劉偉,何力,朱見(jiàn)華,吳鋒鋒

(招商局重工(江蘇)有限公司,江蘇 南通 226116)

半潛船經(jīng)常在海洋尤其是深海海域中進(jìn)行作業(yè),通常采用DP動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng),通過(guò)控制主推進(jìn)器、側(cè)推進(jìn)器及可伸縮全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器使船舶穩(wěn)定定位在預(yù)先設(shè)定的位置?？缮炜s全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器可以收到船殼以內(nèi),以降低航行時(shí)的阻力和碼頭靠泊時(shí)的吃水,目前主要是在船臺(tái)或船塢內(nèi)安裝或在海上進(jìn)行水下安裝。在海上進(jìn)行水下安裝時(shí)需要進(jìn)行海域的選址,還要雇用吊裝推進(jìn)器的浮吊、輔助拖船等,同時(shí)海上安裝推進(jìn)器的不確定性因素較多,如水下能見(jiàn)度、潮流、臺(tái)風(fēng)等天氣因素[1],無(wú)法確保安裝時(shí)間,所以海上安裝推進(jìn)器風(fēng)險(xiǎn)性極大[2]。在船臺(tái)或船塢內(nèi)安裝可以避免在海上安裝的不利條件,最大程度上節(jié)省成本和縮短安裝時(shí)間[3-6]。

某大型半潛船是采用四島式、鋼質(zhì)、全電焊、無(wú)常規(guī)艏樓和方型船尾船型,且具備DP2動(dòng)力定位功能的半潛打撈工程船,全船配備2個(gè)軸系主推進(jìn)器、3個(gè)側(cè)推進(jìn)器及2個(gè)可伸縮全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器。當(dāng)航行時(shí)只有2臺(tái)軸系主推進(jìn)器工作,伸縮槳處于縮回狀態(tài);當(dāng)船舶需要?jiǎng)恿Χㄎ粫r(shí),2臺(tái)伸縮槳伸出船底板,可通過(guò)轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)360°全回轉(zhuǎn)。但半潛船的設(shè)計(jì)為四島式,在作業(yè)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)較大程度的變形,因此對(duì)推進(jìn)器的安裝精度等有較高的要求。

1 可伸縮全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器參數(shù)及構(gòu)造

1.1 參數(shù)

見(jiàn)表1。

表1

可伸縮式推進(jìn)器的設(shè)計(jì)功率和推力滿足船舶DP-2的定位要求,能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行,同時(shí)推進(jìn)器軸槳密封及升降導(dǎo)軌軸承密封還需滿足在最大下潛深度30.8 m時(shí)的密性要求。

1.2 構(gòu)造

推進(jìn)器主要包括推進(jìn)器主體、槳軸密封、螺旋槳齒輪箱、液壓升降系統(tǒng)、液壓泵站、升降導(dǎo)軌及拖鏈,以及滑油系統(tǒng)等主要設(shè)備系統(tǒng)。

1.2.1 推進(jìn)器主體

本體上集成有液壓轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)、液壓轉(zhuǎn)舵油柜、滑油系統(tǒng)、升降液壓油系統(tǒng)。

1.2.2 槳軸密封

型式:唇形密封;

密封圈:不少于3道氟橡膠;

襯套:鍍防磨涂層不銹鋼。

槳軸密封由內(nèi)部密封和外部密封雙密封組成,外部密封可通過(guò)泄放中間密封或安全腔內(nèi)的密封油進(jìn)行例行監(jiān)測(cè)分析磨損狀況,外部軸向密封可在不拆解齒輪箱的前提下進(jìn)行更換。

1.2.3 螺旋槳齒輪箱

型式:吊艙式流線型;

殼體材料:鑄鐵;

齒輪材料:鍛鋼;

軸承:小齒輪側(cè)和傘齒輪側(cè)設(shè)滾動(dòng)軸承,軸向推力由推力軸承承受。

1.2.4 液壓升降系統(tǒng)

包括液壓升降裝置、導(dǎo)向裝置、控制閥、鎖緊裝置、馬達(dá)、啟動(dòng)器、控制板等裝置。

1.2.5 液壓泵站

推進(jìn)器伸縮機(jī)構(gòu)配1套液壓動(dòng)力泵站。液壓泵站功能如下:推進(jìn)器升降控制、初始鎖止閥、操作鎖緊裝置。液壓泵站配2臺(tái)電動(dòng)液壓泵,正常工作1用1備。1只足夠容量的液壓油箱帶液位報(bào)警開(kāi)關(guān)。系統(tǒng)配齊所必要的控制閥、液壓組件等。

