浅谈艉轴管密封装置故障分析及处置

0 前言

艉轴管密封装置安装在船舶轴隧舱艉轴管上，用于螺旋桨传动轴穿越艉轴管处的海水密封。其依靠Ω弹性补偿元件对动环、静环组成的端面机械密封副提供持久压紧力，在船舶受舷外海水冲击波影响时，艉轴会在轴向和径向发生较大的位移，此时Ω形弹簧组件会产生较大变形量，可以在一定的范围内进行伸缩以补偿动环随艉轴一起发生的轴向位移，从而实现螺旋桨轴的动态密封，起到隔离海水进入舱室的作用。密封装置具有较强的抗冲击性能、耐海水泥沙性能、优良的耐磨性能以及较长的使用寿命。

1 艉轴密封装置结构原理

艉轴密封装置主要用于船舶螺旋桨轴穿越艉轴管处的密封，其工作原理如下：

如图 1 所示，安装座体 5 通过螺柱螺母固定在艉轴管壁上，中间垫有密封垫片，座体右边有一组Ω形弹簧组件 6、7、8、9，通过夹紧环 10 将Ω形弹簧组件的两边分别固定在座体和静环座 11 上，静环 15 安装在静环座上，之间通过密封带 13 密封，静环与静环座之间由止动销 12 固定，阻止静环转动，这样静环、静环座、Ω形弹簧组件、夹紧环和安装座体等联为一体，与座体一起安装在艉轴管上，静止不随艉轴转动，同时各连接部位都有密封件进行密封，保证舷外海水不会从各连接部位进入舱室。静环的右侧紧贴动环 16，安装时，Ω形弹簧组件处于被压缩状态，此时动环和静环的端面在弹簧力的作用下紧密地贴合在一起，起到平面密封的作用，动环安装在艉轴上，在动环与艉轴的连接处装有两道 O 形橡胶密封圈，阻止舷外海水从动环与艉轴连接处进入舱室，至此舷外海水与舱室内部完全被隔离。

1-艉轴管，2-充气密封圈压环，3-充气密封圈，4-充气密封圈衬垫，5-安装座体，6-支撑弹簧，

7-密封橡胶布，8-桥接弹簧，9-支撑弹簧，10-夹紧环，11-静环座，12-止动销，13-密封带，

14-静环，15-挡水带，16-动环，17-驱动螺钉，18-驱动夹紧环，19-调整环，20-螺母，21-螺杆

艉轴密封装置运行时，静环静止不动，驱动夹紧环 18 为对开式结构，通过螺栓与艉轴抱紧，随着艉轴一起转动，在驱动夹紧环上装有 2 个驱动螺钉，其插入动环 16 端面的孔内，带动动环与艉轴一起旋转，而动环随轴一起转动，从而在动、静环之间形成一对端面机械密封副，实现艉轴的动态密封。艉轴密封装置运行时，需要接入如图 2 所示的冷却水，冷却水用于艉轴运转时密封装置动静环密封副的冷却和润滑，即艉轴运转时进水阀打开，排水阀关闭，冷却水进入装置内腔，除密封副泄漏外，其余都通过艉轴管排向舷外，同时带走密封副摩擦产生的热量。

2 艉轴密封装置故障分析及处置

1、Ω弹簧处泄漏

（1）艉轴密封装置Ω弹簧由支撑弹簧、支架弹簧、桥接弹簧和密封橡胶布组成，其中密封橡胶布包覆在支撑弹簧外面，隔离装置内腔的海水进入舱内，起到密封的作用。橡胶布使用一定年限后会发生老化，在轴系冲击、振动力的作用下，会出现裂纹、破损等现象，从而发生泄漏。此故障应更换弹簧橡胶密封布。

（2）艉轴密封装置弹簧组件由弹簧夹紧环固定在安装座体和静环座上，密封橡胶布包覆支撑弹簧后，其边缘有夹紧环抱紧，从而起到密封作用，因此夹紧环紧固螺钉松动，密封装置内腔的水会通过橡胶布的边缘外漏，使弹簧组件处发生泄漏。此故障应重新按规定扭矩紧固夹紧环对接螺钉。

