增压器和船舶轴系的检修.doc

第九章 增压器和船舶轴系的检修9-1 废气涡轮增压器主要件的检修组成：废气涡轮机和离心式压气机，两者装在同一根轴上构成一个整体，利用柴油机的废气推动涡轮，带动同轴的压气机旋转，为柴油机提供高压空气，从而提高柴油机的功率。废气涡轮增压器是在高转速、高的废气温度、空气和废气的流量和流速大的情况下工作。一般废气的压力为0.250.45MPa，废气温度为500600；转速随增压器尺寸不同，一般大尺寸增压器最高转速达10000rmin，小尺寸增压器最高转速可达4000050000rmin，所以，废气涡轮增压器属于精密机械。柴油机废气涡轮增压器联合装置运转时，废气涡轮增压器容易产生涡轮壳体腐蚀、轴承损坏、叶片损伤、振动等故障。轮机员日常维护管理工作良好、可减少这些故障的发生。1 涡轮壳体的腐蚀与修理废气涡轮增压器涡轮壳体是由废气进气壳与排气壳（即废气经过涡轮叶片后排出的部分）组成。进气壳与排气壳通常采用合金铸铁制成，分为冷却式和非冷却式。冷却式壳体为双层，形成水夹层。进气壳与排气壳内表面经常与具有腐蚀性的高温废气和水接触。壳体内部水夹层冷却水腔的冷却水自底部引入，经上部排出。为了防止电化学腐蚀，除用淡水冷却外，还在淡水中加防锈剂和在壳体上安装防腐锌块等。1.1 涡轮壳体腐蚀部位涡轮壳体内表面与废气接触发生腐蚀，特别是在排气壳的底部A处常发生腐蚀烂穿，如图9-7所示。通常由于对涡轮壳体腐蚀缺乏认识和应有的重视，不能及时发现腐蚀，以致故障突然发生，造成增压器不能继续运转，需停航修理。因此突然故障需临时紧急订购备件，造成很大的经济损失。1.2 原因分析壳体一般分为三部分：废气进气壳和排气壳：一般为铸铁材料，采用冷却水腔冷却。压气机壳，一般为铝壳，无冷却水腔。受腐蚀的主要是废气进气壳和排气壳。低温酸腐蚀是主要原因。1.3 壳体腐蚀的防止与修理方法1）防止腐蚀的方法提高冷却水进口温度防止硫酸腐蚀；彻底清除涡轮端喷水清洗后的残水；选用非冷却式增压器等。在进、排气壳内表面容易腐蚀部位钎焊一层耐热耐蚀M合金的非冷却式增压器可使其壳体寿命从36年延长至10年以上。2）修理（1）壳体腐蚀使其最小壁厚不小于设计壁厚的50，壳体冷却水腔经1.5倍工作压力（不少于0.4MPa）水压试验，合格后可继续使用。（2）壳体腐蚀后，局部最小壁厚超过设计壁厚的50或破损时，允许焊补或用无机胶粘剂修补，1.5倍工作压力的水压试验合格后可继续使用。（3）壳体腐蚀使壁厚很薄或已烂穿时，采用低温焊补厚度适宜的钢板，经水压试验合格后方可使用。2 轴承的检修船用增压器多为滚动轴承，另外还有止推轴承。滚动轴承摩擦系数小，产生热量少，润滑油消耗量少，一般采用透平油只要设置油池和自带油泵。滚动轴承拆装方便，但是受其使用寿命的限制（8000h），使用寿命期满，必须换新。压气机端轴承采用成对双列向心推力球轴承，除起支承转子外还起止推作用；涡轮端轴承采用单列向心球轴承或单列向心短圆柱滚子轴承，起支承转子作用。径向减震弹簧片安装在轴承外圈和轴承座之间，弹簧片间有0.250.55mm的间隙，用以减少震动；轴向减震弹簧片用以减震和调整、确定转子的轴向位置。弹簧片是由数个薄钢片叠成，彼此之间有0.130.18mm的间隙。涡轮端轴承中只有径向减震弹簧片，如图9-8所示。增压器转子两端的轴承均设有自带油泵，应根据增压器使用说明书定期进行油泵检查。例如ABB VTR-0,1,4型增压器每隔12000h16000h对油泵进行一次检查，以掌握其磨损和漏泄情况。一般应由生产厂专门维修。油泵的轴线必须与转子同轴，偏差在0.01mm以内。注意润滑油的使用和管理。3 叶片与气封装置检修3.1 叶片损伤形式：涡轮叶片和压气机叶片的损伤形式主要是碰撞引起的叶片变形、裂纹和断裂。涡轮叶片变形主要是异物撞击所致。如吊缸检修时由于粗心使工具等物特别是尺寸不大的工具或螺帽等遗在气缸中，或者活塞环折断后的碎块，甚至由于安装不良使喷油头落入中等。