大轴接地的安装探讨

文/中海集运造船科 陈跃泓

现代大型主机强化程度不断提高，因而其工作条件变得更加恶劣，尤其是曲轴等一些重要部件。在船舶航行时发现，主机在运转时，大轴与船体之间能产生电势差。电势差的产生使得曲轴轴颈与轴瓦易产生电腐蚀而影响其强度。由于轴与螺旋桨主要成分分别为铁和铜，同时浸在海水中会产生电化学反应，加快螺旋桨的腐蚀。螺旋桨、轴、密封装置等不同金属在海水中的相对位置很近，再加上各种金属在海水中的电势有所不同，电势低的金属就会被电势高的金属腐蚀，同时产生电流。由于轴与船体之间出现了相对较大的电势差，电流就会流向电阻相对较小的地方，如主机曲柄轴颈、轴套处，从而造成主机曲柄轴颈、轴套的电化学腐蚀，影响其工作强度和使用寿命。大轴接地装置就是为了避免这种情况的产生而应用在轴系电化防腐上，在主机运转时，轴与船体之间形成的电势差通过该装置释放并设法将艉轴的电位尽量与船体的电位相等，从而起到对艉轴的保护作用。

本文结合中海集运 4 700TEU新建集装箱船的大轴接地装置安装及在安装过程中遇到的对地电压偏高解决方案进行探讨。

4 700TEU集装箱船选用的大轴接地装置为荷兰CORROSION & WATER CONTROL BV 公司的产品，其系统主要包含以下部件：银环、碳刷以及必需的基座及电缆。下图为大轴接地安装图。

开始时，基座采用 75mm角钢，刷握与滑环的间隙在5mm左右，装置安装完毕后，在试航期间却发现随着主机转速的提高，大轴对地的电压也一直随着主机转速的增大而增大，在主机全速运转时，对地电压曾达到 175mV,已远远超出主机厂商的要求值。在要求船厂再次对本装置的安装处彻底清洗和去除油脂和污物并将刷握与滑环的间隙调整到 3mm后，电压降到 45MV左右，效果仍不理想。经仔细观察后发现，随着主机的转速不断提高，船体艉部振动也随之加大，伴随着安装基座的振动也加大，导致碳刷与轴之间的间距不断在变化，无法达到一个较固定的恒值，造成了大轴对地电压的不断变化。随后要求船厂对自制的基座加强，由槽钢 100X48X5.3代替原角铁75X75X10。经过改进，大轴对地电压始终维持在30mV左右，完全满足世界上二大主机生产厂商MAN B&W和WARTSILA的要求值50mV和100mV以下。下图分别为船厂为大轴接地装置配置改进前和改进后的基座图。

通过对本装置的安装监造及效用试验后，认为今后在安装此设备时需注意以下几点：

1.在选定滑环安装位置后，艉轴表面需除锈和清除油污，其宽度大约为滑环宽度的150%左右。

2.滑环在对接过程中要使对接面保持平滑整齐。其对接面不能过盈，一般留1～2mm间隙，确保滑环与轴表面完好接触。在滑环两边的固定带固定后，需用木质鎚头或橡皮鎚头对滑环四周轻轻敲打，以使滑环与轴表面能紧紧相贴。在滑环安装结束后，在接缝处需用锉刀修平，以保证碳刷在轴运转时不至于被缺口所切割减少碳刷的使用寿命。另外，为了防止油水从滑环的两侧浸入滑环的内表面。因此在滑环安装结束后，两侧需用防水硅胶加以密封。

3.碳刷架在固定时应使刷握与滑环间的间距保持在轴径的3‰~ 6‰ ，一般控制在2～4mm之间。在安装时可在滑环表面放一块2～4mm的橡皮环后将刷架紧贴在其表面上，并保持刷架的法线与轴表面垂直。然后将刷架的固定钢元烧焊在固定支架上。在刷架固定后即可将刷架与轴表面放置的橡皮垫拿去。

图1 推进轴接地安装

4.接地电缆截面一般为50mm2左右。一端接在双极碳刷架的接点上，另一端可固定在就近烧焊M12的镀锌螺栓上即可。

图2 基座材质由角钢改为槽钢

5.单极碳刷架的安装方法应与双极接地的相同。但用以固定刷架的钢元必须与刷架绝缘。否则无法测量轴的保护电位。

6.在轴接地装置与监视用的毫伏表之间可用一 2 x 1.5mm2的连接电缆。一端接在单个正极碳刷的接点上，另一端接在毫伏表的正极test按钮上，毫伏表的负极可接在就近接地螺栓上。

7.如果监视用的毫伏表上显示数值大于 50mv时则要检查碳刷与滑环接触是否可靠，滑环表面是否清洁。一般认为50mv是安全值。大于 50mv时即对艉轴运转存在危险因素。

总的来说，对于大轴接地装置的安装，本文所归纳的七点注意点及安装基座的抗震加强，经过实践证明此方案是行之有效的，完全能满足要求，同时也希望通过与大家的不断交流，在以后的工作中不断改进，更上一层楼。