李紅軍

(中船澄西船舶修造有限公司,江蘇 江陰 214433)

2018年9月，“巴扎之星”船進(jìn)中船澄西船舶修造有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)我公司)修理，該船入法國(guó)籍，為汽車(chē)滾裝船，主尺度為170 m×25 m×21 m，入意大利RINA船級(jí)社，建造于1992年。該船設(shè)有左右2臺(tái)主機(jī)，主機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下：主機(jī)型號(hào)，14PC4-2；最大輸出功率，16 979 kW；轉(zhuǎn)速，400 r/min；缸徑， 570 mm；沖程，620 mm；汽缸數(shù)，14；制造編號(hào)(出廠編號(hào))，PC4.2-014；制造日期，1992.01.28；主機(jī)機(jī)架質(zhì)量，62 000 kg；曲軸質(zhì)量，18 000 kg；主機(jī)機(jī)架外形尺寸，10 m×3 m×3.5 m；主機(jī)曲軸外形尺寸，D1.5 m×8.780 m。主機(jī)為14缸V型四沖程柴油機(jī)，主軸承為倒掛式半軸承，機(jī)架吊高后曲軸可從曲軸箱下方拆卸下來(lái)。

根據(jù)船方提供的信息，右主機(jī)6#(從主機(jī)曲軸自由端向主機(jī)飛輪端數(shù)第6道)主軸頸由于高溫?zé)龘p，硬度變高，產(chǎn)生深度約50～60 mm、長(zhǎng)度大范圍擴(kuò)展的裂紋。經(jīng)過(guò)咨詢(xún)制造商和船級(jí)社，如果采用磨削加工，加厚軸瓦的方法修理，曲軸主軸頸變小后強(qiáng)度不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。所以，船東決定從主機(jī)制造廠家訂制一根新曲軸，并計(jì)劃換新右主機(jī)曲軸。換新曲軸等主機(jī)修理工作在船東機(jī)務(wù)和船東安排的主機(jī)服務(wù)商指導(dǎo)監(jiān)管下進(jìn)行，船廠負(fù)責(zé)制作所需的工裝、人力、起重等配合工作。因?yàn)橹鳈C(jī)整體吊出機(jī)艙進(jìn)船廠車(chē)間進(jìn)行曲軸換新，涉及到主機(jī)上方大量有礙件拆裝，工程量大，所以船東提出主機(jī)不出艙，而是在機(jī)艙內(nèi)將主機(jī)機(jī)架吊高，將曲軸從機(jī)架下方拆卸下來(lái)，吊運(yùn)進(jìn)廠，再將新曲軸吊進(jìn)機(jī)艙安裝，要求船廠編制相應(yīng)的修理工藝。

基于船東上述要求，我公司經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)，根據(jù)主機(jī)機(jī)架和曲軸的質(zhì)量，討論策劃了曲軸換新技術(shù)方案，包括吊梁和工藝孔設(shè)計(jì)布置、曲軸平移小車(chē)設(shè)計(jì)、主機(jī)機(jī)架吊高高度和吊耳設(shè)計(jì)布置、主機(jī)機(jī)架臨時(shí)安全支撐裝置設(shè)計(jì)、舊曲軸出艙通道和新曲軸進(jìn)艙通道設(shè)計(jì)、曲軸換新后主機(jī)滑油系統(tǒng)串洗工藝等技術(shù)要點(diǎn)和難點(diǎn)，論證了施工的可行性，編制了以下修理工藝。

1 主機(jī)曲軸換新工藝

1.1 舊曲軸的拆除

1)船舶在進(jìn)塢前系泊狀態(tài)下，測(cè)量記錄右主機(jī)曲軸拐檔差，提交船方檢查。

2)右主機(jī)上方裝焊主機(jī)機(jī)架吊高用縱梁，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，在主機(jī)1#、4#、7#缸的左右缸頭上方的縱梁上，裝焊安全負(fù)荷為30 t的主機(jī)機(jī)架起身用吊耳，縱梁示意圖見(jiàn)圖1。縱梁用中國(guó)船級(jí)社CCS認(rèn)證的、材質(zhì)為AH36的船用鋼板制作，縱梁主要尺寸為：面板，10 000×300×20；腹板，10 000×500×20；高度，2 000 mm；4道立柱間距，3 200 mm。