当柴油机运转时，这些异物被排气自排气口吹至排气管和增压器涡轮进口壳，这些高速飞来的异物冲破废气进口处的金属隔栅进入涡轮，与高速回转的涡轮叶片相撞击，轻者使叶片变形、裂纹，重者造成叶片折断，并随之碰撞其它叶片导致涡轮叶片的大部分乃至全部损坏。例如，某轮副机在75负荷下运转，突然增压器发生剧烈震动和巨响，值班轮机员立即切换另一台副机。后经检查发现，由于涡轮上有一叶片折断，其碎块在增压器高速回转时又接连打伤3只、打弯1只叶片，因及时停车才免遭更严重的破坏。3.2 修理：1）叶片变形：检查有无裂纹存在，如有裂纹，换新。海上条件下更换叶片不便时，可将断叶取出并将其对称位置的叶片取下，以保持转子的动平衡性，减少增压器的振动。如叶片有轻微变形可进行冷校。2）压气机叶轮叶片的弯曲变形：如果是钢制的，加热矫正；铝制的换新。涡轮叶片凹面上的撞击伤痕等少量缺陷允许修磨；磨去深度不得超过相应部位叶片厚度的16，磨去的面积符合规定要求。叶片上的上、中部区域内的一定缺陷允许焊补修复（详见CBT356394）。3）涡轮叶片的腐蚀：较浅（0.2mm）时，用砂轮、砂布打磨；较深时，换新。增压器的转子或叶片经修理或换新后均应进行动平衡试验，并使之符合要求。3.3 密封装置的检修1）密封装置废气涡轮增压器的密封装置包括气封和油封两种。气封的作用是防止压气机端的压缩空气和涡轮端的燃气漏泄。压气机端的压缩空气大量漏泄使增压效率降低，涡轮端燃气漏泄造成涡轮功率下降，高温燃气漏人轴承箱污染滑油和损坏轴承。油封的作用是防止增压器轴承箱中润滑油的漏泄。滑油漏泄不仅增加润滑油的消耗量和造成轴承润滑不良，还会因润滑油漏至涡轮进气壳燃烧使燃气温度升高以致涡轮叶片烧毁。所以，良好的密封装置是废气涡轮增压器正常可靠地工作不可缺少的组成部分。密封装置的结构分为接触式、活塞式和迷宫式三种。活塞环式密封装置如图9-9，常用于小型废气涡轮增压器中作为油封。迷宫式密封装置的结构很多，图9-10a）为大型增压器的轴向密封装置，b）为径向密封装置。气封片的间隙越小，密封效果越好。从压气机端引入增压空气到密封装置，可增强密封效果。2）密封装置的安装部位涡轮端：转子与废气进口壳体之间有一定的径向间隙，为防止废气进入轴承箱和润滑油泄入废气排气壳，在转子轴上安装迷宫式轴向密封装置；为了防止增压空气自压气机叶轮背部与隔热墙之间的间隙漏入涡轮端使转子的轴向推力增大，所以在压气机叶轮背面和隔热墙之间安装迷宫式径向密封装置。压气机端：在转子与进气壳体之间的间隙安装迷宫式轴向密封装置。3）密封装置的检修密封装置的损坏，大多是在增压器拆装过程中不慎碰伤密封带，或增压器运转中的剧烈振动，或者安装间隙不符合要求等造成。密封带顶部有较轻的弯曲变形时，可用于嘴钳将其夹直校正；若损伤严重时则应换新密封带和压紧丝。在船上条件下更换新的密封带可按增压器说明书中规定的要求和步骤进行。4 增压器振动检修废气涡轮增压器运转中产生剧烈振动，使转速下降，柴油机不能正常运转。作高速回转的精密动力机械的废气涡轮增压器，要保持平稳、无振动的高速运转的条件：其一是动平衡精度符合要求，即转子的重心在其回转中心线上或保持要求的偏心距；其二是增压器的安装精度高，对中性好，即回转件转子与固定件壳体的对中精度符合要求；其三是运转中良好的管理与正确地操作，增压器运转中由于种种不能满足以上条件的原因使增压器产生剧烈振动。4.1 振动原因：1）压气机喘振引起强烈振动这种振动包含径向振动和轴向振动。喘振是由于压气机流通部分出现气流与叶片强烈撞击与脱流现象的结果。增压系统流道阻塞是增压器喘振的常见原因。管理中注意压气机进气滤器、叶轮、扩压器、空气冷却器、进气口和排气口、涡轮喷嘴环、叶片等流通部分的清洁，就会防止和消除喘振，也就会使振动消失。2）轴承损坏引起振动轴承长时间使用后产生磨损、变形、裂纹和烧伤时，使摩擦力矩增大，转速下降，振动和噪声大增。轴承中的减振弹簧片的磨损、变形或断裂等使转子安装位置发生变化，转子对中不良产生强烈振动。