环保润滑油与艉管高温

船舶新闻

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环保润滑油的概念早在十年前就已提出，其初衷在于缓解船舶碰撞、船舶水下维护保养等可能给港口等水域造成的环境污染。自VGP2013强制生效以来，环保润滑油在中国造船市场刮起一阵“热潮”，“伴随”EALs密集出现的船舶艉管高温频发现象，让环保润滑油热度至今不减。业界纷纷展开艉管高温的相关调查研 究，研究结果层出不穷，但至今尚无定论。早在2013年，CCS即开始关注并跟踪市场使用情况。对于高温报警案例，有针对性的，编制了调查信息反馈表，在 高温报警比较集中的辖区，开展调查研究，并于2014年11月7日在江苏南京成功召开“美国环保署环保润滑油应用研讨会”。在此背景下，本文对艉管高温的 成因进行了系统性的分析，现将有关情况总结如下。

高温案例分析

自VGP2013强制生效以来，环保润滑油在中国造船厂（特别是江苏地区船厂）得到了广泛应用，但同时，环保润滑油使用过程中艉管高温的现象也比较常见。在使用环保润滑油以后，部分船厂都不同程度地出现艉管高温，甚至出现艉管轴瓦烧毁情况，如图1所示。

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图1  艉管高温造成尾轴承烧伤

业界对于艉管高温成因众说纷纭，至今尚未形成一致意见。轴系设计、安装工艺、校中工艺、精度控制以及油品特性等等都有可能造成艉管高温。根据初步掌握的高 温报警情况，CCS梳理了可能影响艉管高温的主要因素，以调查报告的形式发放至辖区各大船厂。根据反馈情况，调查报告中重点保留以下三个方面，供后续进一 步分析（统计结果截止至2014年12月1日）：

尾轴支撑型式（有无艉管前轴承）；

高温时船舶状态（螺旋桨附加弯矩）。例如：系泊拟或试航，螺旋桨是否全浸没、是否全回转阶段、螺旋桨转速；

环保润滑油特性。例如：粘度、牌号、艉管高温报警时是否乳化（水溶性问题）。注：调查反馈滑油均无乳化，保留粘度等级进行分析。

尾轴支撑型式分单支撑（无艉管前轴承）和双支撑（设艉管前轴承）。考虑到单支撑的受力、轴系载荷分布同双支撑不一致，且二者之间安装、校中工艺要求存在 细微变化，因此，在调查报告中，重点对于尾轴支撑型式做了统计分析。艉管高温多出现在单支撑（无艉管前轴承）的情况。统计结果如表1所示。

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从现有统计结果来看（不完全统计），艉管高温案例中单支撑情况居多。于是我们会有这样的疑问，单支撑和双支撑之间有何区别？如何在二者之间进行合理选择。 研究表明，无艉管前轴承的情况下，艉管后轴承局部载荷加大，同时对于船厂的施工工艺精度要求增加。表2详细对比了二者之间的优势和劣势。

鉴于上述情况，我们建议，在轴系顶升阶段，如果船厂工艺能够做到不需要调整中间轴承，推荐采用无前轴承的布置；因为这种布置对于船体梁变形的适应性更强。

反之，如果船厂工艺不能保证，可能需要调整中间轴承，安全起见，推荐采用前轴承的设计。因为顶升阶段对于中间轴承的调整，无前轴承的设置对于艉管后轴承 与轴的相对倾角影响很大，稍有不慎，可能造成边缘负荷过大。此外，轴系校中计算书对于船体梁变形量、特别是校中阶段的船体梁状态以及主机和中间轴承的支撑 区域结构变形情况无法准确估计，对于此种情况，建议采用艉管前轴承的设计方案。

螺旋桨附加弯矩。据统计分析，轴承损坏多出现在艉管后部，于是在调查反馈表中，特别添加了船舶高温时的状态，例如：系泊阶段、全回转阶段、螺旋桨是否全浸没等。

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从现有统计结果来看，系泊阶段和高速操舵全回转阶段为艉管高温现象多发阶段，其中系泊阶段高温问题居多。可能原因有三：

一、系泊阶段螺旋桨非全浸没，轴系校中计算书一般要求为螺旋桨50%浸没，此时，螺旋桨转动产生推力，推力直接作用在螺旋桨下部，产生附加弯矩，使得艉管后轴承负荷加大，轴-轴承相对倾角增大，尾部轴系间隙变小，油膜较难建立；

