摘 要：文章主要闡述了3800DWT加油船貨油泵在安裝階段的對(duì)中程序及船舶壓載狀態(tài)對(duì)于對(duì)中的影響；并分析了貨油泵通艙件座板在焊接過(guò)程中如何有效控制焊接變形量以減少對(duì)對(duì)中數(shù)據(jù)的影響；最后對(duì)貨油泵在動(dòng)態(tài)情況下，各區(qū)域的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了測(cè)量并進(jìn)行相關(guān)分析以得出船體結(jié)構(gòu)局部強(qiáng)度是影響設(shè)備振動(dòng)的一個(gè)重要因素。

關(guān)鍵詞：貨油泵；通艙件；對(duì)中；船體結(jié)構(gòu)；振動(dòng)

引言

隨著航運(yùn)業(yè)的運(yùn)輸船舶不斷大型，中小型加油船的需求量也在逐漸增加，貨油泵作為加油船的核心裝備之一，一般安裝在獨(dú)立貨泵艙內(nèi)，這類(lèi)貨油泵主要有臥式螺桿貨油泵或自吸離心泵，由安裝在機(jī)艙內(nèi)的電動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)或主機(jī)前端通過(guò)離合器、中間短軸、穿艙聯(lián)軸節(jié)等直接驅(qū)動(dòng)；在建造過(guò)程中，如對(duì)安裝質(zhì)量不進(jìn)行嚴(yán)格控制，往往會(huì)出現(xiàn)貨油泵劇烈振動(dòng)等現(xiàn)象。文章就一型3800DWT加油船貨油泵的軸系對(duì)中偏差和出現(xiàn)振動(dòng)的現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)測(cè)與分析，查找原因，發(fā)現(xiàn)了船體結(jié)構(gòu)局部強(qiáng)度是引起其振動(dòng)的重要原因，并提出了解決方案。

1 貨油泵軸系安裝對(duì)中偏差分析及控制

貨油泵的驅(qū)動(dòng)方式：由主機(jī)前端通過(guò)離合器、中間短軸、穿艙聯(lián)軸節(jié)等直接驅(qū)動(dòng)；主要設(shè)備有：主機(jī)前端、離合器、中間短軸、穿艙聯(lián)軸節(jié)及座板和貨油泵及基座。

3800DWT加油船貨油泵典型布置圖（如圖1）。

貨油泵對(duì)中條件：（1）艉軸、中間軸、齒輪箱、主機(jī)及離合器對(duì)中結(jié)束并滿足圖紙及規(guī)范要求；（2）中間軸承、齒輪箱、主機(jī)及離合器基座環(huán)氧墊塊澆注（鋼墊塊）安裝完整；設(shè)備的地腳螺栓安裝完整。

對(duì)中程序：以離合器輸出端法蘭為基準(zhǔn)，調(diào)整穿艙聯(lián)軸節(jié)后端法蘭與基準(zhǔn)法蘭之間的偏移值（外圓偏差）與曲折值（平面角度偏差），以及穿艙聯(lián)軸節(jié)前端法蘭與貨油泵法蘭之間的偏移值與曲折值。

在以上對(duì)中工作完成后，穿艙聯(lián)軸節(jié)座板的焊接是影響最終對(duì)中結(jié)果的重要因素。因此，如何控制焊接變形量是需要特別考慮的事情。一是焊接程序的制定，座板的焊接應(yīng)采取間斷對(duì)稱(chēng)式焊接方式；二是焊接溫度的控制，不能連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間對(duì)座板進(jìn)行施焊，應(yīng)周期性地對(duì)座板進(jìn)行焊接，使座板及周邊溫度不至過(guò)高；三是監(jiān)控焊接過(guò)程中的對(duì)中數(shù)據(jù)，在焊接座板的過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)對(duì)中數(shù)據(jù)的變化方向，及時(shí)調(diào)整焊接位置，通過(guò)焊接收縮力來(lái)抵消或是減少之前的焊接變形量；四是采取有效的焊接反變形措施，如增加卡碼頂絲等。3800DWT加油船的穿艙聯(lián)軸節(jié)座板采用通用工藝進(jìn)行焊接前后的對(duì)中數(shù)據(jù)如圖2、圖3所示。

