船舶轴接地装置故障原因分析及改进对策

赵立震，殷志和

(1.南通中远川崎船舶工程有限公司，江苏南通 226005;2.青岛北海船舶重工有限责任公司，山东青岛 266520)

1 轴接地装置概述

1.1 原理

轴系接地装置的作用原理是使螺旋桨旋转自身产生的电势差传给轴系，通过其与船体形成低电阻的回路，从而使杂散电流沿着桨叶安全地返回船体，以减小桨叶产生电火花和空泡腐蚀。

1.2 组成［1］

轴系接地装置是由含银石墨碳刷、固定碳刷的基座、开口滑环、夹具和监视毫伏表等组成。其中含银石墨碳刷、滑环等组件组成一个完整的平衡的电刷架，以确保碳刷在滑环轨道上平顺运行;用毫伏表监视轴与船体之间的电位，来验证该系统的有效性;粗导线连接碳刷将电流导回船体。该装置被安装在靠近中间轴承的地方，其尺寸大小根据螺旋桨的直径和回转速度决定。

1.3 安装要求

1)滑环的2个半圆安装时的中心点必须在一点，且在2个半圆的配合处不能有明显的缺口间隙，在径向上不能有上下偏移。

2)固定含银石墨碳刷基座的支架牢固，基座安装在轴的切线方向，保证含银石墨碳刷基座在轴系运动时不会产生位置的偏移，从而保证含银石墨碳刷的端面与滑环面之间实现面与面的全接触。

2 故障调查

在船舶航行中，通过观察毫伏表的读数来监测其运行状况，如果毫伏表的读数高于50 mV或等于0，就必须及时检查。

2.1 调查检查方法

1)监测毫伏表的读数是否异常。

2)轴与船体之间的电阻是否小于许可值。

3)滑环轨道上是否存在油污。

4)滑环接口是否存在间隙和上下错位。

5)检查含银石墨碳刷的消耗量，并检查在基座中的自由度，确认是否存在偏磨情况。

2.2 反馈结果

多船反馈的调查故障现象如表1所示。

表1 故障现象表

图1 滑环接口处存在缺口间隙

图2 两碳刷磨损量不同

3 原因分析

3.1 监测毫伏表读数异常

1)船舶航行中，监测毫伏表读数大于50 mV。说明碳刷与滑环之间接触电阻较大，碳刷的端面与滑环面之间存在污物或含银石墨碳刷与滑环之间未充分接触。

2)船舶航行中，监测毫伏表读数为0 mV。说明电路为断路，属接线端子松动或设备安装错误。

3.2 含银石墨碳刷消耗过快

1)滑环安装不良，两半圆的中心线偏移量偏大，而且接触端面存在较大的缺口间隙，在轴带动滑环旋转时，会造成含银石墨碳刷的跳动，银石墨碳刷在该处被切割，使得含银石墨碳刷的消耗速度大大加快，如图1所示。

2)含银石墨碳刷与滑环面之间压力过大，也会产生消耗过快的情况。

3)含银石墨碳刷的材质问题，银和石墨的配比不合理。比如碳刷中含石墨比例较小导致不耐磨，从而消耗过快，达不到规定的使用寿命。

3.3 含银石墨碳刷消耗不均匀

1)含银石墨碳刷的基座安装不正确或基座的保护螺丝没有上紧，使得运动过程中基座位置偏离轴的切线方向，出现含银石墨碳刷与滑环之间部分接触 (出现间隙)，进而出现偏磨，造成银石墨碳刷不均匀消耗，如图2所示。

2)固定含银石墨碳刷基座的支架不牢固，稍稍用力即可使之晃动，从而使含银石墨碳刷产生偏磨。

4 解决和改进对策

4.1 安装方面

1)若滑环错位，需重新安装滑环。

2)如果滑环搭口安装间隙大，含银石墨碳刷有被切割的迹象，则用含银环氧树脂或焊锡对滑环的搭扣间隙进行修补填平。

3)若含银石墨碳刷只是偏磨，则需对装置的对中及安装尺寸进行调整。

4)确保均匀的力加在碳刷和滑环之间。调整弹簧对碳刷的压紧力，从而使有害杂散电流安全平稳地导回船体。

4.2 设备方面

1)改进固定含银石墨碳刷基座的支架，采用加强型支架。采用双U型箍固定在角钢上，使新支架更牢固。

2)采用合理配比的含银石墨碳刷。高比例的银提供低电阻，低比例的石墨用来承受摩擦和延长使用寿命。通常超过70%的银和低于30%的石墨的配比能提供较好的导电性和耐磨性的组合。

4.3 其他方面

1)备用碳刷和基座支架。由于碳刷的使用寿命是有限的，需定期更换。推荐由船东自备或由厂家在供货时提供一套含银石墨碳刷和基座支架作为备品。

2)加强技术监督指导和测试检查。厂家技术人员对船厂安装人员进行现场服务指导，并把验收该安装作为必要步骤编写进安装工艺中，并予以实施。在船舶试航时，根据使用效果，严格按照安装要求进行调整，确保设备运行良好。

3)提醒船员定期保养。提醒船员定期观测毫伏表，对滑环和碳刷进行检查和清洁，确保无污物和油污，检查弹簧压紧程度和接线端子等。

5 实船验证

将解决和改进对策应用于实船后，经检验证明效果良好。

［1］徐亮.船舶轴接地装置用于防蚀的方法［J］.武汉船舶职业技术学院学报，2011(3):21－25.