二、系泊试验阶段，主机低速运转，油膜尚未完全建立；

三、全回转阶段，特别是高速操舵全回转阶段，螺旋桨尾流场不均匀，导致螺旋桨产生不定常的附加弯矩，尤其在恶劣海况（螺旋桨可能出现飞车现象），容易造成艉管高温。

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针对上述情况，有船级社建议附加弯矩区间限定在螺旋桨扭矩的-15%至40%之间。从建议值可以看出，对于负值要求相对严格得多。我们认为，要重点关注三个方面：

一、优化轴系设计，尽量降低尾轴承载荷，提高尾轴承可承受载荷冗余度；

二、尽量避免螺旋桨非全浸没下高速运转。低速运转试验时，在满足CCS要求的前提下，尽量选择油品提供商提供的建议转速区间；

三、尽量避免恶劣工况下（特别是螺旋桨飞车时）主机高速运转。

EALs粘度等级。据目前掌握情况，有船厂先采用矿物油做系泊试验，然后在试航后期更换成环保油，特别是提高滑油粘度等级后（150）取得了不错的效果，但也有失败案例发生；从现场反馈来看，滑油粘度等级提高以后，异常高温现象相对减少。

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油品提供商指出，试验数据表明，环保润滑油和矿物油相比在粘度等级、冷却、耐压、流动性等特性上无较大差异，有关粘度问题部分船厂也通过后期化验也得以验 证。因此对于尾密封厂家推荐的油品清单中不包括粘度等级150的情况下，油品提供商不建议船厂单方面的更改滑油粘度等级。

艉管高温成因

从目前的掌握情况来看，每个船厂使用的环保润滑油品质可能存在差异、不同船型设计、不同船厂施工工艺、施工队伍精度控制都存在差异，具体到每一个案例可能 形成的艉管高温的原因可能各不相同。因此，形成艉管高温的因素是多方面的，很难单方面的归结于某一种因素，准确的说是多种因素结合到一起共同导致了艉管高 温现象的频发。就目前统计情况来看，可能情况可以总结如下：

无艉管前轴承设置，导致尾轴承负荷整体增大，同时对于施工工艺精度要求增高，造成轴-轴承之间相对转角过大；轴瓦受力不均；形成较大的边缘负荷；轴瓦较难形成足够厚度油膜；在边缘负荷较大的情况下，EALs相对矿物油更难形成足够厚度油膜，最终导致艉管高温。

虽然因素是多方面造成，但是任一单个因素的改进很有可能较大程度的避免高温现象的发生。基于此，特列出以下建议，供业界参考。（以下船厂建议和设计院建议不代表中国船级社观点，现阶段未经充分验证，请谨慎采纳。）

一、优化轴系载荷布置，尽量降低艉管后轴承上的负荷和相对斜度。视情况考虑增加前轴承方案，或适当增加轴承偏移量；

二、优化轴系校中计算，充分考虑可能影响船体变形的因素。充分考虑螺旋桨附加弯矩的影响；

三、完善施工工艺，确保施工精度。无前轴承布置时，在轴系顶升阶段，尽量避免对中间轴承的调整；

四、部分船厂建议先采用矿物油开展系泊试验和试航，然后再更换成环保润滑油试验，以消除磨合期的影响；

五、推荐采用海水润滑系统和气密封系统；

六、设计院建议提升螺旋桨轴和艉管后轴承的加工工艺。现螺旋桨轴的表面粗糙度一般选取1.6，建议提升至0.8。艉管后轴承的表面粗糙度要求也建议厂家提高。

七、设计院建议优化艉管内滑油的泄放和取样。例如，将艉管后部的注入泄放口进一步后移，或在艉管后轴承的后部增设取样泄放管路，甚至可以考虑在艉管后端 增加泄放槽，以尽量减少更换滑油过程中，艉管中滑油的残留。艉管滑油的泄放口，一般也可以作为艉管滑油的取样口，上述修改也将有利于船员定期对艉管滑油取 样分析。

八、设计院建议船厂改善投油工艺。尽量减少环保润滑油被参杂其他杂质的可能性，尤其是水份。

下一步，CCS还将进一步完善“EALs调查反馈表”信息，收集新造船和现有船环保油使用情况，建立数据库，分析新造船磨合期影响，分析尾轴承比压 （0.6N/mm2）和相对倾角（0.2×10-3rad）区间对于艉管高温影响；统计分析艉管高温案例中，轴系顶升阶段调整中间轴承的情况，进一步分析 有无艉管前轴承对于轴系校中工艺的影响；同时，关注提高EALs粘度等级的情况。以期使艉管高温问题得以妥善处理，为客户提供最佳的解决方案。

来自船海人

lvpeng986923

很实用  不错。现在大多数船SAC时没有考虑油膜厚度，规范应该需要适当修改哈了