從上面數(shù)據(jù)比較，即使在有效控制焊接過(guò)程及變形量的前提下，座板焊接前后對(duì)中數(shù)據(jù)出現(xiàn)了較大的偏差。經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析、查找解決辦法，其原因及控制措施如下：（1）機(jī)艙前壁（FR30#）穿艙件位置的板厚不夠、加強(qiáng)結(jié)構(gòu)不夠。通常機(jī)艙前壁的板厚為8mm，座板反面壁上下各有一塊加強(qiáng)板。但實(shí)際情況是，穿艙件座板的厚度為40mm，壁板厚度為8mm，并且穿艙件及座板的重量達(dá)到了1噸左右；壁厚太薄及加強(qiáng)不夠?qū)е略谧搴附拥倪^(guò)程中，機(jī)艙前壁局部區(qū)域出現(xiàn)了整體式的扭曲變形。當(dāng)將穿艙件座板區(qū)域的壁板厚度從8mm增加到20mm，并將座板反面的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)做成箱體式的四邊形結(jié)構(gòu)形式后，焊接前后的數(shù)據(jù)沒(méi)有出現(xiàn)大的偏差。（2）機(jī)艙前壁穿艙件區(qū)域的壁板平面度不理想，使對(duì)中完成后，座板與壁板之間的間隙偏大，最大的地方出現(xiàn)了4mm的間隙。間隙太大，焊接收縮力有了自由釋放的空間，使得對(duì)中數(shù)據(jù)出現(xiàn)了很大的偏差。處理措施如下，在安裝座板前，先檢查平面度，若偏差過(guò)大，要進(jìn)行火工處理，使平面度小于1mm；由于機(jī)艙前壁與軸線的垂直度不夠，使得座板與壁板出現(xiàn)了傾斜角度，應(yīng)根據(jù)傾斜角度對(duì)座板加工，座板與壁板貼合的一面加工至相同傾斜角度。經(jīng)過(guò)機(jī)艙前壁的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)和平面度、垂直度的矯正，穿艙聯(lián)軸節(jié)座板再采用上述通用工藝進(jìn)行焊接，焊接前后的對(duì)中數(shù)據(jù)如圖4、圖5所示。

最終對(duì)中數(shù)據(jù)滿足工藝標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范要求，主機(jī)曲臂差滿足廠家及規(guī)范要求；然后，貨油泵基座進(jìn)行焊接工作。

2 貨油泵及穿艙件附件振動(dòng)分析及控制

貨油泵在所有安裝程序完成后，在調(diào)試運(yùn)行過(guò)程中，貨油泵及穿艙件附件出現(xiàn)了較為明顯的振動(dòng)，并隨著貨油泵負(fù)荷的逐漸提高，振動(dòng)情況也有逐漸增強(qiáng)，且伴隨較大的噪音。通過(guò)分析得出如下結(jié)論：（1）貨油泵基座形式錯(cuò)誤。貨油泵基座為分體式的兩個(gè)獨(dú)立基座，分體基座之間沒(méi)有額外的結(jié)構(gòu)，使其能相互支撐；（2）貨油泵僅采用單一的螺栓固定形式，沒(méi)有增加定位銷(xiāo)或是側(cè)推塊進(jìn)行加固；（3）貨油泵進(jìn)出口管采用剛性連接，管子法蘭與泵法蘭鎖緊時(shí)，產(chǎn)生對(duì)拉狀態(tài)，等同于對(duì)貨油泵及穿艙件施加了一個(gè)外力，使軸線出現(xiàn)扭曲從而產(chǎn)生振動(dòng)。

為了解決振動(dòng)問(wèn)題，分別針對(duì)以上三點(diǎn)問(wèn)題做出了解決方案。一是重新設(shè)計(jì)了貨油泵基座（見(jiàn)圖6），使其結(jié)構(gòu)性更強(qiáng)，并將基座結(jié)構(gòu)延伸至FR30#壁的前壁，使貨油泵基座與船體結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合，形成一個(gè)整體；其次在用螺栓固定貨油泵外，額外增加了側(cè)推塊，防止貨油泵因正常運(yùn)轉(zhuǎn)振動(dòng)出現(xiàn)移位；最后在貨油泵進(jìn)出口法蘭與管子法蘭之間分別增加了一個(gè)膨脹節(jié)，該種彈性連接方式能有效緩解管子產(chǎn)生的拉力。

在上述修改工作完成，貨油泵安裝工程結(jié)束后，在貨油泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，對(duì)離合器、貨油泵、穿艙件及基座等不同部位進(jìn)行了振動(dòng)測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如表1所示。

根據(jù)造船標(biāo)準(zhǔn)，貨油泵運(yùn)行振動(dòng)要求小于8.0mm/s，DNV-GL船級(jí)社要求小于7.0mm/s，從上表數(shù)據(jù)可以判定貨油泵運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)滿足要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著船舶工業(yè)的不斷發(fā)展，新的船型、新的設(shè)備不斷的研發(fā)出來(lái)，船舶機(jī)械的安裝方式也層出不窮，但其根本是應(yīng)注重設(shè)備安裝質(zhì)量及船舶建造質(zhì)量，應(yīng)注意設(shè)備基座與該處的船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足是使設(shè)備產(chǎn)生振動(dòng)的一個(gè)重要因素；因此，應(yīng)做好船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)、完善安裝圖紙、制定安裝工藝、控制安裝過(guò)程，做好避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振、減小激振力及其傳遞，使設(shè)備安裝質(zhì)量、設(shè)備運(yùn)行效果都達(dá)到最好。

參考文獻(xiàn)

[1]張忠旭.機(jī)械設(shè)備安裝工藝[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[2]易良榘.簡(jiǎn)易振動(dòng)診斷現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[3]陳進(jìn).機(jī)械設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，1999.

[4]Dieter-Heinz Hellmann.離心泵大全[M].北京：清華大學(xué)出版社，2014.

[5]中國(guó)船舶工業(yè)總公司.船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)，輪機(jī)分冊(cè)[S].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1999.

[6]國(guó)家質(zhì)監(jiān)檢驗(yàn)檢疫總局，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管委會(huì).GB/T 5660-2013.離心泵底座尺寸和安裝尺寸[S].

作者簡(jiǎn)介：王效權(quán)（1973-），男，本科生，研究方向：船舶與海洋工程輪機(jī)工程。