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技术交流特辑—聊聊尾轴接地装置那些事

 wangweiqin168 2023-05-30 发布于内蒙古

声明:

本公司公众号所载技术交流文章的内容,均为在实际工作中产生、发现或需要注意的事项、介绍。部分内容可能摘录于公开资料,但因无法考证出处未在本章罗列作者,谨致歉意。文章所载内容均属诚恳之意见,因此我们对有关内容不负任何法律责任。

前言:

早期主机厂家采取了一系列的改进措施,譬如改进了主轴承设计、衬套材料及厚度等技术措施来防止轴承的静电腐蚀及电流腐蚀,但是随着时代的发展,更高的主机功率需求使得主轴承最低油膜厚度进一步降低,油膜厚度的降低导致主机轴承对静电腐蚀、电流腐蚀更加的敏感,如何解决静电问题,安装尾轴接地装置是个有效的措施,简单的来说是使轴系和船体可靠接地,使得静电及电流得以释放。

一、静电腐蚀、电流腐蚀的形成机理:

1、静电腐蚀:

主机运转,滑油的润滑作用,旋转的物体会有一种向上的力作用,轴会有“漂浮”现象,具有一定压力的滑油在轴与轴承座之间形成一层薄薄的润滑油膜,这样尾轴系统与船体就形成了电气绝缘状态,当轴瓦与轴之间的静电电势未能得到有效的释放,类似电容放电,油膜就会被击穿,轴瓦上的白合金被电火花溶解并黏在轴上(这就是俗称的静电腐蚀又称谓:电火花腐蚀),造成轴表面粗糙度增加,轴颈跟轴瓦之间就难以形成有效的润滑油膜,从而导致轴瓦与轴颈的临界磨损。

2、电流腐蚀:

尾轴系统和船体处于电气绝缘状态下,当尾轴旋转时,因为不同的材料用于螺旋桨(青铜合金)和船体(钢),这样将会形成电隅,螺旋桨及尾轴和船体之间就会出现电势差,同时由于船体上装有牺牲阳极/船体阴极保护装置(ICCP),使电势差进一步增大,当螺旋桨旋转时,电化学反应形成的电池产生的电流会流向主机曲轴,电流将从轴与轴承间的油膜断裂处经过,或电流通过机械其它部位经过,导致轴承表面形成点状腐蚀小孔,称之为电流腐蚀,这样也破坏了轴瓦与轴颈之间的油膜,导致主机轴承、轴瓦异常磨损。(螺旋桨与船体之间的电化学反应,才是真正意义上的电化学腐蚀,而不应该是指主机的电化学腐蚀)。
对于有些船舶主机轴瓦出现脱铅现象,我们也应该从这方面的因素考虑下,检查判断下尾轴接地装置的功能是否处于正常工作状态。

二、尾轴接地装置构成及防护原理:

1、装置构成:

一般是由固定在中间轴上的滑环、碳刷架(包含压紧弹簧等)、银碳刷(一般三只)、接地线、检测尾轴系和船体之间电势差的毫伏表五大部分组成,三只银碳刷中其中两只通过刷架、接地线直接和船体相连用于降低轴系和船体之间的电势差,另外一只碳刷是毫伏电压表监视电路用;我司有部分老龄船,未安装毫伏表,后来公司基本都给加装了毫伏表,便于直观的观察轴系与船体之间的电势差,有些老船设计没有滑环,碳刷直接与尾轴接触,目前此种设计已基本取消。

2、防护原理: 

  • 曲轴产生的静电如果都能通过尾轴接地装置被释放后,主机曲轴跟轴瓦之间也就不存在或较小的电势差,这样将不会存在静电腐蚀 。

  • 船体与螺旋桨电化学反应产生的电流流向尾轴,倘若都能从接地装置的滑环经过接地线直接导到船体,不再经过主机轴承,这样也就不存在所谓的电流腐蚀。

示意图如下:

图片


三、主机轴接地系统的日常注意事项及毫伏表值显示异常的措施:

由于船舶电流、静电腐蚀导致主机曲轴轴颈、轴瓦损坏的案例也比较多,MAN B&W主机厂家曾颁布相关的技术规范,陆续发布了关于防止静电腐蚀方面的维护保养技术通函,要求两冲程主机给无轴系监控系统的柴油机配备符合此规范的尾轴接地装置,检查评估运行中的轴承监控设备运行情况(譬如主机配备主轴承磨损自动监测装置、轴承温度自动检测高温报警装置,平时定期测量轴承间隙、拐档测量等人工措施),必要时需对尾轴接地装置进行检修维护。

主机停止运行时,曲轴基本接地,毫伏表显示为0,日常巡视检查过程中,当主机运转时候,监视毫伏表一般不大于50毫伏(台船、扬子江系列低于80毫伏是正常,韩国K.C.LTD产品),跟主机转速有一定的关系,一般来说主机转速高,毫伏表电势差就大一些,当显示大于80MV(通常26-80mV之间),说明接地装置有问题需要维护了,当然主机运行时毫伏表显示一直较低或为0,同样也需要对此装置进行检修维护。


主要检查及保养措施如下:
  • 首先要确认是否是毫伏表的问题,可以用万用表测量实际电压对比毫伏表显示的电压是否相差过大。

  • 日常检查保养时,检查碳刷滑环的清洁度,可能有油脂污垢等导致传导性能差,厂家要求一般只可对滑环、碳刷进行清洁不可打磨,而且清洁时不能用电子清洁剂清洗,只能用棉麻布或酒精,也可使用脱脂清洁剂。

  • 检查接地碳刷线路,确认各处接线是否松脱,特别是接地铜线端是否有腐蚀现象,导致接地不良。

  • 检查银刷支架是否有损坏、调整弹簧预紧度,太松接触不良,太紧磨损过度,碳刷磨损严重时需及时更换银碳刷,碳刷通常使用的是银石墨刷(Sliver Graphite),如果使用的碳刷含银量低,导电性能也差,也会导致毫伏表电压高。

  • 滑环一般使用表面镀银铜环,银镀层磨损严重时导电性能差,也会导致毫伏表电压高需要更换滑环,也有过滑环破损导致毫伏表显示一直波动(海丰广西轮)。

  • 滑环与轴之间的腐蚀也是很难发现的,每月至少测量下滑环与轴的电阻,超过5MΩ,应该检查下滑环背面与轴的接触面是否有腐蚀,导致接触不良,如何做好接触面防腐也是非常的重要 (可以依据说明书对滑环的安装要求)。

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