2、静态充气密封泄漏量过大

（1）艉轴密封装置充气密封的压力过低，会使充气密封圈无法足够膨胀，密封圈底面不能抱紧在艉轴上，从而造成应急充气密封泄漏量过大。此故障应重新调节压缩空气压力至其规定值范围内。

（2）艉轴密封装置静态充气密封圈如动态使用过，其密封面磨损较为严重，也会造成密封泄漏量增加。如充气密封圈破损，则充气密封失效，将无法使用应急充气密封。此故障应尽快安排坞期，进坞更换密封圈。

3、动环与艉轴密封处泄漏

（1）艉轴密封装置动环与艉轴配合处有两根 O 形密封圈密封，安装时 O 形密封圈发生扭曲、挤压损坏或者 O 形密封圈老化会影响到密封圈的密封效果，从而引起此处密封泄漏；此故障应更换 O 形密封圈，重新安装动环，安装后调整弹簧压缩量和动环端面跳动至规定值。

（2）艉轴密封装置动环为剖分式结构，由两块半环联接而成，在剖分面由两个螺钉紧固，如螺钉发生松动，也会造成动环剖分面处发生泄漏现象。此故障应重新按规定扭矩拧紧紧固螺钉。

4、端面机械密封副泄漏量超标

（1）艉轴密封装置运行时需要有冷却水进行冷却和润滑密封副，冷却水的压力和流量根据规定设置，如果冷却水压力高于艉轴密封装置的设计压力，密封装置密封副的泄漏量就会明显增加。此故障应调节冷却水压力至规定值。

（2）艉轴密封装置是一种平面机械密封，其主密封副要求两密封平面具有较高的粗糙度和平面度，如果海水中泥沙或杂质较多，可能会有部分杂质和沙粒进入密封面，从而造成泄漏量增加。此故障应去除碎片或杂物，检查静环、动环密封面，如无损坏，则重新调整动环端面跳动和弹簧组件压缩量至规定值；如损坏，则应更换动环、静环后，调整弹簧压缩量和动环端面跳动。

（3）艉轴密封装置在运行时动环的端面跳动大，密封面的贴合不好，也会造成泄漏量增加。此故障应调整动环端面跳动量至规定数值。

（3）艉轴密封装置端面机械密封副的密封力主要是由Ω弹簧组件压缩产生的弹性力提供，如弹簧的压缩量较小就会造成密封面比压不够，从而影响装置的密封性能。此故障应调整弹簧组件压缩量，使其达到规定值。

（4）动环在艉轴上的轴向位置由驱动环固定，如驱动环紧固螺钉松动，驱动环与艉轴间发生位移，则弹簧压缩量变小，造成端面泄漏量超标。此故障应重新按规定扭矩拧紧驱动环紧固螺钉，而后调整弹簧压缩量和动环端面跳动。

5、动静环密封副表面温升高

（1）艉轴密封装置运行时冷却水流量应按规定设置。如果冷却水流量太小或无流量，密封装置密封副摩擦产生的热量无法被全部带走，就会使密封副表面温度升高。此类故障应重新检查系统，确保冷却水管路正常接通；充气密封圈系统管路关闭；调节冷却水压力至规定值，其流量应不小于规定数值。

（2）艉轴密封装置动静环密封副的密封力主要是由Ω弹簧组件压缩产生的弹性力提供，如弹簧的压缩量过大，作用在密封面上的力增加，从而增加密封面的摩擦力，使密封面摩擦产生的热量增加。此故障应调整弹簧组件压缩量，使其达到规定值。

3 结束语

艉轴管密封装置是船舶主推进动力装置的重要组成部分。艉轴管密封装置故障在远洋船舶中也普遍存在，其主要包括Ω弹簧处泄漏、静态充气密封泄漏量过大、动环与艉轴密封处泄漏、端面机械密封副泄漏量超标、动静环密封副表面温升高等故障。为了尽量避免此类问题的发生，从业人员应该在使用管理过程中加强对装置的检查及维护，严格按照说明书要求进行使用，以提高装置的使用寿命。

参考文献

[1]陈爱平. 《主推进动力装置》大连.大连海事大学出版社.2012

[2]章学来.《轮机工程基础》.北京.人民交通出版社.2009