为此应按轴承规定的使用期按时更换轴承，发生损坏时更应即时更换轴承。3）转子弯曲变形引起振动增压器转子轴上安装着压气机和涡轮的叶轮等部件，结构复杂、重量大。若船舶停航时间较长，增压器转子就会由于长期不运转自重使其产生弯曲变形，破坏了转子与壳体、气封等的配合间隙，使转子失中。严重时转子转动困难，摩擦严重；运转时产生很大的离心力使增压器产生剧烈振动。所以，船舶长时间停航，应注意增压器的管理，防止转子变形。4）转子不平衡引起振动增压器经过一段时间的运转，由于涡轮叶片上严重积炭或叶片变形、折断；压气机叶轮、叶片变形或损坏等都会使转子质量分布发生变化，改变了转子原有的重心位置，破坏了转子原有的动平衡精度，即偏心距e值增大超过规范要求，造成转子不平衡。当增压器运转时，由于转子动不平衡而产生剧烈振动，工作不平稳。5）增压器装配、修理质量差增压器进行自修或厂修时，如修理质量差或修后装配不良时，就会造成增压器运转时转子与壳体或气封相碰，产生摩擦导致振动。例如气封、轴封安装不正、轴承安装不正确或轴承间隙不符合要求、转子轴线不对中等。特别是轴承安装问题不容忽视。例如VTR型增压器压气机端采用双列滚珠止推轴承，涡轮端为单列滚柱轴承。在轴承座内装有弹性减振装置，滚动轴承装于其上。弹性减振装置是由一组带孔的弹簧钢片组成，润滑油在钢片之间形成油膜，产生阻尼作用，吸收和缓冲转子可能产主的振动，并有助于延长轴承寿命和使增压器运转平稳。如果减振弹簧片安装不正确或产生变形、断裂或轴承在减振装置内安装不正确等，都直接影响轴承的位置，因而与转子轴线对中不良，各配合间隙不符合标准，增压器运转时产生振动。4.2 振动检修：1）清洗利用增压器上的喷水装置清洗涡轮端和压气机端的叶片和通道，减轻或完全消除由此引起的振动。2）换新轴承若产生振动时轴承已接近换新时间，则可能是因轴承损坏引起的振动，故应首选换新轴承的措施来消除增压器振动。3）检查转子的磨损和变形增压器解体抽出转子检查压气机和涡轮的叶轮、气封和工作轴颈外圆表面有无擦伤、变形和磨损。必要时吊入车间在平台上检测转子轴线状态，以判断转子的弯曲变形和变形程度。4）转子动平衡检验在专用动平衡试验机上检测转子的平衡精度，依测量出的不平衡质量的大小与位置进行修理，除去不平衡质量后再次检验，直至达到要求的平衡精度为止。5）安装间隙的检查安装间隙反映了转子与增压器壳体的对中情况。进行粗检：手动转子使之回转、听声判断对中情况；精检：测量L、M等配合间隙，精确判断对中情况。应该注意的是压气机进气道壳体如果发生下沉也会影响对中性，从而引起增压器振动，这种情况虽少见，但在ABB VTR631-1N型增压器上曾出现过，而且一般不易发现是由此引发的振动故障。5 增压器的拆装与检验（重点）5.1 拆装：要求：熟悉增压器的结构、拆装的顺序和要求、采用专用的工具等。组装时要求保证说明书中规定的装配间隙，并按一定方法进行间隙调正与检验。1）拆装增压器的要求（1）认真阅读增压器说明书，结合实际掌握增压器内部结构：压气机和涡轮的结构形式、轴承的结构形式、润滑方式、叶轮与转子轴的连结方式、密封装置的形式与位置、各零部件的相对安装位置、配合间隙等。（2）拆卸时正确使用随机专用拆装工具，才能保证顺利地拆装。按照规定的拆卸顺序和要求进行，不可破坏零部件原有的精度与表面粗糙度，尤其是轴承和轴颈工作表面，应清洁、上油、防止生锈。（3）安装时应严格按照说明书的安装顺序和要求、规定的装配间隙进行增压器的组装，并按照一定的方法进行间隙检验与调整，以保证转子与壳体的对中性，保证增压器可靠地运转。2）增压器拆装顺序在对增压器结构了解、要求明确的基础上进行拆卸和安装。在船上拆装增压器，不必拆下增压器壳体，只需拆下转子进行检修。下面以VTR400为例简要说明拆下和安装转子的顺序。（1）拆卸压气机端：拆开放油旋塞，放出润滑油；拆下轴承端盖；拆下油泵（自带油泵式）；拆下整个轴承组，并用蜡纸包好，以免弄脏。