圖1 縱梁示意圖

3)在機(jī)艙主機(jī)右頂甲板開(kāi)設(shè)工藝孔，工藝孔示意圖見(jiàn)圖2。圖2中，內(nèi)底板、2甲板、D甲板和C甲板表示船體結(jié)構(gòu)的甲板，其中D甲板為汽車(chē)甲板，工藝孔開(kāi)設(shè)在D甲板上，2甲板有一段有礙的結(jié)構(gòu)需要拆除，縱梁P和縱梁S表示新裝焊的縱梁，該縱梁用于主機(jī)吊裝，具體的形式見(jiàn)圖1。制作主機(jī)機(jī)架吊裝工具，拆除原船主機(jī)上方的船體結(jié)構(gòu)工字鋼吊梁、主機(jī)排煙總管、支管、主機(jī)增壓器、空冷器、調(diào)速器、高壓油泵、主機(jī)缸頭及機(jī)架螺絲、活塞、連桿、缸套、飛輪及有礙管系，有礙管系拆除前應(yīng)做好標(biāo)記，拍照記錄原始安裝位置、狀態(tài)，腳手架搭拆配合，以便留出主機(jī)機(jī)架吊高空間，僅保留主機(jī)機(jī)架空殼和曲軸，將起重質(zhì)量減少到最小值(機(jī)架62 t、曲軸18 t，共80 t)。

圖2 工藝孔示意圖

4)在主機(jī)1#、4#、7#缸的左右缸頭上方，懸掛6只安全負(fù)荷為20 t的氣動(dòng)平衡器，以方便機(jī)架起身。

5)拆除主機(jī)地腳螺絲和鋼質(zhì)墊片、油底殼進(jìn)油管膨脹節(jié)和其它有礙件，將主機(jī)機(jī)架吊高約3.5 m，拆下油底殼，放進(jìn)主機(jī)下方凹槽內(nèi)。

6)在機(jī)架下方安裝鋪放主機(jī)曲軸的平移小車(chē)軌道。制作主機(jī)曲軸平移小車(chē)，曲軸平移小車(chē)設(shè)計(jì)示意圖見(jiàn)圖3。

將主機(jī)曲軸平移小車(chē)安裝在平移軌道上，小車(chē)8只腳鋼管內(nèi)裝進(jìn)直徑120 mm的鋼球，以便平移小車(chē)能夠在槽鋼軌道上橫向滑移。

圖3 曲軸平移小車(chē)設(shè)計(jì)示意圖

7)拆去主機(jī)1#、2#、4#、5#、6#、8#、9#缸的倒掛式主軸承壓蓋，主機(jī)3#、7#缸的倒掛式主軸承壓蓋暫時(shí)不拆。

8)將機(jī)架放低至主機(jī)2#、4#、6#、8#主軸頸處，與平移小車(chē)對(duì)應(yīng)主機(jī)主軸頸支撐立柱底座的距離約5～10 mm。拆去主機(jī)3#、7#缸的倒掛式主軸承壓蓋，通過(guò)液壓油缸支撐，緩慢讓曲軸下落到主機(jī)2#、4#、6#、8#主軸頸對(duì)應(yīng)的平移小車(chē)上。通過(guò)事先安裝的工字鋼平移軌道和平移小車(chē)將曲軸平移至主機(jī)右側(cè)放妥，裝好壓蓋，然后施工人員從甲板工藝孔將曲軸吊出機(jī)艙，再通過(guò)機(jī)艙外的甲板將曲軸駁運(yùn)進(jìn)廠。在主機(jī)機(jī)架吊高后，為了防止機(jī)架下墜發(fā)生意外，在機(jī)架下方安裝臨時(shí)支撐鋼管。

9)將機(jī)架下移，裝回原位置，安裝主機(jī)地腳螺絲和鋼質(zhì)墊塊，以便機(jī)架恢復(fù)自由狀態(tài)，避免機(jī)架由于吊高造成的撓度變形。

