船舶主柴油机在船上的安装

船舶主柴油机在船上的安装柴油机的质量除取决于设计、材料和制造工艺外，更重要的是取决于装配或安装与校中质量，并直接影响柴油机的可靠性与经济性。本章主要介绍作为船舶主机的大型低速柴油机主要零部件在船上的安装与校中，主要包括：机座的定位与安装；机架、气缸体和贯穿螺栓的安装；固定件相互位置的校中；活塞运动部件的平台检验；运动件与固定件相互位置的校中等；这部分内容对轮机员日常检修、故障分析和驻厂的监修与监造均很重要，是必不可少的安装工艺知识。通常，在主柴油机定位安装前，船体建造应完成以下内容：（1）船舶主甲板以下，机舱至船尾的船体结构的焊装工作；（2）船舶主甲板以下，机舱至船尾所有舱室的试水工作；（3）船体基线测量并应符合规定的技术要求；（4）机舱至船尾范围内的较大设备均已吊装完毕。机座的安装机座是整台柴油机的安装基础，机座的定位与安装十分重要，其质量不仅直接影响整台柴油机的质量和可靠运转，而且直接影响船舶推进系统的质量和可靠性。所以，机座的定位与安装是柴油机在船上安装的关键。机座的作用：柴油机的基础（★承重；★受力；★集油）。1机座定位的技术要求1.1机座在机舱中位置的确定机座在机舱中的位置是根据轴系校中方法和轴系两端轴的安装顺序来确定的。轴系按合理校中安装时，以曲轴与轴系连接法兰上的偏中值定位。轴系按直线校中安装时，机座定位依两端轴安装顺序不同有两种方法：先装尾轴后装主机时，以曲轴和轴系连接法兰上的偏中值定位；先装主机后装尾轴时，以轴系理论中心线定位。l）轴系按合理校中安装船舶建造时，在船台上安装尾轴管装置、尾轴和螺旋桨后，一般在船舶下水后定位主机机座，按轴系合理校中计算书中计算出的轴系第一节中间轴首法兰与曲轴输出端法兰偏中值定位。允许误差：偏移值δ不大于±0.1mm；曲折值φ不大于±0.1mm／m或开口值S不大于10-4D（D为法兰外径，mm）。2）轴系按直线校中安装（1）船舶建造时，在船台上先安装尾轴管装置、尾轴和螺旋桨及中间轴，在船台上或船下水后安装主机、以轴系第一节中间轴首法兰与曲轴输出端法兰的偏中值：偏移值δ≤0.10mm、曲折值φ≤0.15mm/m定位机座、（2）在船台上先安装主机，后安装尾轴等。主机机座按轴系理论中心线定位：机座首、尾位置（轴向）依照机舱布置图确定，即以机座上曲轴首（尾）法兰或机座某个地脚螺栓孔相对于船体某号肋位的距离来确定；高低、左右位置依轴系理论中心线确定。为了保证轴系准确安装，要求所加工制造的中间轴中有一节中间轴的长度由安装实测尺寸确定。1.2机座上平面的平面度应符合要求机座定位安装必须保证机座上平面的平直，以保证机架、气缸体安装的正确。要求机座地脚螺栓均匀上紧后，机座上平面的平面度应与台架安装时平面度基本相符，或横向直线度应不大于0.05mm／m，纵向直线度应不大于0.03mm／m，机座全平面内平面度应不大于0.10mm。1.3曲轴臂距差应符合要求机座定位并用地脚螺栓紧固安装后，要求曲轴臂距差满足以下近似公式，臂距差计算值Δ：Δ＝S／10000mm式中：S——活塞行程，mm。用作船舶主机的大型低速柴油整机吊装到船上时，其定位要求与上述相同，只是不需检验机座上平面的平面度。大型机整机吊运安装是一项重大的操作工艺，必须作好充分准备、慎重实施，不得有丝毫失误，否则将会造成重大事故。其主要准备工作有：（1）准确测定主机外形尺寸：根据主机长、宽尺寸确定机舱上方开口尺寸，拆除主机上或机舱开口附近的有碍吊运的部件或附件，确定起重设备的跨度等；（2）准确核算整机质量：依主机质量确定起重设备的起吊能力及核算要求吊运幅度下的能力，核算钢丝绳的直径、负荷及安全系数，以确保吊运安全可靠；（3）准确核算主机重心位置：依此确定吊钩与主机相对位置及吊运时主机在前后、左右方向上允许的最大倾斜角度等；（4）制作合适的吊运工具，一般可制作箱式梁作为起吊横梁；（5）必要时进行整机吊装模拟，即按比例制作模型进行吊装，以发现可能发生的问题。