（2）拆卸涡轮机端：拆下放油旋塞放出轴承箱中的润滑油；拆下轴承端盖；拆下油泵（自带油泵式）。（3）拔出轴承的内部零件：轴向减震弹簧片组、滚柱轴承外座圈等。（4）拆下压气机端的空气进气壳。（5）把转子从压气机端抽出并用两个木墩支承使之立放。在重新安装前应把轴承箱清洁干净、轴承备件准备好、自带油泵轴线进行检查。按与拆卸相反的顺序进行安装。最后测量压气机端的K值，并应符合要求。3）涡轮增压器的主要装配间隙增压器是高温下高速回转的精密机械，为了保证正常运转，必须严格控制运动件与固定件之间的配合间隙。间隙太小，引起擦碰，如叶片与壳体、密封装置与壳体相碰，轻者损坏零件，重者造成严重的事故；间隙过大，漏气损失增大，使增压器的效率大大降低。增压器的主要装配间隙如图9-11所示。图中间隙A为压气机端导风轮与壳体的径向配合间隙；间隙B为扩压器与壳体的轴向间隙；间隙L为压气机叶轮与壳体之间的间隙；间隙M为压气机叶轮背面与气封板之间的轴向间隙；间隙D为轴流式涡轮叶片与喷嘴叶片之间的轴向间隙；间隙E为轴流式涡轮叶片与喷嘴外环之间的径向间隙；N为转子轴向串动量，或者说是转子轴向热膨胀量。以上各间隙随机型而异，具体数值在增压器说明书中均有明确规定。注意：拆装时，转子轴上的运动件均有确定位置，不可改动，轴上的零件也不允许随便更换，以免破坏动平衡精度和与固定件的配合间隙。5.2 增压器的校中：通过测量推力轴承处的轴向间隙N和测量压气机叶轮前后与壳体的间隙L和M，使之符合说明书的技术要求，这就是增压器的校中。总装后，检查运动件与固定件之间的相当位置是否正确，特别是压气机叶轮在壳体中的位置。粗检是手动增压器转子使之回转，倾听转动时有无擦碰声音。如果有擦碰说明转子对中不良，应查明原因予以消除。精检是在粗检合格后采用测量方法进行校中检验。1）主要测量间隙（1）间隙N：N为压气机端推力轴承与转子轴端面之间的轴向间隙，即转子的轴向串动量。使在保证转子轴向热膨胀的情况下不会产生压气机叶轮或气封与增压器壳体相碰；（2）间隙L：L为压气机叶轮前方与壳体之间的间隙；（3）间隙M：M为压气机叶轮背面与气封板之间的轴向间隙。2）测量方法（1）测量N：测量前首先取下增压器两端的轴承端盖，分别在转子轴的左、右端施以轴向推力，使转子轴分别处于左、右两个极端位置，分别测出转子轴端面至压气机壳体端面之间的距离K3、K4值，则测量推力轴承轴向间隙NK4K3，如VTR630型增压器的止推轴承轴向间隙N0.170.23mm。（2）测量K：测量压气机叶轮前后的间隙L和M，先使转子轴恢复到不受轴向力作用的状态，然后测量出转子轴左端面至压气机壳体端面的距离K，如图9-12a）。（3）测量L：旋出压气端的连接螺钉2的长度约5mm，在涡轮端转子轴上施一轴向推力，使转子轴向左移动，间隙L消失，测量转子轴左端面至压气机壳体端面的距离K1，则压气机叶轮前方与壳体之间的间隙LK-K1，如图9-12b）。VTR631型增压器L1.0551.665mm。（4）测量M：将螺母4、5及甩油坏6拆下，在转子轴右端装一吊环螺钉，将转子轴向右拉动，使间隙M消失，测量转子轴左端面至压气机壳体端面的距离K2，则压气机叶轮背面与气封板之间的间隙MK2-K，如图9-12c）。VTR631型增压器M0.2751.185mm。当各间隙值符合要求时说明增压器转子与壳体对中性良好，否则应查明原因，调整后再度测量。5.3 动平衡试验机器运转时，除了作等速移动的构件和作等角速回转运动且惯性主轴（回转主轴）通过其质心的构件外，作其它运转的构件均会产生惯性力。惯性力的大小和方向随机器运转作周期性的变化。这种不平衡惯性力将加速机器中运动副的磨损和使机器产生振动、特别是高速、精密机器更为严重。为此应使惯性力得到平衡，消除或减轻振动。1）刚性回转件的平衡绕固定轴回转的回转件常因结构不对称、质量分布不均匀等在回转时产生不平衡。刚性回转件的平衡分为两种：（1）质量分布在同一回转面内的构件：轴向长度小于直径的回转件，如螺旋桨、叶轮、砂轮、飞轮等，可视为质量近似分布于同一回转面内。