黃勝軍,趙璽,翟月奎

(中國(guó)石油大連潤(rùn)滑油研究開發(fā)中心,遼寧大連 116032)

船用二沖程低速機(jī)技術(shù)進(jìn)展與船用發(fā)動(dòng)機(jī)油評(píng)定

黃勝軍,趙璽,翟月奎

(中國(guó)石油大連潤(rùn)滑油研究開發(fā)中心,遼寧大連 116032)

介紹了國(guó)內(nèi)外船用低速二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì),Wartsila和MAN B&W公司船機(jī)的最新技術(shù)以及美孚、道達(dá)爾、殼牌石油等國(guó)外油公司評(píng)定船用發(fā)動(dòng)機(jī)油的試驗(yàn)臺(tái)架。強(qiáng)調(diào)船用發(fā)動(dòng)機(jī)油的開發(fā)要與船用發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展緊密結(jié)合,通過與船用發(fā)動(dòng)機(jī)制造商(OEM)的合作取得相關(guān)油品認(rèn)證對(duì)于油品公司具有重要意義。

低速機(jī);二沖程;發(fā)動(dòng)機(jī);船用油;評(píng)定;臺(tái)架

Abstract:The present status and deve lopm ent trend of low speed tw o-stroke m arine engines in China and abroad are introduced.The latest technology of the W artsila and MAN B&W m arine engines and the test benches for evaluating m arine engine o il by overseas petroleum corpo rat ions,such as Exxon M obil,Total,Shell are described.It is emphasized that the developm ent ofm arine engine oil should be in close connection w ith the developm ent ofm arine engine technology.It is significant for o il company to cooperate w ith m arine engine m anufacturers(O EM)to obtain the oilp roducts certification.

Key words: low speed engine;two-stroke;engine;m arine engine oil;evaluation;test bench

0 引言

船用二沖程十字頭低速機(jī)具有單機(jī)功率大、發(fā)動(dòng)機(jī)效率高及可燃燒劣質(zhì)渣油等優(yōu)點(diǎn),擁有直接、可靠的動(dòng)力輸出,運(yùn)行和維護(hù)成本低,不論是現(xiàn)在還是將來,都是遠(yuǎn)洋貨運(yùn)船的最佳動(dòng)力輸出機(jī)組。

近年來,船用發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展期,船舶發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)在向大缸徑、長(zhǎng)沖程、大功率、低能耗和低排放等方向發(fā)展。由于氣缸行程缸徑比增大,注油量降低,潤(rùn)滑油在高溫區(qū)的停留時(shí)間延長(zhǎng),要求潤(rùn)滑油具有更好的熱氧化安定性和更高的酸中和能力、擴(kuò)散速度及優(yōu)異的抗磨性能;隨著現(xiàn)代煉油工藝的不斷發(fā)展,催化裂化技術(shù)廣泛應(yīng)用可能使船用渣油中的催化劑殘留量提高,燃料油灰分和稠環(huán)芳烴含量增加,結(jié)果導(dǎo)致十字頭低速機(jī)必須使用高溫清凈性及抗磨性更好的船用氣缸油;現(xiàn)代船機(jī)應(yīng)用了大量新材料及新工藝也要求有更加適用的潤(rùn)滑油產(chǎn)品。船用潤(rùn)滑油的研發(fā)要與發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)進(jìn)步緊密結(jié)合,加強(qiáng)與船用發(fā)動(dòng)機(jī)制造商(OEM)的合作顯得尤為重要。

1 船用低速機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展

全球船用低速機(jī)產(chǎn)品市場(chǎng)主要被MAN B&W公司、Wartsila公司以及日本三菱重工所壟斷。MAN B&W和 Wartsila公司的缸徑 260～1080 mm,功率1600～97300 kW的低速柴油機(jī)產(chǎn)品分別占世界份額的 57%和 33%,日本三菱重工的份額近 10%,主要裝備在本國(guó)船舶上[1]。

目前,船用低速機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是:

(1)單機(jī)、單缸功率越來越大。MAN B&W公司已推出缸徑為 1080 mm、單機(jī)最大功率可達(dá) 9.8× 104kW的柴油機(jī),該公司 K98MC機(jī)的最大單缸功率為5719 kW。