实际吊装时，开始起吊应缓慢提升主机，离地面100mm左右时稳定数分钟，如无异常继续提升，直至主机正确落座底座临时支承上，然后进行主机定位与安装。2机座定位前的准备工作机座安装固定在底座（基座）上，底座一般位于船体双层底上。机座在定位前应完成底座的准备工作。底座的结构形式很多，随柴油机机座机构不同而异。中、小型柴油机机座底部有凸起的油底壳，常用型钢与钢板焊制底座，将其焊装在船体双层底上以支承机座。若船体无双层底结构，则底座直接焊装在船体底部。大型柴油机机座底部为平面时不需另制底座，船体双层底为加厚钢板，机座直接定位安装其上，。目前，有的大型柴油机机座底部亦有凸起的油底壳结构，为此船体建造时将底座与双层底焊成一体，以简化底座，。2.1底座位置的确定底座位置是以轴系理论中心线为基准焊装在双层底上，其首尾方向位置按底座支承面端部至机舱隔舱壁的距离而定，允许偏差为±10mm。底座焊装后应对其位置进行检验：通过机舱前、后隔舱壁上的轴系理论中心线的基准点拉钢丝线，钢丝线在底座平面上垂直投影线为检验底座位置的基准。在底座平面上划出底座对称中线，测量其与投影线之间的距离Δ即为底座位置偏差值，允许偏差不大于±5mm。底座应具有合适的高度，以保证机座垫块厚度符合要求。底座面板（或支承平面）至轴系理论中心线之距H与主机中心高h（即曲轴中心线至机座底面之距离）之差等于机座垫块厚度。底座高度过大或过小直接影响垫块厚薄。2.2机座垫块机座垫块分为固定垫块和活动垫块。船用主机常采用钢质或铸铁矩形垫块、环氧垫块。船用副机或辅机除上述两种垫块外还采用弹性支承。1）固定垫块：一般为锻钢，厚度为12～16mm，加工成具有1:100的斜度，焊装于底座面板上或双层底上。2）活动垫块：一般多选用铸铁材料，最小厚度不小于20mm；钢质活动垫块的最小厚度不小于12mm。3）环氧垫块：以环氧树脂为主要成分的环氧垫块材料具有：室温下粘度低、流动性好；浇注后不沉淀、不分层，材质均匀；耐油、耐海水、不腐蚀；性能稳定和机械性能良好等特点。环氧垫块在安装和使用中应注意以下几点：（1）环氧块垫可承受的持续温度不超过75℃；（2）环氧垫块的厚度在15～50mm之间，较适宜厚度为25～35mm；（3）环氧垫块的重量载荷（主机重量）应小于0.7MPa，较适宜的重量载荷为0.4～0.5MPa。重量载荷与螺栓预紧力之和应小于3.5MPa；（4）环氧垫块面积一般应大于130cm2，其边长一般应在10～60cm之间；（5）环氧垫块所接触的表面应清洁，无油垢、锈斑和水分等；（6）环氧垫块所接触的表面均应预先喷涂脱膜剂，以便于垫块的更换。2.3确定固定垫块和地脚螺栓孔位置按照机座垫块和地脚螺栓布置图划出垫块位置和各螺栓孔中心位置，如图10-4。由于要求精度高，而机座尺寸大，难以保证。为此可采用机座样板直接在底座支承面上划线，精度高，效率也高。2.4底座支承面的加工固定垫块按照确定的位置焊装在底座面板上。底座支承面必须平整，保证与活动垫块紧密接触，较好地承受主机的重量和作用力。为此应对底座支承面或固定垫块上平面进行加工，具体技术要求：（1）底座支承面或固定垫块上平面应平整，用平尺和塞尺检测，0.05mm塞尺不应插进；（2）底座支承面或固定垫块上平面应沿横向加工成自里向外倾斜的平面，倾斜度为1:100，以便于拆装；（3）加工平面粗糙度为Ra25～Ra6.3μm。采用风砂轮和平板研磨等手工加工，亦可采用专用铣削设备加工。活动垫块应与主机机座底平面和固定垫块上平面研配，以保证它们的紧密接触。根据具体要求在活动垫块、固定垫块及底座上钻或钻、铰地脚螺栓孔。3机座的校中（或找正）实现机座定位的技术要求，准确确定主机的位置。机座校中工艺是在底座准备就绪和在底座上安装好临时支承后进行。即：按照轴系理论中心线调整好机座在机舱中的位置，保证曲轴中心线在轴系理论中心线上。机座连同曲轴一起吊运机舱放置在可调临时支承上，并在机座首尾和左右两侧安装调位工具。通过调节机座下面的可调支承调节机座的高低位置，用首尾、左右水平调位工具调节机座的前后、左右位置。