当回转件以等速回转时，所产生的离心惯性力构成汇交于回转中心的平面汇交力系。为了平衡惯性力，在同一回转平面内增加一定的平衡质量（或相反位置减去），使其产生的离心力与原有质量所产生的离心力的向量和等于零，该力系为平衡力系，回转件达到平衡状态，在任何位置可保持静止。这种平衡称为静平衡。（2）质量分布不在同一回转面内的构件：轴向长度大于直径的回转件，如电机转子、增压器转子、多缸柴油机曲轴等，不能视为质量近似分布于同一回转面内，回转件转动时产生的离心力不再是平面汇交力系，而是空间力系。为了平衡离心力，可以任意选定两个平面，将各不平衡质量所产生的惯性力分解到两个平面上，从而将空间力系的平衡转化成两个平面上汇交力系的平衡。只需将两个平面内分别加以适当的平衡质量，使两个平面内的惯性力的向量和均为零，离心力所引起的力偶矩向量和也等于零，回转件达到完全平衡。这种平衡称为动平衡。2）回转件的平衡试验由于计算、制造和安装的误差以及由于材料的不均匀、毛坯缺陷等，使回转件实际上仍然存在不平衡。因此必须通过平衡试验来测定不平衡质量的大小和方位，然后再用加重或减重的方法予以平衡。营运船舶的增压器转子上零部件经修理或更换时也必须进行平衡试验，船舶螺旋桨桨叶变形或经修理后也须进行平衡试验。根据回转件的结构和转速平衡试验分为静平衡试验和动平衡试验，如表9-1所示。（1） 静平衡试验：静平衡试验是为了测定DL5的回（2） 转件不平衡质量的大小和方向，确定平衡质量的大小、位置和进行调整，使之达到静平衡要求。这种测量方法称为静平衡试验法。 静平衡试验是将回转件安装在专用心轴上，然后一并装于静平衡试验架上（导轨式或轴承式），如图11-21。若回转件重心偏离回转轴，所产生的静力矩作用于回转轴，回转件在导轨上滚动或在轴承支架上转动，待运动停止后重心部位处于最低位置。由此确定重心偏离方位，在其反向加平衡质量，逐步试验调整平衡质量的大小和位置，直至回转件在任意位置均可静止不动。最后在回转件上确定部位去掉实测的重量，回转件达到静平衡。 （2）动平衡试验：动平衡试验是为了测定DL1的回转件不平衡质量的大小和方位。由于不平衡质量不是在一个回转平面内和不平衡惯性力偶矩不可忽略，必须在任意两个回转平面内分别加一适当的平衡质量才能达到平衡。利用动平衡试验机使回转件在其上试验，测定两个选定平面内所需加的平衡质量或重径积的大小和方位，从而使回转件达到动平衡。一般机械式动平衡试验机是利用补偿重径积法求不平衡重径积的原理，此外，还有利用电子技术测量校正面内不平衡量的各种动平衡试验机。激光动平衡试验机、带真空筒的大型高速动平衡试验机和整机平衡测振动平衡仪等，为高速、高精度、高生产率和大型挠性回转件的动平衡试验提供了先进的测试技术。3）平衡精度回转件通过平衡试验后，已将不平衡惯性力及其引起的动力效果减少到相当低的程度，但还会有些残存的不平衡存在。这种残存的不平衡愈小，不平衡惯性力的不良影响就愈小，回转件的平衡状况就愈好。所以，把回转件经平衡后的不平衡程度称为平衡精度，它是用来度量回转件不平衡程度的物理量。对于质量分布在同一平面内，轴向长度较小的回转件，假定其为一重心与回转中心重合的薄圆盘，当距回转半径为R处有一不平衡重量F（或不平衡力F）时，回转件的不平衡度为FR（Nm），或称为重径积。它反映了不平衡惯性力的大小和方向。不平衡惯性力造成的不良影响由其在轴承中引起的附加负荷和振动振幅来衡量。轴承附加负荷与回转件的重径积、回转角速度有关；振动振幅与重径积、轴承刚度和回转件整机质量有关。所以仅仅依据回转件的重径积大小是不足以表达出不平衡惯性力所造成的不良影响。用重径积表示回转件的不平衡度，没有反映出其与回转件质量的关系。因为同一不平衡度值相对于不同质量的回转件来说，精度是不同的。例如，重径积为0.5mNm的不平衡度对于500kg和5kg的转子的精度不同。