(2)油耗、NOx排放和煙度不斷降低。

(3)產(chǎn)品性能不斷提高,平均有效壓力已達(dá)1.90～1.95 MPa(19.0～19.5 bar),最高燃燒壓力為15.0～15.59 MPa(150～155.9 bar)。

(4)采用先進(jìn)的電子液壓控制系統(tǒng)、高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)等,低速二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和操作簡(jiǎn)便性進(jìn)一步提高。目前,MAN B&W公司、Wartsila公司分別推出了電子控制的ME型機(jī)以及RT-flex智能型機(jī)。

(5)燃料多樣化。為降低成本,增大動(dòng)力,大功率的二沖程低速機(jī)正由燃用柴油轉(zhuǎn)向重油,燃用重油的主機(jī)需求量大幅增加。

MAN B&W公司和Wartsila公司均是采取技術(shù)外包方式,與世界許多國(guó)家和地區(qū)的發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商簽訂技術(shù)許可證,生產(chǎn)MAN B&W和Wartsila發(fā)動(dòng)機(jī)。目前,MAN B&W主機(jī)有80%在中國(guó)生產(chǎn),Wartsila主機(jī)有 30%也在中國(guó)生產(chǎn)。大連船用柴油機(jī)廠(DMD)、滬東重機(jī)股份有限公司(HHM)和宜昌船舶柴油機(jī)廠(Y MD)承擔(dān)了大批MAN B&W和Wartsila發(fā)動(dòng)機(jī)訂單,不僅滿足了我國(guó)國(guó)內(nèi)造船廠的需求,還大量遠(yuǎn)銷海外。

2 國(guó)外船機(jī)主要產(chǎn)品及其技術(shù)

2.1 Wartsila-Sulzer低速機(jī)

Wartsila-Sulzer RTA系列低速柴油機(jī)已經(jīng)經(jīng)歷了 20多年的發(fā)展,成為一個(gè)能夠適應(yīng)現(xiàn)代船舶設(shè)計(jì)的最可靠的發(fā)動(dòng)機(jī)系列。RTA系列低速機(jī)可以適用于各種貨船的需求,功率覆蓋 5100～80080 kW (7000～109000 bhp)。

RTA發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)理念是:簡(jiǎn)單,可靠,緊湊,輕質(zhì)。自從 1982年應(yīng)用以來,此系列發(fā)動(dòng)機(jī)不斷地進(jìn)行更新升級(jí)。RTA系列發(fā)動(dòng)機(jī)主要技術(shù)特點(diǎn)有:

(1)使用鎳鉻合金排氣門,提高壽命。

(2)閥控噴射泵精確控制噴射定時(shí),并且穩(wěn)定可靠。

(3)所有的缸套、燃燒室部件經(jīng)受低溫、拉壓應(yīng)力,以延長(zhǎng)壽命。

(4)使用可變噴射定時(shí)以達(dá)到部分負(fù)荷下優(yōu)越的燃料消耗。

(5)凸輪軸由齒輪傳動(dòng)保證定時(shí)的長(zhǎng)期穩(wěn)定。

(6)采用多級(jí)氣缸潤(rùn)滑以達(dá)到最佳的機(jī)油分布。

Wartsila引進(jìn)了“TriboPack”技術(shù),它將使 RTA發(fā)動(dòng)機(jī)大修間隔時(shí)間大大延長(zhǎng),以及較低的氣缸油供給率。“TriboPack”的主要特點(diǎn)有(見圖 1):

(1)深度研磨出理想的氣缸套跑合面。

(2)在缸套頂部加裝抗拋光環(huán),以清除頂環(huán)臺(tái)積炭。

(3)缸套表面保證適當(dāng)?shù)臏囟确植肌?/p>

(4)最佳的氣缸潤(rùn)滑油供給和分配。

(5)頂環(huán)采用陶瓷鍍鉻預(yù)處理。

(6)有效的去除掃氣冷卻器中攜帶的水分。

圖 1 Wartsila-Sulzer低速柴油機(jī)氣缸技術(shù)

