毛強(qiáng)斌 龔書

（廣船國(guó)際總裝部）

0 前言

礦砂船（散貨船）對(duì)外區(qū)來(lái)講艙口蓋的安裝工作是一個(gè)最為關(guān)鍵的施工項(xiàng)目，它的施工進(jìn)度直接影響著整個(gè)船舶的建造進(jìn)度，因此，總結(jié)礦砂船艙口蓋的安裝施工經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)新船的設(shè)計(jì)優(yōu)化和縮短建造周期尋求新的突破提供了依據(jù)。

1 26.1 萬(wàn)礦砂船液壓艙蓋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)簡(jiǎn)述

該系列船是我司首次采用的由MACGREGOR 整體供貨的液壓滾動(dòng)側(cè)移式艙口蓋（之前散貨船、礦砂船均是采用TTS 的頂升側(cè)移式艙口蓋）。該系列船共有五個(gè)貨艙，9 艙口蓋組成，其中1#貨艙有一個(gè)艙口蓋，2-5#貨艙各有兩個(gè)艙口蓋。艙口蓋的結(jié)構(gòu)如圖1。

滾動(dòng)側(cè)移式艙口蓋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

（1）艙口蓋使用自動(dòng)滾升裝置進(jìn)行起升（降落），該起升裝置位于艙口蓋前部和后部中間位置，帶有兩個(gè)液壓油缸。操作時(shí)，由液壓泵通過(guò)操作閥箱和分流器同時(shí)供油或排油從而控制液壓缸活塞帶動(dòng)滾升裝置行程同步。

（2）艙口蓋由液壓馬達(dá)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪，嚙合艙蓋上的齒條進(jìn)行傳動(dòng)。

（3）艙口蓋前部設(shè)置了2 個(gè)平緣滾輪裝置，以自動(dòng)適應(yīng)艙蓋和船體的中拱、中垂等變形；艙蓋后部有2 個(gè)凸緣滾輪裝置，起導(dǎo)向、定位作用。

（4）液壓馬達(dá)基座可以移位滑動(dòng)，使艙口蓋自動(dòng)調(diào)節(jié)位置，以適應(yīng)船舶的中拱、中垂、縱傾變形。

（5）艙口蓋上設(shè)置了關(guān)閉自鎖裝置，當(dāng)艙口蓋處在完全關(guān)閉狀態(tài)時(shí)可以自動(dòng)鎖緊，同時(shí)還設(shè)置了橫向鎖緊塊和縱向限位裝置，以防橫傾、縱傾時(shí)艙口蓋滑動(dòng)或跳動(dòng)。

（6）在導(dǎo)軌支架中部和端部分別設(shè)置了中間固定裝置和終端限位裝置，從而確保無(wú)論在半開(kāi)還是全開(kāi)的狀態(tài)都可以將艙口蓋進(jìn)行固定、能有防止其滑動(dòng)。

圖1 艙口蓋結(jié)構(gòu)圖

圖2 防變形工裝

2 艙口蓋建造過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方案

2.1 艙口圍和導(dǎo)軌支架水平度

該船建造初期船東就反復(fù)強(qiáng)調(diào)艙口蓋安裝精度的問(wèn)題，尤其是導(dǎo)軌的水平度要求，CSQS 要求艙口蓋導(dǎo)軌的水平度為±5mm，而該船船東要求為±2mm，同時(shí)不允許導(dǎo)軌與艙口圍面板或?qū)к壷Ъ苊姘逯虚g增加墊板來(lái)調(diào)整水平度，由于導(dǎo)軌厚度為65mm，不可能通過(guò)導(dǎo)軌來(lái)調(diào)整其水平度，因此必須確保艙口圍和導(dǎo)軌支架面板的水平度，在艙口圍和導(dǎo)軌支架組裝、安裝過(guò)程中要反復(fù)調(diào)整，并使用激光儀多次檢測(cè)水平數(shù)據(jù)，導(dǎo)致艙口圍和導(dǎo)軌之架施工進(jìn)度相當(dāng)緩慢，最后在船塢階段僅僅只是將艙口蓋吊裝上船，艙口蓋附件全部在碼頭階段施工，整個(gè)周期拖的相當(dāng)長(zhǎng)。