所以，应采用回转件的不平衡度（重径积）与其质量中心上的重力之比来表示回转件的平衡精度，即：e=FR/G式中：e偏心距或偏移量，mm；G回转件的重力，N。偏心距e是回转件重心相对于回转中心的距离，或称平衡精度。例如，当回转件的偏心距e=10-6m时，说明回转件重心相对于回转中心偏移1m或0.001mm。对于动平衡实验的回转件，则应以两个选定平面上的代替重量和平衡重量的总重心的偏心距e和回转件角速度的乘积表示惯性力的不良影响，即平衡精度。目前，我国尚未定出平衡精度的标准，一般均是以回转件的许用偏心距e与回转件的角速度的乘积e表示回转件的平衡精度，并按e分级，如表9-2。图9-13为各种平衡精度等级下，回转件最高转速与许用偏心距e的关系。对于静不平衡回转件，由图9-13中所查到的e与回转件重量G的乘积即为该回转件的许用重径积eG；对于动不平衡回转件、则是在求得许用重径积eG后，再将它分配到两个平衡基面上去。6 增压器损坏后的应急措施航行中，当废气涡轮增压器发生严重故障时，既不能修理又无法继续使用，这种情况下只有停止增压器运转。但是废气涡轮增压器与柴油机是联合装置，工作密切相关，增压器停止工作后必须采取相应措施保证柴油机的可靠运转。具体作法可依增压器说明书的规定进行。一般原则如下：1）航行中主机增压器损坏时的处置原则（1）为避免事故继续扩大，在海况、海域等情况允许时应立即停车进行检修；（2）在海况及海域等情况恶劣时，如风浪太大或航行在狭水道等不允许停车的特殊情况下，应使主机转速降至较低水平保持船舶航行。2）对损坏增压器的应急处置 （1）允许短时停车时，锁住转子。当主机增压器损坏停止工作时，主柴油机仍要继续运转，以保证船舶继续航行。为了防止废气冲击转子，应将转子锁住。 定压增压系统中的增压器损坏时，只需锁住转子的压气机端； 一般原则：当柴油机的平均有效压力0.5MPa（或平均指示压力0.57MPa）时，就应锁住转子两端。 当柴油机设有旁通排烟管时为最佳，废气由此排放大气不再流经增压器；当柴油机无此设施时，废气不断地流经锁住的转子后排至烟囱。废气不断地加热转子，热量传至压气机端使叶轮有过热的危险。为此需要一定量的空气循环流过压气机进行冷却。对于仅设一台增压器的四冲程柴油机，吸入的空气流经停用的增压器，自然进行冷却。对于具有两台增压器的二冲程柴油机，当一台增压器损坏停用时，为防止扫气箱的新气倒灌而漏损，在锁住转子的增压器空气出口安装封闭的盖板，并在盖板上开一小孔，使由此小孔漏过的空气冷却压气机叶轮。封闭盖板上的通气小孔随增压器型号不同而异。例如，VTR400型增压器通气小孔直径为25mm；VTR500型孔径为32mm；VTR630型和VTR631-1型孔径为40mm。利用随机专用工具锁住转子，并按说明书操作。转子锁住后，增压器壳体继续冷却，但应停止其轴承润滑。 增压器损坏后锁住转子的应急措施，具有简便、缓解故障和防止事故扩大的优点，但转子受到高温废气和自重作用，短时间尚可，长时间作用将会引起转子变形。（2）允许长时间停车时，可拆除转子。增压器损坏后由于时间充裕，可采用拆除转子和在增压器壳体两端和中间安装封闭盖板的措施，如图9-14所示。此法不仅防止事故扩大，而且使转子受到较好的保护，但工作量较大，需要较长的工作时间。9-2 概 述船舶轴系是船舶动力装置中的重要组成部分，承担着将主机发出的功率传递给螺旋桨，再将螺旋桨产生的轴向推力传递给船体实现推船航行的目的。轴系 shaft1 定义：轴系是指从柴油机输出端法兰至螺旋桨为止的传动机构。2 组成：对于直接传动的推进系统，包括传递功率的传动轴及其轴承等零部件，主要有：中间轴（intermediate shaft）、推力轴和推力轴承、中间轴承、尾轴（stern shaft）、尾轴承、螺旋桨等。对于间接传动的推进系统，除有上述传动轴和轴承外，还有离合器、弹性联轴器和减速齿轮箱等部件。3 作用：传递主机功率螺旋桨将产生的推力船体推动船航行。