小型柴油机多采用调节螺钉作为调位工具，大、中型柴油机的重量和尺寸均很大，多采用专用楔形调位工具。3.1轴系按合理校中安装当轴系已经按轴系合理校中计算书中各对法兰上的偏中值安装后，通过调节机座位置使曲轴输出端法兰与第一节中间轴首法兰的偏中值符合校中计算书中确定的数值，误差在允许范围之内，机座位置准确定位。3.2轴系按直线校中安装1）轴系已安装完毕轴系按直线校中方法安装后，调节机座的位置，使曲轴输出端法兰与第一节中间轴首法兰的偏中值符合规定值，从而使机座在机舱中的位置准确定位。2）轴系未装，先安装主机机座校中时，首先按照机舱布置图的要求，调节机座首、尾端调位工具，使机座在纵向位置准确定位。然后以轴系理论中心线为基准调定机座在高低、左右的位置。可采用光学仪器进行校中。（1）双投射仪校中法：在机座曲轴首、尾法兰上分别安装投射仪，校中时：第一步，校准投射仪位置，采用逼近法逐步使投射仪投射光束成为曲轴中心线的延长线，第二步，调节可调支承与左右调位工具使两投射仪光束十字线分别与机舱前、后隔舱壁上的基准点重合，即光束与轴系理论中心线重合，也就是曲轴中心线与轴系理论中心线重合。机座位置准确定位。（2）单投射仪校中法：在曲轴尾端法兰支架上安装投射仪。第一步，校准投射仪位置。调节支架位置使投射仪光束在曲轴中心线延长线上；第二步，在机舱后隔舱壁和尾轴管后方分别设置光靶，以光靶十字线为基准点（在轴系理论中心线上）。调节机座可调支承和左右调位工具使投射仪光束十字线分别与两个光靶十字线重合，则曲轴中心线与轴系理论中心线重合，机座位置得以准确定位。3.3机座上平面的平面度检验要求：横向直线度≤0.05mm/m，纵向直线度≤0.03mm/m，机座全平面内平面度≤0.10mm。为了消除机座变形，保证上平面平直，应对机座上平面的平面度进行复验。在船上常采用拉线法、光学仪器法检验。1）拉线法在机座四角安装4个拉线架，调节使之等高，用0.30～0.50mm钢丝拉两条纵向平行线并挂重使其张紧，如图10-7。用内径千分尺测量机座上平面选定的各测量点至钢丝之距离，以检验机座上平面左右的平直度。同样，拉两条对角线，检查机座上平面有无翘曲变形，测量值应与台架测量值接近。测量时应注意以下几点：（1）为减少温度影响，应在夜间、清晨或阴雨天测量；（2）测量交叉钢丝线时，应在两线互不接触的情况下进行，以免影响测量精度；（3）为消除钢丝下垂影响应对测量值进行修正。依下式计算钢丝上第i测量点的下垂量Yi：Yi＝ρ•Xi（L－Xi）／2Tmm式中：ρ——钢丝单位长度的质量，g／m（直径0.3mm，ρ＝0.56g／m；0.50mm，ρ＝1.54g／m）；T——挂重质量，Kg。机座上平面第i个测量点实际变形量Zi可按下式计算，则机座上平面平面度可知。Zi＝H－Yi－Wimm式中：H——拉线架处钢丝端点至机座上平面的距离，mm；Wi——第i测量点钢丝至上平面的实际距离，mm。经修正后的机座上平面的平面度误差如不符合要求，可调节临时支承予以调整。机座上平面应完全平直，或在误差范围内略有上拱变形，但不允许下塌变形。2）光学仪器法目前，检查机座上平面的平面度大多采用扫描光学直角仪。它是由准直望远镜和平面扫描仪组成。准直望远镜1装于直角仪的可调三角架2中。直角仪下面的扫描仪3可在平面内3600转动。通过五棱镜4可在准直望远镜中观察到光靶6的十字线与准直望远镜中十字线的偏差和读数。检验时，调节扫描光学直角仪三角架的调节螺钉5，使扫描仪3的轴线与机座上3个等高基准光靶中心十字线对准，即建立一个高精度基准平面。移动光靶至上平面上的各测量点，测量各点与基准平面的偏差，即测得机座上平面的平面度。★其它方法：液体流通器测量。3.4测量曲轴臂距差曲轴臂距差是衡量机座定位安装质量的重要参数。机座定位后应测量曲轴臂差并应在允许值内。4机座的固定主机机座在船上校中定位后应将机座、活动垫块、固定垫块、底座用螺栓牢固的连接在一起。机座牢固的固定以抵