圖3 艙口蓋滾升裝置

圖4 舉臂裝置插銷開(kāi)孔圖

圖5 舉臂箱焊接節(jié)點(diǎn)圖

圖6 艙口蓋液壓馬達(dá)及基座

為了防止導(dǎo)軌支架面板在導(dǎo)軌焊接的過(guò)程中變形，特地制作如圖2 導(dǎo)軌支架面板防變形工裝，此工裝的使用大大減少了后期導(dǎo)軌支架面板因熱變形引起火工調(diào)整的工作量。

2.2 艙口蓋舉臂箱

如圖3 所示，艙口蓋是滾動(dòng)側(cè)移式艙口蓋，在艙口蓋前后兩個(gè)液壓缸的液壓桿伸出時(shí)帶動(dòng)滾升組裝置轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)艙口蓋滾動(dòng)上升開(kāi)啟，液壓傳動(dòng)桿伸出至最大位置時(shí)，艙口蓋的滾輪剛好行走到導(dǎo)軌上。艙口蓋在滾動(dòng)上升和下降過(guò)程中僅靠?jī)蓚€(gè)液壓缸傳動(dòng)桿和安裝在舉臂箱上的轉(zhuǎn)動(dòng)軸支撐，因此兩個(gè)液壓缸工作的同步性和液壓缸周圍結(jié)構(gòu)承重能力是該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝關(guān)鍵控制點(diǎn)。同時(shí)舉臂箱和液壓缸的安裝進(jìn)度直接決定著艙口蓋的整體施工進(jìn)度，因此，在建造初期這些項(xiàng)目就被列為重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，但在建造過(guò)程中還是出現(xiàn)預(yù)想不到的問(wèn)題。

（1）舉臂箱在艙口圍面板上安裝位置的開(kāi)孔在艙口圍的制作過(guò)程中已經(jīng)按照?qǐng)D紙實(shí)際尺寸進(jìn)行預(yù)開(kāi)，但由于艙口圍的制作及組裝精度存在誤差，及艙口蓋自身制作精度誤差的綜合影響，舉臂箱的實(shí)際安裝尺寸很難和理論尺寸完全一致。在舉臂箱在安裝過(guò)程中根據(jù)實(shí)際情況定位后發(fā)現(xiàn)，大部分舉臂箱和艙口圍面板其中一邊的間隙達(dá)到35mm左右，個(gè)別還出現(xiàn)接近50mm 的情況，經(jīng)與技術(shù)、工法并征得船東、船檢同意間隙在35mm 以下的直接進(jìn)行焊接，焊接結(jié)束后進(jìn)行100%UT 檢查，超差較大進(jìn)行換板處理，這些嚴(yán)重影響了艙口蓋的施工進(jìn)度。建議后續(xù)船舶類似的預(yù)開(kāi)孔在前后方向各預(yù)留20mm，便于后期的調(diào)整。

（2）在幾次開(kāi)關(guān)艙口蓋后，發(fā)現(xiàn)舉臂箱外邊緣的艙口圍面板塌陷，檢查發(fā)現(xiàn)在舉臂裝置固定插銷在艙口圍結(jié)構(gòu)上寬度200mm的開(kāi)孔直接開(kāi)到了艙口圍面板，如圖4 中的紅色開(kāi)孔線線，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足造成的。后經(jīng)計(jì)算將其修改為黑色線的開(kāi)孔形式可以滿足其強(qiáng)度需要，首制船在原開(kāi)孔的基礎(chǔ)上增加結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，后續(xù)的幾條船按新的開(kāi)孔形式進(jìn)行開(kāi)孔。