4 种类：（1）单轴系：轴系布置在船体的纵剖面上，并且平行于船体的基线，多用于大型海船。单轴系的长度主要由中间轴数目来定，而中间轴的数目则取决于机舱位置。中机舱的中间轴数量多，轴系长。凡具有两节或两节以上中间轴的轴系称为长轴系；尾机舱的中间轴数量少甚至没有中间轴，轴系较短。凡具有一节中间轴或无中间轴的轴系称为短轴系。所以目前造船趋势都是采用尾机舱或近尾机舱的船舶结构。单轴系的结构如图11-1所示。单轴系的特点是：直接传动、结构简单可靠、传动损失小，便于操纵。单轴系多用于大型海船、拖轮及内河中小型船舶，如油船、集装箱船及散货船等。（2）双轴系：双轴系结构如图11-2所示。两个轴系分别平行对称布置在船体中纵剖面的两侧，相对船体基线略有倾斜，以保证螺旋桨充分没入水中。需在船体外架设人字架，将船外部分的尾轴托起。为了便于拆装将尾轴分为两段制造，中间用联轴器连接。在船体尾轴管内的轴段仍称为尾轴；悬伸在船外的轴段与螺旋桨连接，并由人字架支承，这段轴称为螺旋桨轴。双轴系船舶具有高速、机动性好和生命力强的特点。但双轴系结构复杂、配套设备多，如双轴系为双机双桨；建造和修理工作量大、费用高。一般多用于客船和军用舰船。5 轴系理论中心线的确定：轴系理论中心线是船舶设计时所确定的轴系中心线。轴系和主机安装时轴系理论中心线是重要安装基准，根据轴系理论中心线确定主机的安装位置和轴系各传动轴和轴承的安装位置。所以，轴系理论中心线十分重要，新造船舶在船体建造时确定轴系理论中心线的实际位置。确定轴系理论中心线常采用拉线法和光学仪器法。拉线法适用于短轴系船舶，钢丝线的直径为0.5l mm。光学仪器法适用于长轴系船舶。1）基准点的确定轴系理论中心线是根据其基准点来定位的。基准点有两个，即首基点和尾基点。基准点的三维位置：纵向（轴向）位置：由机舱设计图纸确定。首基准点一般取距主机首端12个肋位处或在机舱前隔舱壁上；尾基准点取在船尾零号肋位或其后12m处，如图11-3。左右位置：单轴系的首、尾基准点位于船中纵剖面线（即轴系理论中心线的投影线）上，一般在船体建造时确定中纵剖面线的位置；双轴系以中纵剖面线为基准，在其左、右按图纸规定的尺寸确定两条轴系的中线。高度位置：用钢直尺在指定肋位处从双层底平面上的船中纵剖面线向上量取图纸规定的尺寸。在首、尾基准点和尾轴管首、尾端等处设立基准靶或拉线架便可以确定轴系理论中心线。2）确定轴系理论中心线的方法依确定的首、尾基准点确定轴系理论中心线。（1）拉线法在首、尾基准点处安装拉线架以固定钢丝线的两端，根据首、尾基准点的三维位置调节钢丝线的位置，使钢丝线通过基准点。拉线前，应先在机舱后隔舱壁、尾隔舱壁等壁面上相应位置开孔，以便钢丝线穿过。固定后的钢丝线即代表轴系理论中心线，如图11-4所示。由于钢丝线自重产生下垂而不能准确代表轴系理论中心线，轴系越长误差越大。为此应进行修正：求出钢丝线在各隔舱壁、中间轴承等处的下垂量，使钢丝所定位置升高相应的下垂量即可。利用所拉出轴系理论中心线进行以下的检查：检查人字架轴毂孔、尾柱轴毂孔中心线是否在此线上；检查主机底座面板、各中间轴承底座面板相对于钢丝线的高度尺寸和左右位置。利用钢丝线确定各加工部位的中心点。即在人字架轴毂前、后端面，尾轴毂后端面，尾隔舱壁加强垫板端面，机舱前、后隔舱壁上，以钢丝线为中心画出十字线、加工圆线和检查圆线。首先依钢丝线在上述各面上画出十字线并打冲孔，随后拆去钢丝线，依十字线冲孔定出中心并打冲孔（在各面开孔处嵌上木板），即理论中心。再依此中心冲孔在各面上画出加工圆线、检查圆线，打冲孔作为加工和永久检查的记号。拉线法所用工具简单、操作方便、适用于短轴系。（2）光学仪器法当轴系较长时，可采用光学仪器来确定轴系理论中心线。首先在首、尾基准点处各放一基准光靶，调节光靶使其十字线中心位于基准点上；其次，调节光学仪器使其光轴通过基准靶上的十字线中心；则光轴即是轴系理论中心线。当然，在光线通过的隔舱壁上应预先开孔。