1.2.6 升降導(dǎo)軌及拖鏈

伸縮推電纜、油管、氣管應(yīng)集中布置在拖鏈中。同時(shí)配齊拖鏈、導(dǎo)軌與船體連接固定的所有附件。

1.2.7 滑油系統(tǒng)

系統(tǒng)包含2臺(tái)(1用1備)帶濾器的電動(dòng)齒輪循環(huán)泵組(帶起動(dòng)箱)和 1 套滑油冷卻器,用于強(qiáng)制潤(rùn)滑。帶用于控制、監(jiān)測(cè)和報(bào)警的壓力傳感器、濾器壓差開(kāi)關(guān)、溫度傳感器、液位傳感器、連接軟管等。

2 安裝要求及工藝

2.1 安裝前準(zhǔn)備工作

1)了解并掌握伸縮推安裝的所有設(shè)計(jì)圖樣及產(chǎn)品安裝使用說(shuō)明書(shū)等技術(shù)文件,必須按技術(shù)文件要求進(jìn)行安裝。

2)設(shè)備的附件應(yīng)完整,其產(chǎn)品名稱、規(guī)格、型號(hào)、數(shù)量、安裝孔徑、設(shè)備尺寸等信息必須與設(shè)計(jì)圖樣要求一致。

3)檢查所有管口、螺紋接頭、道門(mén)及其他平面連接處的清潔和防銹封堵?tīng)顟B(tài)。

4)安裝人員應(yīng)熟悉所安裝設(shè)備的性能及安裝要求,熟悉伸縮推工作資料及本工藝的要求,同時(shí)應(yīng)具備專業(yè)知識(shí)并經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)。

2.2 安裝程序的確定

根據(jù)設(shè)備的到貨狀態(tài),各零部件相對(duì)于船體結(jié)構(gòu)的關(guān)系,以及根據(jù)船體分段的建造進(jìn)度,確定可伸縮全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器的安裝順序如下。

1)安裝舵槳。

2)升降油缸安裝及對(duì)中。

3)升/降操作。

4)使用機(jī)械對(duì)中工具對(duì)中。

5)安裝箱式密封。

6)可脫離軸的對(duì)中。

7)安裝中間軸承。

8)安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)及彈性聯(lián)軸節(jié)。

2.3 安裝關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1 舵槳的安裝

將可伸縮全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器的舵槳安裝至圍井,檢查密封表面的直線度和平面度,平面度的測(cè)量結(jié)果需要發(fā)送至推進(jìn)器廠家,經(jīng)廠家確認(rèn)無(wú)誤后,安裝O型圈至圍井法蘭槽,并在法蘭機(jī)加工面涂密封膠,形成墊片或類似的保護(hù)表面,通過(guò)螺栓旋緊圍井蓋和圍井底座,并在法蘭上安裝兩個(gè)錐形定位銷。

2.3.2 升降油缸安裝

升降油缸在安裝過(guò)程中,主要分為升降油缸底部安裝至船體結(jié)構(gòu)與升降油缸對(duì)中兩部分。

1)升降油缸底部安裝至船體結(jié)構(gòu)。在焊接升降油缸支撐前,首先進(jìn)行全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器垂直對(duì)中并使升降油缸底部位于正確位置。在升降油缸底部和船體上焊接臨時(shí)頂升螺栓或螺紋桿,使推進(jìn)器在底部時(shí)可以移動(dòng)至升降油缸底部。其中1個(gè)頂升螺紋桿與螺旋槳軸同向,另1個(gè)與螺旋槳軸成90°角,見(jiàn)圖1。

圖1 升降油缸對(duì)中定位支撐桿

2)升降油缸對(duì)中。升降油缸可以通過(guò)單元自帶的液壓油缸和提升泵完成對(duì)中工作,并使升/降在本地控制的時(shí)候連接供貨的啟動(dòng)箱至安全裝置,并進(jìn)行對(duì)中前的檢查與準(zhǔn)備。

①檢查單元內(nèi)是否充滿油,需充滿。

②檢查液壓泵馬達(dá)的交流電壓通過(guò)開(kāi)關(guān)連接電源。

③啟動(dòng)馬達(dá),檢查轉(zhuǎn)向和箭頭指示方向是否一致,并運(yùn)行馬達(dá)1～2 s,檢查馬達(dá)轉(zhuǎn)向過(guò)程中是否有放氣。