Wartsila-Sulzer目前在進(jìn)行向 RTA系列發(fā)動(dòng)機(jī)引入共軌技術(shù),即 RT-flex系列。它使得排放大大降低,部分負(fù)載時(shí)燃料消耗下降,采用全電子控制使得操作更加簡(jiǎn)單,采用了液壓驅(qū)動(dòng)的排氣閥等等。這些改變使 RT-flex系列發(fā)動(dòng)機(jī)具備了頂級(jí)性能。Wartsila低速機(jī)采用了新的氣缸潤(rùn)滑系統(tǒng)——脈沖潤(rùn)滑系統(tǒng),該系統(tǒng)可以在不影響活塞運(yùn)行可靠性的情況下,改善氣缸油在缸套上的分布,減少潤(rùn)滑油耗,降低發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行成本。這一目的是通過使用非常靈活、精確的供油正時(shí)來實(shí)現(xiàn)。

Wartsila RT-flex燃油共軌技術(shù)的主要特點(diǎn)有:

(1)能夠精確控制噴油量。

(2)可變的噴油速率以及自由的噴油壓力調(diào)節(jié)。

(3)可獨(dú)立控制噴射閥的開閉。

(4)通過對(duì)燃油量的精確控制使每個(gè)氣缸達(dá)到完美的平衡,通過精確的噴射定時(shí)控制,使每個(gè)氣缸的熱負(fù)荷相同。

2.2 MAN B&W低速機(jī)

2.2.1 MC/MC-C系列

MAN B&W MC系列柴油機(jī)自 1982年研制成功并投入運(yùn)行,至今有 20余年。低速大功率柴油機(jī)通過不斷提高爆發(fā)壓力、平均有效壓力和提高行程缸徑比以增加功率的輸出是其設(shè)計(jì)發(fā)展的主要趨勢(shì),見圖2。

圖2 MAN B&W低速機(jī)參數(shù)的發(fā)展變化

MC系列發(fā)動(dòng)機(jī)功率覆蓋 2000～87220 kW,轉(zhuǎn)速覆蓋 97～250 r/min,缸徑從 260～980 mm。經(jīng)過持續(xù)地改進(jìn)與完善,MAN B&W的MC船用低速柴油機(jī)在市場(chǎng)上已占有相當(dāng)重要的地位。為滿足功率提高后各零部件的可靠性,MAN B&W低速柴油機(jī)設(shè)計(jì)上主要有以下特點(diǎn),見圖 3。

(1)氣缸套壁厚有所增加,以提高承受機(jī)械負(fù)荷的能力。

(2)氣缸套增加了鉆孔冷卻且支承凸緣高度比原來的短,相應(yīng)的氣缸蓋加深,將暴露于燃燒室表面的較大部分包含在鋼制氣缸蓋內(nèi),因而可避免以往因過熱而導(dǎo)致鑄鐵件缸套產(chǎn)生裂紋的現(xiàn)象。

(3)采用新型OROS活塞,該活塞將活塞環(huán)向下移動(dòng),降低活塞環(huán)的熱負(fù)荷,以減少高溫下環(huán)臺(tái)和環(huán)槽內(nèi)生成積炭的傾向。

(4)在缸蓋和缸套間加裝活塞清凈環(huán),可刮去活塞頂環(huán)臺(tái)的積炭。

(5)排氣閥殼進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn),壁厚增加,冷卻水量減少。目的是為了消除閥殼腐蝕的危險(xiǎn)。此外,為了避免排氣閥液壓?jiǎn)㈤]系統(tǒng)在泄漏時(shí)導(dǎo)致的排氣閥面與閥座之間的撞擊,采用了阻尼關(guān)閉機(jī)構(gòu)。

(6)對(duì)第一道環(huán)進(jìn)行了加厚設(shè)計(jì)且采用了 CPR (Controlled Pressure Relief)設(shè)計(jì)概念,具有一定氣密性,它能改善缸套和第二道環(huán)的熱負(fù)荷,延長(zhǎng)了檢修間隔,使活塞環(huán)運(yùn)行在最佳壓力下,這樣可以獲得最佳的油膜載荷。

圖3 MAN B&W低速機(jī)氣缸主要技術(shù)

2.2.2 ME/ME-C系列

現(xiàn)代化的微機(jī)電子控制技術(shù)早已應(yīng)用到汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中,使用重油的大型船用柴油機(jī)也開始采用這種技術(shù)。與MC型柴油機(jī)相比,ME型柴油機(jī)由于采用了電子控制系統(tǒng),機(jī)械零部件減少了大約 7 t左右。ME系列發(fā)動(dòng)機(jī)功率覆蓋 4350～97300 kW,轉(zhuǎn)速覆蓋 94～167 r/min,缸徑從 350～1080 mm。

