、支承件、尾封装置等附件组成。其主要功能是将船舶主机产生的动力传递给螺旋桨，同时将螺旋桨转动产生的轴向推力传递给船体，从而促进船舶航行。

1 接地装置的组成

1.1 电缆

电刷与船体连接电缆的线径应粗（不小于45mm2），并应尽可能短。与船体的连接必须牢固，无松动。

1.2 电位计

当轴转动时，当电位计读数为2-50mv时，装置处于良好的工作状态。轴停止时，读数通常为“O”MV，这是正常的。

1.3 电刷

轴接地装置用电刷必须耐油、耐腐蚀，并能长期保持低电阻。

2 船舶轴系接地装置工作原理

船舶在海上行驶时，主机轴系带动螺旋桨旋转，形成海水、船体、螺旋桨和轴之间的回路。旋转轴系统，包括螺旋桨和外壳之间的回路，被主轴、中间轴承和轴上未使用的金属轴承材料的润滑剂膜切断。这会导致船体和轴系之间的电位差异，在这种情况下螺旋桨和轴可能会被电腐蚀。在此阶段，无论是阳极阴极保护外加电流系统，电位差异都妨碍了该系统有效地保护螺旋桨免受腐蚀。此外，当油膜损坏或润滑油被掺入水中时，主轴承、中间轴承和轴系统之间的电位差可能会引起强烈的电击，从而导致主轴承表面的瞬时放电、火花和点腐蚀的电化学腐蚀在重力情况下，可能会导致轴承过度磨损，甚至机械损坏。轴接地装置用滑动环和碳刷将轴与壳体连接，以消除堵塞，形成回路，电位差的消除可以避免火花，保护轴系和螺旋桨免受电化学腐蚀，有效维护主机轴系的安全[1]。

3 接地装置的维护

3.1 电位计的维护

电位计每年至少检查和调整一次。通常，停止时，电压表指针将指向零位。转动轴时，应注意电压表的指示。定期观察轴接地装置电压表。轴系与船体的电位差保持在50mV以下，可有效防止电化学腐蚀。电位差越低，说明接地装置工作正常；电位差越高，说明电刷与接地装置滑环接触不良，无法正常放电。因此，要及时检查、清洁、调整电刷与银环表面，保持良好的接触，减少电位差，避免电化学腐蚀。

3.2 滑环的维护

滑环固定在中间轴上并随轴转动。它的工作状态直接影响到整个装置的工作性能，因此需要定期拆卸和检查。由于水或油的污染，滑环表面会生锈，电压降会增加，因此应降低防腐效果。因此，应充分注意维护，有时接地装置应加防护罩。从船体ICCP系统流向竖井并返回船体的水流。如果轴不接地，电流会通过轴与轴承之间的油膜断裂处，或通过轴承表面金属点蚀孔的海水润滑油，或其他机械零件。为了防止电流或火花腐蚀轴承，采用轴接地装置[2]。

3.3 轴接接地装置安装

接地装置应尽可能安装在与艉轴连接的中间轴上。由良好导电材料制成的银环固定在中间轴上。固定刷架的支架底座应与船体焊接牢固，接口应光滑。适当调整电刷压簧，使电刷与滑环表面接触良好。

3.4 电刷的维护

电刷弹簧薄弱或电刷过度磨损，会使电刷与轴滑环表面接触不良，进而使螺旋桨旋转切割磁场产生的电流不能接地。电刷和滑环之间的接触压力应选择在合适的范围内。如果太紧，摩擦阻力增大，导致电刷迅速磨损；如果太松，会导致接触不良，影响接地[3]。

4 案例分析

4.1 故障调查

在航行过程中，通过观察毫伏表的读数来监测船舶的运行状况。如果毫伏表的读数高于50毫伏或等于0，必须及时检查。调查和检查方法。监视毫伏表读数是否异常。轴与船体之间的阻力是否小于允许值。滑环轨道是否有油污。检查滑环接口是否有间隙和上下错位。检查银石墨碳刷的消耗量，检查底座的自由度，确认是否有偏磨。

4.2 原因分析

①监测毫伏表读数异常。在船舶行驶过程中，监测毫伏表读数大于50mv。结果表明，刷与滑环接触电阻大，刷端面与滑环表面或含银石墨刷接触不充分。在船舶航行期间，监控毫伏表读数为0mV。表明电路开路，端子松动或设备安装错误。②含银石墨刷消耗过快。滑环安装不到位，两个半圆中心线偏差较大，接触端间隙较大。当轴驱动滑环旋转时，会导致银轴承石墨碳刷跳动。在这种情况下，银石墨刷被切割，大大加快了含银石墨刷的消耗速度。含银石墨刷与滑环表面之间压力过高，消耗过快。银石墨电刷材料不合理。例如，电刷中石墨含量小，造成耐磨性，造成过多消耗，达不到规定的使用寿命。③含银石墨刷消耗不均。银石墨刷底座安装不正确或底座保护螺丝不拧紧，使底座位置在移动过程中偏离轴线切线方向，银轴承石墨刷与滑环之间出现一定接触（间隙），出现偏心磨损发生，导致银石墨碳刷消耗不均。银轴承石墨刷底座固定支架不牢固，受力小，会使含银石墨刷轻微磨损。

4.3 解决方案和改进措施

①安装。如果滑环未对准，则需要重新安装滑环。滑环接头安装间隙较大，含银石墨碳刷有被切割、修理、填充银环氧树脂或焊料的迹象。如果含银石墨刷仅部分接地，则应调整装置的对准和安装尺寸。确保电刷和滑环之间施加均匀的力。将弹簧调整到碳刷上，使有害杂散电流安全平稳地引导回船体。②设备。改进了银轴承石墨刷底座固定支架，采用加强支架。新支架通过将双u形箍固定在角钢上，使支架更加牢固。采用了一种比合理的含银石墨碳刷。高比例银具有低电阻，低比例石墨用于耐磨，延长使用寿命。70%以上的银和石墨含量小于30%的银的比例可以提供更好的导电性和耐磨性的组合。