④檢查可脫離中間軸已經(jīng)脫開(kāi),若未脫開(kāi)需將其脫開(kāi)。

⑤復(fù)位彈簧組件可以留在推進(jìn)輸入法蘭側(cè)。

⑥通過(guò)旋開(kāi)壓力表的螺栓,從壓力表的接口處排出油缸內(nèi)的空氣。

完成檢查及準(zhǔn)備工作后,需準(zhǔn)備3段管子(A、B、C)見(jiàn)圖2,其強(qiáng)度可以支撐整個(gè)單元的重量,并使其處于上部位置,在安裝或讀取百分表計(jì)數(shù)時(shí),管支撐一直處于工作狀態(tài),需保證安裝或讀取百分表計(jì)數(shù)時(shí)的安全,不得用作其他用途。

圖2 鋼管的支撐位置

確保可脫離軸下面推進(jìn)器的安全鉤已脫開(kāi),檢查導(dǎo)向桿內(nèi)是否存在金屬屑,清潔并涂油。

2.3.3 對(duì)中

1)當(dāng)提升單元在底部位置時(shí),使用管子A進(jìn)行支撐,同時(shí)在導(dǎo)向桿1(G.R.1)處,沿X與Y方向各安裝1個(gè)螺絲桿,在導(dǎo)向桿2(G.R.2)處,沿X與Y方向各安裝1個(gè)螺絲桿。并安裝2個(gè)百分表,設(shè)置好零位,使指針可以有空間向+/-方向移動(dòng),讀取千分表的數(shù)值并記錄方向,讀數(shù)完成后移掉支撐管。

2)提升單元至中間位置,使用管子B進(jìn)行支撐,讀取千分表的數(shù)值并記錄方向,讀數(shù)完成后移掉支撐管。

3)提升單元至上部位置,使用管子C進(jìn)行支撐,讀取千分表的數(shù)值并記錄方向,讀數(shù)完成后移掉支撐管。

4)安裝導(dǎo)向桿支撐,將百分表設(shè)置至0位,同時(shí)調(diào)整兩個(gè)螺絲桿,以保證全行程的對(duì)中極限偏差不超過(guò)1.5 mm。

5)再下降至不同支撐管位置處,讀取百分表的數(shù)值及方向,重復(fù)升降幾次。

當(dāng)推進(jìn)器在上部位置時(shí),才可以調(diào)整導(dǎo)向桿支撐,調(diào)整結(jié)束后用塞尺檢查支撐與對(duì)應(yīng)的上部傳動(dòng)銅套之間的間隙。

2.3.4 升/降操作

在進(jìn)行升降操作時(shí)需保證推進(jìn)器單元處于升降狀態(tài),當(dāng)推進(jìn)器單元處在升高方向時(shí)本地控制板的指示器會(huì)有顯示,通過(guò)本地控制板的開(kāi)關(guān),可以控制提升泵,實(shí)現(xiàn)可伸縮推進(jìn)器的提升或下降工作。

2.3.5 機(jī)械對(duì)中工具對(duì)中

由于推進(jìn)器的安裝是在船塢階段,無(wú)法進(jìn)行伸縮推全行程校中,需使用機(jī)械對(duì)中工具進(jìn)行校中。校中結(jié)束后,提升液壓缸進(jìn)行固定。當(dāng)船舶下水后,再使用此安裝工藝中介紹的方法進(jìn)行校中。校中工作全部結(jié)束后,導(dǎo)向桿位置需滿足本工藝要求,導(dǎo)向桿方可固定,導(dǎo)向桿的位置要求非常嚴(yán)格,通常會(huì)出現(xiàn)如下幾種工況。

1)圖3所示為較好工況,是實(shí)踐中較為普遍的一種工況,當(dāng)升降時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)油缸,升降時(shí)單元的重心方向會(huì)有一點(diǎn)傾斜,此時(shí)導(dǎo)向桿在上部位置時(shí)朝同一方向接觸軸套。

圖3 導(dǎo)向桿較好工況

2)圖4所示為理想工況,單元的中心會(huì)自然的向下傾斜,使軸套沒(méi)有摩擦。

圖4 導(dǎo)向桿理想工況

3)圖5所示2種工況均為錯(cuò)誤工況,未使得導(dǎo)向桿朝同一方向接觸軸套,會(huì)使導(dǎo)向桿外壓,在升降操作時(shí)會(huì)磨損軸套。