這種柴油機(jī)的燃油噴射和排氣閥等重要參數(shù)都是電子控制的,改變了傳統(tǒng)柴油機(jī)由凸輪軸控制的方式。燃料噴射是由增壓器完成的,相比傳統(tǒng)MC發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油泵更為簡(jiǎn)單。ME發(fā)動(dòng)機(jī)上的燃油柱塞是由高壓油控制的,可控制燃油噴射定時(shí)、壓力分布和噴射的燃油量。

在液壓回路中,潤(rùn)滑油被作為媒介 (如圖 4),它經(jīng)由精濾器過濾后,由液壓動(dòng)力供應(yīng)單元增高壓力后,經(jīng)過防護(hù)管進(jìn)入液壓氣缸單元。每個(gè)氣缸都有一個(gè)液壓氣缸單元 (HCU),它由燃油增壓器和排氣門執(zhí)行器組成。此外,HCU上還裝有 F IVA(燃油噴射和氣門執(zhí)行控制閥)和阿爾法(Alpha)注油器等設(shè)備。阿爾法注油器是一個(gè)計(jì)算機(jī)控制的間歇式氣缸潤(rùn)滑器系統(tǒng),能夠減少潤(rùn)滑油用量。

圖4 M E發(fā)動(dòng)機(jī)液壓回路

宜昌船柴廠生產(chǎn)的小缸徑低速機(jī) S35MEB[2],是由MAN公司開發(fā)的新一代船用節(jié)能環(huán)保型低速大功率柴油機(jī)。ME-B設(shè)計(jì)概念:采用電控燃油噴射技術(shù)、電控氣缸潤(rùn)滑油注入技術(shù),而排氣閥控制仍為機(jī)械式。即采用了一種全新的綜合控制模式,一方面實(shí)現(xiàn)了燃油噴射的靈活控制,另一方面降低了小缸徑低速柴油機(jī)的制造成本 (對(duì)于小缸徑低速柴油機(jī)而言,電控元件所占成本相對(duì)較高),具有廣闊的市場(chǎng)前景。同傳統(tǒng)的MC系列柴油機(jī)相比,ME-B柴油機(jī)主要增加了下列控制部件:

(1)控制單元。

(2)液壓伺服油供液壓?jiǎn)卧?HPU)。

(3)液壓氣缸單元 (HCU),包含電控燃油噴射。

(4)電子阿爾法氣缸注油器。

(5)氣缸壓力監(jiān)控系統(tǒng)(PM I)。

宜昌船柴廠生產(chǎn)的Y MD-MAN B&W S35MEB船用電控低速柴油機(jī)結(jié)構(gòu)具有下述特點(diǎn):

(1)缸套:輕型強(qiáng)化結(jié)構(gòu),帶清潔環(huán)。

(2)活塞:帶冷卻油孔、鍍鋁活塞環(huán)、高頂部結(jié)構(gòu)。

(3)十字頭:導(dǎo)滑塊采用低摩擦力結(jié)構(gòu) (導(dǎo)滑塊高度與寬度比降低,摩擦損失減少 24%)。

(4)連桿:輕型結(jié)構(gòu)。相比MC機(jī)型,質(zhì)量減少約20%。

(5)曲軸:鍛鋼半組合式。

(6)液壓氣缸單元(HCU):每?jī)筛着湟恢?HCU,包括一個(gè)分配器、兩個(gè)蓄壓器、兩只燃油升壓泵、兩個(gè) ELFI比例閥、兩個(gè)阿爾法電子注油器。燃油噴射由氣缸控制單元(CCU)控制 ELFI比例閥執(zhí)行動(dòng)作。阿爾法電子氣缸注油器整合在 HCU上,改進(jìn)了氣缸油噴油定時(shí)、改善了氣缸內(nèi)油膜分布、注油量控制更靈活、恒壓注油。