望光法：采用准直望远镜或经纬仪望远镜等；投射法：采用投射仪；激光技术：采用激光导向准直仪或激光衍射准直仪等。3）按照轴系理论中心线镗孔轴系理论中心线确定后，依此在人字架轴毂和尾柱轴毂端面、各隔舱壁面划出的加工圆线，以其为基准进行上述部位的镗孔。采用专用镗削装置（镗排）加工各端面、壁面上的孔达到要求的精度，保证轴系的安装质量。6 轴系工作条件及故障船舶轴系的主要零件中间轴、尾轴等虽然结构简单，但尺寸大、重量大，一般轴长L与轴径d之比均超过10，所以是挠性轴、容易产生变形。轴系位于船体水线以下部位，运转时不仅受到主机传递的扭矩作用、轴系自重引起的弯曲变形，而且还受到螺旋桨产生的阻力矩和推力作用。此外，还受到船体变形、船舶振动及螺旋桨水动力等引起的附加应力的周期作用。船舶主机的紧急停车及机动操车，上述情况就更加严重，并使轴承负荷加重、传动轴工作表面与轴承的相对运动还会产生过度磨损，在海水和滑油介质中受到腐蚀。所以，船舶轴系在运转中会产生声音异常、振动、轴承温度升高、传动轴磨损加剧、密封装置漏泄等损坏，严重时甚至产生断轴事故。轮机人员应作好日常的维护管理，使轴系处于良好的技术状态并应掌握船舶轴系的有关理论知识和实际检验方法。9-3 船舶轴系和螺旋桨的拆验为了保持船级，中国船级社对入级的民用钢质海上营运船舶的轴系和螺旋桨进行各种定期检验，如坞内检验、螺旋桨轴与尾轴检验和特别检验等，使轴系和螺旋桨在航期间保持良好的技术状态。航行中螺旋桨、轴系可能产生各种故障，需要进行自修或厂修。为了准确地确定修理范围、修理项目、修理方案和修理工作量，在修理前必须进行各种检验。值得注意的是，船舶轴系和螺旋桨等零件都很笨重，所在位置狭窄和不便，拆卸和安装的工作量大、周期长，并且需要进坞，修理费用高，所以轴系检修是一项艰巨而又复杂的工程。因此，对轴系和螺旋桨的修理要特别慎重。修理时对修理质量的监督和检验亦应严格。1 轴系修前的检查轴系修理前，应对轴系的技术状态进行有针对性的航行检查和拆卸中及拆卸后的检查。1）航行检查航行检查主要了解轴系在运转中的技术状态。各种测量数据和运转情况，不仅是进行修理的依据，而且是修理质量评估的依据，主要检查内容：（1）轴系振动情况的检查：检查轴系零部件的振动情况、测量各轴承处轴颈的径向跳动量；（2）检测各轴承的温度；（3）检查轴系润滑油和冷却水漏泄情况。2）拆卸过程中和拆卸后的检查（1）检查轴系校中状态；（2）检查螺旋桨与尾轴配合情况；（3）检查尾轴、中间轴、推力轴等轴颈表面质量和形位公差；（4）检查密封装置磨损情况；（5）检查轴系各轴承的轴承间隙和磨损情况；（6）检查与轴系相关的管系及各附件的工作状况。2 轴系中心线状态的检验检验方法：通过对轴系中心线弯曲程度和尾轴与曲轴轴线同轴度的检查来确定轴系中心线状态。轴系校中状态的检查包括轴系中心线偏差程度的检查、尾轴与中间轴及中间轴与推力轴（或齿轮减速箱输出轴、离合器轴）同轴度误差的检查。检查时，为了提高测量精度减少温度、振动与船体变形的影响，要求在夜间或阴雨天气和平潮时进行检测，并且应停止一切冲击、敲打等振动性作业。2.1 轴系中心线偏差度的检查轴系实际中心线与轴系理论中心线的偏差即为轴系中心线的偏差度。1）相邻轴连接法兰的相对位置轴系发生弯曲变形将会引起传动轴之间连接法兰处相对位置变化，发生偏移和曲折。相邻轴两连接法兰的相对位置有图11-5所示的四种情况：a）为相邻轴两连接法兰的轴心线在同一直线上，即相邻两轴同轴。连接法兰处的偏移值（sag of couplings）和曲折值（gap of couplings）均为零；b）为相邻轴两连接法兰处只产生偏移。偏移是指相邻两法兰的轴心线不同轴但平行的现象。两轴心线之间的距离为偏移值，用符号表示。c）为相邻轴两连接法兰处仅产生曲折。曲折是指相邻两法兰的轴心线相交成一定角度的现象。两法兰或两轴的中心线的交角为曲折值，用符号表示，d）为相邻轴两连接法兰轴心线不同轴也不平行而相交成一定角度，即在两法兰处同时产生偏移和曲折，这是通常发生的情况