（3）在試航后進(jìn)行艙口蓋檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)多個(gè)舉臂箱的焊縫出現(xiàn)裂紋，后經(jīng)查舉臂箱的制作圖發(fā)現(xiàn)舉臂箱的焊接節(jié)點(diǎn)為圖5 中1 表示角焊縫形式，且焊角高度僅為3.5mm，滿足不了艙口蓋的承重要求。后修改為了圖5 中2 的焊接節(jié)點(diǎn)形式，先將外角進(jìn)行焊接，再在內(nèi)側(cè)進(jìn)行反扣，并將焊角高度增至12mm，焊接結(jié)束后進(jìn)行MT 檢查，確保焊縫表面無(wú)裂紋，以便減少后期使用過(guò)程中焊縫再次出現(xiàn)裂紋的幾率。

2.3 滾輪不轉(zhuǎn)動(dòng)（軸承抱死）和滾輪行走偏向

（1）在首制船1#艙口蓋第一次開(kāi)蓋過(guò)程中出現(xiàn)一平緣滾輪不轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)軌輪滑動(dòng)的現(xiàn)象，拆檢發(fā)現(xiàn)滾輪軸承抱死，并導(dǎo)致軸和軸承磨損嚴(yán)重，調(diào)查最終原因是艙蓋制作過(guò)程中在安裝滾輪時(shí)沒(méi)有把握好軸承間隙，硬將軸承用銅棒敲擊安裝到位，在沒(méi)有承重的情況下滾輪可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，但艙口蓋開(kāi)啟過(guò)程中應(yīng)滾輪因承受很大壓力而不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。此次質(zhì)量事故導(dǎo)致蓋滾輪軸承和軸全部換新，導(dǎo)致整個(gè)艙口蓋的施工周期延長(zhǎng)兩周。因此在滾輪組裝施工過(guò)程中要嚴(yán)格安裝施工工藝和操作流程進(jìn)行作業(yè)，尤其是運(yùn)動(dòng)部件和承重部件更應(yīng)該作為重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。

圖7 FMG26.1 萬(wàn)噸礦砂船艙口蓋液壓系統(tǒng)原理圖

圖8 優(yōu)化前

圖9 優(yōu)化后

（2）在艙口蓋開(kāi)啟或關(guān)閉過(guò)程中，艙口蓋的滾輪裝置無(wú)法直線行走，偏向船艏或船艉一側(cè)，導(dǎo)致船艉方向的凸緣滾輪與導(dǎo)軌發(fā)生嚙合現(xiàn)象，艙口蓋凸緣滾輪卡阻在軌道上，平緣滾輪滑向?qū)к夁吘?，甚至其中還出現(xiàn)了一個(gè)艙口蓋凸緣滾輪的凸緣斷裂的現(xiàn)象。

艙口蓋液壓馬達(dá)及其基座見(jiàn)圖6，在艙口蓋滾升裝置起升后，操作艙口蓋的開(kāi)關(guān)艙操縱手柄，控制液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)齒輪與艙口蓋齒條嚙合帶動(dòng)艙口蓋啟閉。齒條擋板與艙口蓋液壓馬達(dá)基座相連，為適應(yīng)船舶中垂、中拱、縱傾液壓馬達(dá)基座有一定的活動(dòng)余地，可以隨艙口蓋沿艏艉方向小幅度移動(dòng)，其活動(dòng)幅度由液壓馬達(dá)定位螺栓限定。當(dāng)液壓馬達(dá)基座因某種原因?qū)е乱簤厚R達(dá)無(wú)法位移滑動(dòng)時(shí)，艙蓋前后無(wú)法自動(dòng)調(diào)節(jié)，極易導(dǎo)致凸緣滾輪卡阻。如果繼續(xù)操作會(huì)導(dǎo)致液壓馬達(dá)過(guò)載使馬達(dá)內(nèi)部構(gòu)件破壞和艙口蓋滾輪凸緣斷裂等事故發(fā)生。