10)裝回主軸承，通過(guò)外協(xié)，用激光測(cè)量各道主軸承的同心度，提交船東和主機(jī)服務(wù)商檢查，如同心度超差，由船東安排修復(fù)機(jī)架。以上工作應(yīng)在新曲軸到廠前完成。船東購(gòu)買(mǎi)的新曲軸到廠后應(yīng)做必要的測(cè)量檢查，和舊曲軸比對(duì)一致，船東應(yīng)提供新曲軸的出廠檢驗(yàn)報(bào)告，以便核對(duì)尺寸。

1.2 新曲軸安裝

1)按照上述拆除舊曲軸的逆順序安裝新曲軸和其他主機(jī)零部件。

2)將新曲軸用橡膠板做適當(dāng)包扎后，與平移小車(chē)組裝固定妥當(dāng)后吊入機(jī)艙，平移至機(jī)架下方。

3)曲軸安裝校中按如下工藝要求進(jìn)行：機(jī)架用原來(lái)的地腳鋼質(zhì)墊片和地腳螺栓(至少4只超緊配螺栓)按原位置定位；曲軸到位后，安裝下半軸承壓蓋，螺栓液壓收緊力按照主機(jī)說(shuō)明書(shū)要求提交船方交驗(yàn)；主機(jī)盤(pán)車(chē)，檢查主機(jī)曲軸飛輪端徑向、軸向跳動(dòng)量和曲軸拐檔差，應(yīng)符合主機(jī)說(shuō)明書(shū)要求；主機(jī)地腳鋼質(zhì)墊片擦拭藍(lán)油進(jìn)行拂配交驗(yàn)，接觸面積應(yīng)大于總面積的75%，并收緊地腳螺栓；安裝主機(jī)地腳左右兩側(cè)的楔形限位塊，擦拭藍(lán)油進(jìn)行拂配交驗(yàn)，并敲緊安裝。

4)恢復(fù)上述拆除的零部件和有礙件(包括工藝孔)，清潔曲拐箱、油底殼和主機(jī)循環(huán)滑油柜，提交船方檢查合格。

5)在船舶處于浮態(tài)下測(cè)量主機(jī)曲軸拐檔差，提交船方檢查。

6)進(jìn)行主機(jī)滑油系統(tǒng)串油，右主機(jī)串油分為外部串油和內(nèi)部串油2個(gè)步驟進(jìn)行，先進(jìn)行外部串油，再進(jìn)行內(nèi)部串油，船東提供滑油。串油利用船方已有的主機(jī)滑油泵和自清濾器串接軟管進(jìn)行，滑油應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)加熱，油溫控制在40～50 ℃之間，串油管系每個(gè)鋼管轉(zhuǎn)彎處安裝氣動(dòng)或電動(dòng)震蕩器。串油驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)不低于《油品清潔度分級(jí)NAS 1638標(biāo)準(zhǔn)》(美國(guó)航空航天工業(yè)聯(lián)合會(huì)AIA 于1984年1月發(fā)布)中的8級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。串油驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：通過(guò)目視檢查和手感檢查，滑油濾器內(nèi)濾紙上的可視顆粒直徑大于0.2 mm的顆粒數(shù)量小于或等于3個(gè)。船方驗(yàn)收滿(mǎn)意后，油樣取樣進(jìn)行化驗(yàn)，取樣瓶規(guī)格為100 mL，每次取樣3份，一份由船廠或船方委托第三方化驗(yàn)機(jī)構(gòu)化驗(yàn)并出具報(bào)告，一份船方留存，一份船廠留存，以備后續(xù)調(diào)查取證。

7)恢復(fù)因有礙而拆除的滑油管系，由船方將主機(jī)滑油注入曲拐箱，進(jìn)行主機(jī)暖缸備車(chē)。

完成上述步驟后，進(jìn)行碼頭系泊試驗(yàn)和主機(jī)航行試驗(yàn)，檢查主機(jī)運(yùn)行工況參數(shù)是否符合主機(jī)設(shè)計(jì)要求。

2 結(jié)束語(yǔ)

本修理工藝成功地保證了主機(jī)曲軸換新工程安全平穩(wěn)地完成，解決了主機(jī)不整體出艙，換新曲軸的工藝難題，為船東節(jié)約了修理費(fèi)用和時(shí)間，滿(mǎn)足了船東要求，實(shí)現(xiàn)了客戶(hù)價(jià)值。