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2026-07-29
20世紀(jì)50年代，德國HDW公司成功研發(fā)的Simplex皮碗式密封裝置，使船舶艉軸的潤滑方式從水潤滑逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橛蜐櫥Ｔ趯?shí)際運(yùn)行中，艉軸系統(tǒng)出現(xiàn)漏水、漏油等故障較為常見，而艉軸承高溫故障案例相對較少。本文作者曾親歷一次艉軸承高溫故障，充分利用船舶自身?xiàng)l件有效解決了問題?，F(xiàn)將該故障的發(fā)生原因、排查過程及處理方法進(jìn)行系統(tǒng)梳理，以供同行參考。艉軸系統(tǒng)通常由艉軸、艏密封、軸承、艉密封、白鋼套等關(guān)鍵部件構(gòu)成。隨著船舶技術(shù)的發(fā)展與成熟，艉軸軸承高溫故障在現(xiàn)代船舶運(yùn)營中已不多見，但因其罕見性，一旦發(fā)生，常使輪機(jī)管理人員面臨難題。艉軸承高溫報(bào)警一般接入主機(jī)安保系統(tǒng)，觸發(fā)報(bào)警易導(dǎo)致主機(jī)自動(dòng)減速，對船舶班期安排和航行安全產(chǎn)生較大影響。
1 故障現(xiàn)象
某日，A船在從印尼泗水駛往菲律賓八打雁的航行途中，艉軸前部軸承突然出現(xiàn)高溫報(bào)警（報(bào)警溫度設(shè)定為65℃）。報(bào)警初始階段溫度持續(xù)上升，僅5分鐘便迅速升至71℃，機(jī)艙值班人員即刻通知駕駛臺采取降速措施。船舶航速降低后，艉軸前軸承溫度逐漸降至66℃左右，但仍略高于報(bào)警閾值，需進(jìn)一步觀察排查。
2 故障診斷
艉軸前、后軸承是大型船舶封閉式艉管的重要組成部分，承受著艉軸和螺旋槳的靜態(tài)負(fù)荷以及運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)態(tài)負(fù)荷，工作環(huán)境惡劣。前后軸承與艉軸及艏艉密封在軸管內(nèi)形成一個(gè)相對獨(dú)立、密閉且充滿潤滑油的腔體。軸管外側(cè)為冷卻水艙（通常稱為艉尖艙，A船的艉尖艙兼作淡水艙）。整個(gè)艉軸系統(tǒng)的主要熱量源于艉軸與軸承、密封環(huán)與白鋼套之間的摩擦生熱，若該熱量無法及時(shí)有效排出，將導(dǎo)致艉軸前軸承溫度升高。
2.1艉軸與艉軸承相對運(yùn)動(dòng)產(chǎn)熱
艉軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，與艉軸承產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)并形成楔形空間，潤滑油在該空間受規(guī)則力擠壓產(chǎn)生反作用力。因潤滑油具有黏性，能在艉軸與艉軸承間形成油膜，填充于狹窄楔形空間。油膜的存在顯著降低了艉軸與艉軸承間的接觸力，減少了兩者表面的摩擦與磨損。隨著艉軸持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，艉軸與艉軸承間會產(chǎn)生大量熱能并傳遞至潤滑油。理論上，潤滑油溫度與艉軸承溫度相差不大。正常情況下，艉軸潤滑油通過艉軸管將熱量傳遞至艉尖艙的冷卻水，以維持艉軸潤滑油溫度在合理范圍。然而，船舶實(shí)際運(yùn)營中，因裝載情況或海況不同，艉軸和螺旋槳有時(shí)處于高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，致使軸承上的油膜未能完全建立或穩(wěn)定形成，使艉軸與艉軸承處于邊界潤滑或混合潤滑狀態(tài)，進(jìn)而產(chǎn)生過多熱量。若該熱量不能及時(shí)傳遞至冷卻水，將造成熱量積聚，最終引發(fā)軸承高溫。
2.2艏、艉密封唇口與白鋼套相對運(yùn)動(dòng)產(chǎn)熱
A船采用某型號新型艉軸密封裝置，艉部密封設(shè)有4道密封環(huán)(（見圖1），分別為1#、2#、3#R、3#(（1#、2#唇口朝后，用于阻止海水進(jìn)入；3#R、3#唇口朝前，用于封油且互為備用）；艏密封與多數(shù)船舶一樣設(shè)有2道密封，分別為4#、5#(（唇口均朝后，用于封油）。
由于各道密封環(huán)與白鋼套緊密接觸（尤其是在磨合期內(nèi)），艉軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會產(chǎn)生大量熱量。具體而言，1#環(huán)產(chǎn)生的熱量基本被海水帶走；2#、3#R環(huán)產(chǎn)生的熱量主要通過艉軸艉密封低置油柜潤滑油與其構(gòu)成的腔室形成自然循環(huán)進(jìn)行冷卻；3#、4#環(huán)距離前后部軸承較近，其摩擦產(chǎn)生的熱量傳遞至艏艉密封潤滑油及艉軸管潤滑油；4#、5#環(huán)構(gòu)成的腔室內(nèi)充滿潤滑油，且其頂部與底部分別通過油管與艉軸艏密封低置油柜連通，潤滑油通過自然循環(huán)完成對該兩道環(huán)的冷卻。
2.3原因綜合分析
1)對冷卻水艙（艉尖艙）液位進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)其基本處于滿艙狀態(tài)，由此可排除冷卻水不足這一因素。