因此，在艙口蓋液壓馬達(dá)安裝到位后要第一時(shí)間按要求進(jìn)行潤(rùn)滑油的加注，此在艙口蓋啟閉過(guò)程中做好液壓馬達(dá)及艙口蓋行走狀況的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)立即停止作業(yè)。

2.4 液壓系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題及構(gòu)成因素分析

在系統(tǒng)調(diào)試和使用過(guò)程中液壓系統(tǒng)主要出現(xiàn)了滾升裝置不同步、液壓馬達(dá)和管路振動(dòng)、試航后檢查發(fā)現(xiàn)液壓油清潔度達(dá)不到系統(tǒng)使用要求等問(wèn)題。

2.4.1 前、后滾升裝置升降過(guò)程不同步

成因分析：

（1）單邊液壓缸內(nèi)部污染導(dǎo)致內(nèi)部密封不良引起內(nèi)泄漏；

（2）液壓缸內(nèi)存在大量空氣造成有效體積模量降低，引起液壓油可壓縮能力降低；

（3）流量分配器加工孔徑存在誤差，或因飛濺，毛邊、液壓油清潔度較差造成徑向堵塞或卡死。

2.4.2 液壓馬達(dá)和管路振動(dòng)

成因分析：

（1）管路中存在大量的空氣，氣泡在從低壓區(qū)進(jìn)入高壓區(qū)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象；

（2）換向閥操作過(guò)快，導(dǎo)致產(chǎn)生水錘效應(yīng)。

2.4.3 液壓油污染（試航后取油樣化驗(yàn)，其清潔度不達(dá)標(biāo)）

成因分析：

（1）液壓系統(tǒng)管路串油沖洗不徹底或系統(tǒng)液壓元件組裝前清洗不徹底或組裝過(guò)程污染；

（2）加油或系統(tǒng)程中由于周圍環(huán)境較差，且密封不良導(dǎo)致污染物固體顆粒進(jìn)入；

（3）在系統(tǒng)使用過(guò)程中由于運(yùn)動(dòng)件磨損產(chǎn)生固體顆粒導(dǎo)致液壓油污染；

（4）前期使用的臨時(shí)開(kāi)、關(guān)艙口蓋的工裝泵和軟管清潔度不夠?qū)ⅠR達(dá)和液壓油缸污染。

針對(duì)以上液壓系統(tǒng)的問(wèn)題，首制船主要采取了液壓管路重新串油沖洗、在管路沖洗結(jié)束管路復(fù)位后，利用系統(tǒng)本身的循環(huán)回路進(jìn)行反復(fù)沖洗將管路中的氣體排出。為了排除系統(tǒng)在使用臨時(shí)開(kāi)倉(cāng)泵開(kāi)關(guān)艙口蓋過(guò)程中污染系統(tǒng)液壓元器件，要求后續(xù)船在使用臨時(shí)開(kāi)倉(cāng)泵前按照系統(tǒng)要求的清潔度對(duì)臨時(shí)泵和管路進(jìn)行清潔。同時(shí)在使用過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)液壓油的監(jiān)測(cè)。

圖10 系統(tǒng)管路最高點(diǎn)設(shè)置氣體釋放裝置

圖11 艙口蓋液壓油缸（升降裝置）

圖12 艙口蓋液壓馬達(dá)工作圖

3 液壓系統(tǒng)的優(yōu)化建議

由前面所述的液壓系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題可以看出，大部分的質(zhì)量問(wèn)題都是由油液污染尤其是固體顆粒和空氣污染引起的，因此在對(duì)系統(tǒng)中固體顆粒、和空氣的控制尤為關(guān)鍵。由圖7 該型船液壓系統(tǒng)工作原理，該系統(tǒng)管路中未設(shè)置氣體釋放裝置，通過(guò)查廠家設(shè)備資料得知，該系統(tǒng)液壓?jiǎn)卧獌H設(shè)置了空氣濾清器和回油濾器空氣和固體顆粒濾器裝置。根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際特提出以下優(yōu)化建議。

