动力推进轴系服务-欧普兰(图)

轴系校中的质量直接关系到轴系

能否长期、安全地运转，必须予以重

视。我厂在某型杂货船和某型滚装船

项目上配置抱轴式永磁直驱轴发，其

轴系校中计算更加复杂，校中工艺更

加严格，有必要研究永磁轴发对轴系

校中的影响。

1 永磁直驱轴发

大型低速二冲程柴油机热性能好，经济性好，广泛应用于船舶推进系

统，使用轴带发电机可以达到节能目

的。然而，传统的轴带发电机为励磁同

步发电机，其原理决定了难以直接用于低速系统，必须通

过齿轮箱来提高转速或采用变频装置。使用齿轮箱会增加

功率消耗，且需额外配置转速恒定装置，装置复杂不易维

护；而采用低速直驱加变频器的模式时，低速运行使得电

磁感应变弱，必须向转子绕组增加线圈来补偿，会导致能

量的损耗，效率较低。

永磁轴发的出现及应用则可有效避免上述问题，可应

用于低速直驱（抱轴）。在永磁轴带发电机中，磁场是由附

在转子上的高能量密度永磁铁产生，而不需要转子磁场绕

组或磁化装置。由于没有励磁绕组的能量损耗，它比传统

的电励磁轴发要好，制造更简单，转子惯量和质量更

小。低速推进系统带永磁轴发的典型架构如图1 所示。

2 永磁直驱轴发对校中的影响因素

一是转子质量。转子装配到轴上后，转子自身的重

量将施加在轴上，使得与轴发相邻的两道轴承负荷明显

增加。

二是不平衡磁拉力UMP（Unbalanced Magnetic Pull）。

产生UMP 的因素较多，转子不圆正、磁场不均匀、安装不

对中等等，都会产生UMP。如果转子不圆正，运行时产生

的UMP 将是转动的，方向不固定；如果定子不圆正或定、

转子安装不对中，运行时产生的UMP 方向则是固定的，指

向气隙减小的方向。轴发厂家在定子、转子制造过程中的

误差是我们无法控制的，且厂家一般都会给出参考的制造

误差值，以供校中计算使用。船厂能控制的，舰船轴系软件服务，就是保证轴发

定、转子的良好对中。

通过轴系校中对轴系振动影响分析研究，可以

得出以下结论：

（１）轴系校中状态变化导致弹性联轴器艏艉

法兰产生轴系不对中，会产生周期性的附加激励，

即不对中激励．

（２）轴系不对中激励受不对中量大小

影响，不对中量越大，激励的幅值越大．

（３）台架试验结果表明，不同校中状态下，轴

系１倍频、２倍频以及通频的振幅计算结果与台架

试验结果相对误差小于２０％，表明不对中激励数

学模型的准确性满足工程应用要求．

径向轴承及推力轴承处边界条件的准确建立是船舶推进轴系校中计算的重点与难点。基于流体动压

润滑理论，分析不同运行工况下考虑轴颈倾斜的径向轴承润滑特性，将轴承间隙、油膜厚度、支承基座及船体柔

性以等效轴段挠度的形式计入轴系校中过程，并与刚性支承、弹性支承模型计算结果进行对比分析；计算因推

力轴段转角、支承基座变形而引起的推力轴承附加力矩，并分析其对轴系校中的影响；建立轴承润滑与轴系校

中耦合计算方法。结果表明：由径向轴承间隙、轴颈倾斜而引起的支点位置改变、润滑油膜厚度、推力轴承处附

加力矩对轴系校中具有重要影响。

船舶推进轴系校中是设计轴承轴向间距、径

向变位以获得运转状态下合理的轴段应力及轴承

反力的过程。良好的轴系校中状态是推进轴系安

全、稳定运行的重要保证，校中状态不良的轴系将

会引起轴段应力过大、轴承受力不均和磨损，以及

轴系振动噪声过大等问题，严重影响船舶运行安

全，且还将引起巨大的经济损失。