2)結(jié)合熱源與散熱路徑展開分析，初步推斷高溫現(xiàn)象可能與油膜狀態(tài)異常、密封環(huán)摩擦加劇或者冷卻循環(huán)效率降低有關(guān)，需進(jìn)一步結(jié)合運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備結(jié)構(gòu)狀態(tài)做深入排查。在交換艉軸前后軸承溫度探頭的接線后，溫度顯示相應(yīng)發(fā)生變化，這表明探頭本身工作正常，未出現(xiàn)故障情況。經(jīng)詳細(xì)檢查確認(rèn)，溫度探頭工作狀態(tài)良好，不存在測量誤差或信號傳輸異常問題。隨后從艉軸閥門處進(jìn)行放殘操作，發(fā)現(xiàn)殘油溫度顯著偏高，但經(jīng)過細(xì)致檢查，未在油液中觀察到鐵屑、銅屑等異常磨損產(chǎn)物，據(jù)此可排除艉軸與軸承之間存在邊界摩擦或干摩擦的可能性。進(jìn)一步查閱艉軸系統(tǒng)圖紙可知，在艉軸、艉軸前部軸承及艏部密封之間存在一個(gè)環(huán)形油腔（結(jié)構(gòu)詳見圖2），前軸承溫度探頭正安裝于該油腔內(nèi)。此油腔頂部和底部分別通過油管與艉軸高置重力油柜相連。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，該環(huán)形油腔內(nèi)的潤滑油應(yīng)實(shí)現(xiàn)重力循環(huán)（即自然循環(huán)）：溫度升高后的熱油經(jīng)上部油管回流至高置油柜，同時(shí)溫度較低的潤滑油從底部油管補(bǔ)充入油腔，進(jìn)而形成持續(xù)的熱交換與散熱機(jī)制。進(jìn)一步剖析該環(huán)形油腔的結(jié)構(gòu)與功能，可發(fā)現(xiàn)其實(shí)際上匯集了來自艉軸前部軸承及第4道密封環(huán)摩擦所產(chǎn)生的熱量，因此若該腔室內(nèi)潤滑油流動(dòng)不暢，便極易導(dǎo)致局部 溫度積聚，進(jìn)而引發(fā)艉軸前部軸承的高溫報(bào)警。
圖2 環(huán)形油腔及進(jìn)出口管路
基于以上分析，通過現(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)，該油腔的進(jìn)出油管外徑僅為16毫米，且因?qū)嶋H布置曲折，管路總長度超過15米，進(jìn)一步增大了流動(dòng)阻力。綜上所述，初步判斷是由于環(huán)形油腔進(jìn)出油管內(nèi)部流動(dòng)阻力過大，致使?jié)櫥蜔o法形成有效循環(huán)，從而引發(fā)本次艉軸前部軸承高溫故障。
3 故障處理
1)在A船舶上，將該環(huán)形油腔出口管路中原有的A285074號截止閥前一段16毫米不銹鋼管截?cái)?，利用船上現(xiàn)有的鋼絲軟管連接一臺齒輪泵（見圖3，流量為0.3立方米/小時(shí)），對環(huán)形油腔內(nèi)的潤滑油實(shí)施強(qiáng)制循環(huán)，以增強(qiáng)其散熱能力，有效帶走腔室內(nèi)積聚的摩擦熱。
圖3 齒輪泵
改造后，軸承溫度迅速降至42攝氏度，且在此之后未再出現(xiàn)艉軸前軸承高溫報(bào)警現(xiàn)象，艉軸承溫度持續(xù)穩(wěn)定在42～45攝氏度之間，表明故障已得到徹底解決。
2)在成功處理A船問題后，經(jīng)向其姊妹船B船了解得知，B船艉軸前部軸承溫度也長期偏高（約60攝氏度），并曾發(fā)生過一次高溫報(bào)警。參照A船的解決方案，B船同樣通過加裝強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)，順利解決了高溫問題，進(jìn)一步驗(yàn)證了該處理方法的有效性。
4 總結(jié)
軸系作為船舶推進(jìn)系統(tǒng)的關(guān)鍵構(gòu)成部分，其軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)直接關(guān)乎整個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)的可靠性，艉軸承故障不僅會影響船舶運(yùn)行效率，還會帶來安全隱患。自21世紀(jì)以來，艉軸承高溫故障已較為少見，輪機(jī)管理人員因缺乏實(shí)際處理經(jīng)驗(yàn)，在面對此類問題時(shí)往往感到棘手。而一旦因故障需進(jìn)塢維修，將對船期、租金乃至船公司聲譽(yù)造成重大影響。認(rèn)為在處理類似故障時(shí)，應(yīng)首先從系統(tǒng)構(gòu)造圖、設(shè)備說明書及歷史檢修記錄著手進(jìn)行系統(tǒng)性分析，從而精準(zhǔn)判斷故障根源并采取有效措施，以避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失和運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)。
來源：機(jī)海務(wù)之家
（版權(quán)歸原作者或機(jī)構(gòu)所有）
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