3 船用油及評(píng)定技術(shù)發(fā)展

3.1 船用油現(xiàn)狀

國(guó)外船用油的研發(fā)緊跟船舶發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展,力求滿足在新型發(fā)動(dòng)機(jī)苛刻工況下對(duì)潤(rùn)滑油的要求。國(guó)外主要船用發(fā)動(dòng)機(jī)油提供商如 ExxonMobil、Shell、BP、Chevron及 Total等公司船用發(fā)動(dòng)機(jī)油產(chǎn)品一般要通過MAN B&W和Wartsila等船舶發(fā)動(dòng)機(jī)的OEM認(rèn)證,方可推薦用于其生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)上。船用低速發(fā)動(dòng)機(jī)油具有完整的堿值系列,可以為不同硫含量的船用燃料提供相應(yīng)堿值的潤(rùn)滑油。

船用油沒有類似車用油的通用規(guī)格,最終驗(yàn)證產(chǎn)品的手段就是行船試驗(yàn)。目前船用油海外市場(chǎng)基本由 Shell、ExxonMobil等幾大油品公司占據(jù)。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前全球船用潤(rùn)滑油的需求量大約是 250萬 t/a左右,而船用低速發(fā)動(dòng)機(jī)油大概占整個(gè)船用潤(rùn)滑油的 60%以上。2001～2007年,全球船用油年需求增長(zhǎng)率為 3%,遠(yuǎn)洋船用潤(rùn)滑油的增長(zhǎng)率為 11%。隨著船運(yùn)事業(yè)的發(fā)展,更多新型油輪、散貨船和大型集裝箱船將進(jìn)入市場(chǎng),對(duì)高品質(zhì)低速發(fā)動(dòng)機(jī)油的需求將隨之逐年增加。

2007年底,中國(guó)石油潤(rùn)滑油公司船用油銷量達(dá)到 4萬 t,成為國(guó)內(nèi)最大的船用油供應(yīng)商,占國(guó)內(nèi)船舶用油量 35%,昆侖船用潤(rùn)滑油成為中遠(yuǎn)集團(tuán)(COSCO)唯一指定使用的中國(guó)品牌船用潤(rùn)滑油。2008年,昆侖船用氣缸油和系統(tǒng)油獲得Wartsila認(rèn)證,可推薦用于Wartsila各大型低速二沖程機(jī)上,同時(shí)中國(guó)石油潤(rùn)滑油公司與國(guó)外大型船運(yùn)公司馬士基建立了良好的合作關(guān)系[3]。馬士基航運(yùn)公司年使用潤(rùn)滑油約 11萬 t左右,其全球潤(rùn)滑油的采購只選擇了 3家供應(yīng)商,中國(guó)石油潤(rùn)滑油公司是其選擇的唯一中國(guó)供應(yīng)商,要求潤(rùn)滑油公司提供全船潤(rùn)滑油配套產(chǎn)品。

3.2 船用油技術(shù)發(fā)展

目前國(guó)外發(fā)表的文獻(xiàn)和專利關(guān)于船用氣缸油的研制文獻(xiàn)報(bào)道很多。其中主要提到了添加劑公司(如:Infineum)和潤(rùn)滑油公司 (如:Exxon、Texaco等)氣缸油的清凈劑、分散劑和抗磨添加劑等成分在分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)方面的研究成果,并且提出了針對(duì)不同燃料油合理使用堿值的理論[4]。由于環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格,世界上不少國(guó)家或組織都對(duì)船用燃料油中的硫含量進(jìn)行了限制,單一堿值船用低速機(jī)使用的氣缸油已難以適應(yīng)燃料油中硫含量的大幅波動(dòng)。如果對(duì)低硫燃料長(zhǎng)期使用高堿值的氣缸油,則會(huì)帶來活塞沉積物增加、磨損加劇等嚴(yán)重問題。反之,如果對(duì)高硫燃料使用過低堿值的氣缸油,則會(huì)造成氣缸、活塞等部件腐蝕。針對(duì)這一問題,馬士基公司開發(fā)了氣缸油的在線調(diào)合系統(tǒng) (Blend on Board-BOB工藝),即根據(jù)燃料油中硫含量的變化,用系統(tǒng)油在線補(bǔ)加氣缸油添加劑的方式以調(diào)合適當(dāng)堿值的氣缸油產(chǎn)品,達(dá)到節(jié)能降耗和延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命的效果。國(guó)外潤(rùn)滑油公司已經(jīng)緊跟這項(xiàng)技術(shù)開始相關(guān)的研究工作。國(guó)內(nèi)中國(guó)石油潤(rùn)滑油公司針對(duì) BOB工藝,成功開發(fā)出加劑量遠(yuǎn)低于原有氣缸油配方的BOB系統(tǒng)專用氣缸油復(fù)合劑,并于 2009年通過馬士基 4000 h行船使用試驗(yàn),獲得了MAN B&W的認(rèn)證。