圖5 導(dǎo)向桿錯(cuò)誤工況

完成對(duì)中后,焊接油缸下部支撐和油缸下端,并拆掉頂升螺栓和螺紋桿。

2.3.6 安裝箱式密封

安裝箱式密封后,由于船舶還未下水,需輕輕鎖緊,當(dāng)船舶下水后完成最終鎖緊,同時(shí)需要檢查鎖緊環(huán)的平面度。打開(kāi)連續(xù)的潤(rùn)滑脂接頭,注滿潤(rùn)滑脂并讓空氣排出。

2.3.7 可脫離軸的對(duì)中

當(dāng)升降油缸的對(duì)中結(jié)束并焊接好升降油缸的下部支撐以及導(dǎo)向桿支撐后,進(jìn)行可脫離軸的對(duì)中?？擅撾x軸來(lái)貨時(shí)與本體成套,對(duì)中前需將其拆掉,需注意以下事項(xiàng)。

1)確保支撐柱接觸表面沒(méi)有油漆。

2)確保推進(jìn)器平衡的貼于4個(gè)支撐柱上。

3)合上安全鉤(脫軸裝置的一部分)并測(cè)量鉤與基座之間的間隙,間隙應(yīng)在0.5～1.0 mm之間,檢查安全鉤可以自由操作。

4)檢查升降油缸沒(méi)有壓力(0 Pa)。

5)連接百分比表并讀取從軸線到推進(jìn)器輸入法蘭的水平和垂直方向讀數(shù),轉(zhuǎn)動(dòng)法蘭并移動(dòng)中間軸來(lái)獲取測(cè)量值,多次檢查直到測(cè)量值在最大允許公差為0.1 mm～0.2 mm范圍內(nèi)。

2.3.8 安裝中間軸承

可脫離軸對(duì)中結(jié)束后,安裝中間軸承。在調(diào)整中間軸承時(shí),需保證中間軸承外殼與中間軸承偏差小于0.3°。固定墊片基座間隙應(yīng)不大于0.05 mm,測(cè)量中間軸承底座與公共基座上固定墊片之間的間隙,并配置相應(yīng)的調(diào)整墊塊,其上表面平面度為0.05,保證墊片接觸面積70%以上,接觸均勻,色油點(diǎn)不小于3點(diǎn),0.05 mm塞尺允許插入的深度不大于10 mm,最終用廠家提供的螺栓進(jìn)行緊固,預(yù)緊力矩為400 N·m。

2.3.9 安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)及彈性聯(lián)軸節(jié)

對(duì)電機(jī)軸與中間軸進(jìn)行軸向、徑向、角度對(duì)中,并確認(rèn)對(duì)中工作滿足設(shè)計(jì)的要求,對(duì)中完成后進(jìn)行聯(lián)軸節(jié)的安裝工作。其中固定墊片基座間隙不大于0.05 mm,測(cè)量中間軸承底座與公共基座上固定墊片之間的間隙,并配置相應(yīng)的調(diào)整墊塊,保證墊片接觸面積70%以上,接觸均勻,色油點(diǎn)不小于3點(diǎn),0.05 mm塞尺允許插入的深度不大于10 mm,最終通過(guò)船廠自備的螺栓進(jìn)行緊固,預(yù)緊力矩為3 200 N·m。

當(dāng)伸縮推本體與中間軸承、驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝結(jié)束后,再次檢查伸縮推本體與中間軸,中間軸與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的對(duì)中,必要時(shí)需進(jìn)行修正。完成安裝、檢查及修正后,通過(guò)安裝脫軸裝置進(jìn)行脫軸。

3 結(jié)論

可伸縮全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器的安裝是半潛船項(xiàng)目的重大節(jié)點(diǎn),也是建造過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),此類推進(jìn)器的設(shè)備復(fù)雜,安裝精度要求高,同時(shí)需要多工種的協(xié)同配合。在安裝方案的編制階段以及最終的實(shí)施過(guò)程中困難重重,但是在各方的共同努力下,對(duì)每一個(gè)安裝環(huán)節(jié)不斷推敲,制定了安裝前的準(zhǔn)備、安裝順序的確定以及安裝關(guān)鍵技術(shù)等細(xì)節(jié)內(nèi)容,成功編制出一套合理、高效、安全的可伸縮全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器安裝工藝,可以減少在安裝過(guò)程中的失誤,縮短安裝作業(yè)工期。大型半潛船可伸縮全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器安裝完成后,調(diào)試表明其操縱性良好,升降系統(tǒng)和回轉(zhuǎn)系統(tǒng)操作流暢,驗(yàn)證了本安裝工藝具有高度的可行性。