（1）艙口蓋液壓系統(tǒng)管路中盡量使用凸緣連接接頭和卡套接頭，少使用彎頭、法蘭等需要焊接的接頭；軟管選用加襯里的油管。液壓管焊接宜采用氬弧焊焊接或氬弧焊打底、電弧焊補(bǔ)充（管外徑＞40mm、壁厚＞5mm）的方法。如果有條件，氬弧焊焊接時(shí)可在管道內(nèi)通氬氣保護(hù)，減少焊縫底部的焊渣。

（2）如圖8 和圖9，將系統(tǒng)中的分流器更換為分流集流閥，從而實(shí)現(xiàn)液壓缸由頂升過(guò)程的同步轉(zhuǎn)變?yōu)轫斏拖陆档碾p向同步，提高液壓缸升降過(guò)程中的同步性和穩(wěn)定性。

（3）如圖10，在系統(tǒng)管路最高點(diǎn)設(shè)置氣體釋放裝置（根據(jù)管路實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置，如果管路最高點(diǎn)在A 點(diǎn)即總管在向船艏、艉方向分支之前設(shè)置一處就可以，如果在B、C 位置就要考慮設(shè)置兩處），將管路中的空氣及時(shí)排除，從而減小管路的振動(dòng)及噪聲。

（4）液壓缸兩端最高位置處（往往是空氣集聚的地方）設(shè)置排氣裝置，將進(jìn)入液壓缸中的空氣及時(shí)排出。排氣裝置有兩種形式，一種是在液壓缸的最高部位處開(kāi)排氣孔，用管道連接排氣閥進(jìn)行排氣；另一種是在液壓缸的最高部位安裝排氣塞，這兩種形式都是在液壓缸排氣時(shí)打開(kāi)，排氣完畢后關(guān)閉。如圖11，該型船在液壓油缸的無(wú)桿腔的最高點(diǎn)設(shè)置排氣塞即可。

（5）為了及時(shí)將液壓馬達(dá)中的空氣排出，減小液壓馬達(dá)的振動(dòng)，建議在液壓馬達(dá)上設(shè)置了呼吸閥如圖12。

圖13 自清潔錐底圓筒形油箱

圖14 帶自慮清潔油箱和離線過(guò)濾的液壓系統(tǒng)

（6）為了排出沉積在油箱內(nèi)的污染物，可采用不同于傳統(tǒng)矩形油箱的“自清潔油箱”。如圖13，此種油箱為帶有圓錐形箱底的豎直圓筒結(jié)構(gòu)，其豎直柱面與錐底的連接非常平滑，系統(tǒng)的回油口與圓柱壁相切，過(guò)濾器或離線過(guò)濾回路的進(jìn)油管位于油箱底部（錐頂）。當(dāng)系統(tǒng)回油進(jìn)入油箱時(shí)，油箱里的油液趨于緩慢旋轉(zhuǎn)。由于固體污染物的密度比液壓油的密度大很多，使固體污染物被漩渦卷入油箱底部中心，經(jīng)過(guò)濾回路被油濾器濾除（見(jiàn)圖14），而不是沉積于傳統(tǒng)矩形油箱的整個(gè)底面，從而提高了系統(tǒng)的清潔。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文主要針對(duì)26.1 萬(wàn)噸礦砂船液壓艙口蓋在安裝、調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的典型性問(wèn)題和解決的方案進(jìn)行分析、總結(jié)，并對(duì)該型船舶液壓艙口蓋的設(shè)計(jì)和建造施工提出一些相對(duì)實(shí)用性的建議，希望能夠?yàn)橥愋痛芭摽谏w的設(shè)計(jì)優(yōu)化和縮短建造周期提供有利的參考。