國(guó)內(nèi)船用油技術(shù)發(fā)展相比國(guó)外先進(jìn)水平還有一定差距,主要體現(xiàn)在潤(rùn)滑油技術(shù)和生產(chǎn)配方相對(duì)陳舊,并且產(chǎn)品系列不完善。國(guó)內(nèi)的船用潤(rùn)滑油通過世界主要OEM技術(shù)認(rèn)證的產(chǎn)品種類也相對(duì)較少,可以說船用油評(píng)定技術(shù)發(fā)展緩慢某種程度制約了船用油的研發(fā)。

3.3 船用低速機(jī)試驗(yàn)評(píng)定臺(tái)架

1998年美孚建立了一臺(tái)全尺寸十字頭發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架,專門用于推動(dòng)船用油技術(shù)的發(fā)展。埃克森美孚聲稱,它仍然是石油工業(yè)中唯一使用的全尺寸二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)定臺(tái)架。該測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī) -Sulzer 6RTA38安裝在法國(guó) Gravenchon的歐洲技術(shù)中心,被命名為 Explorer,其主要目的是促進(jìn)潤(rùn)滑油技術(shù)的發(fā)展。臺(tái)架也可以作為當(dāng)?shù)責(zé)捰蛷S的大功率發(fā)電機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)的總輸出功率為 4080 kW(5550 hp),配置先進(jìn)的電子設(shè)備和 SIPWA活塞環(huán)磨損監(jiān)視器,以及安裝有減低NOx排放的裝置,并且具有六缸分段氣缸油供給系統(tǒng)。

目前每年進(jìn)行大約 2～3次測(cè)試,每階段持續(xù)大約 3個(gè)月,該試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)一天24 h在90%至95%的負(fù)載下運(yùn)轉(zhuǎn)。正常的試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),氣缸油補(bǔ)給量為0.95 g/kW·h(0.7 g/bhp),同時(shí)還可研究更高和更低的供給量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響,這有助于了解在較寬供給率范圍下氣缸油的使用效果。采用該低速機(jī)臺(tái)架可用于評(píng)價(jià)油品配方以達(dá)到最佳性能,也可用于對(duì)不同添加劑和基礎(chǔ)油進(jìn)行選擇,還可用于發(fā)動(dòng)機(jī)部件試驗(yàn)和不同硫含量燃料的試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中可至少在兩個(gè)氣缸內(nèi)試驗(yàn)參考油,其余四個(gè)氣缸內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)油的考察。在低速機(jī)臺(tái)架上進(jìn)行氣缸油和系統(tǒng)油評(píng)價(jià)較實(shí)船試驗(yàn)大幅度降低了成本。

石油巨頭 Total Fina Elf在里昂研發(fā)中心(CRES)安裝了一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架— Innovator(改革者)-4 C。該發(fā)動(dòng)機(jī)是根據(jù) MAN B&W 5L16/24 (160 mm缸徑,240 mm行程)重新設(shè)計(jì)的。它的 5個(gè)氣缸被改造成 3個(gè)分隔的潤(rùn)滑回路,其中兩個(gè)用于配方油試驗(yàn),一個(gè)用于參比油。并且安裝有多種傳感器和綜合電子控制和信息管理系統(tǒng)。裝備了廢氣處理系統(tǒng),以待更嚴(yán)格的環(huán)境排放控制。Innovator-4C特殊的氣缸結(jié)構(gòu)可以在同一時(shí)間及同樣的溫度、壓力工況下比較兩種配方油性能。該臺(tái)架被用來驗(yàn)證二沖程和四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)油的性能。它也同樣被用于新型添加劑、可生物降解潤(rùn)滑油的基礎(chǔ)研究。

殼牌石油于 1968年在船用潤(rùn)滑油性能試驗(yàn)方面建立了一個(gè)全尺寸低速機(jī)臺(tái)架——Sulzer 2RNF68M機(jī)組。但在 1993年這個(gè)臺(tái)架被廢棄,同時(shí)引進(jìn)了新型船用發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架,以四個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架涵蓋各領(lǐng)域船用發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油試驗(yàn)。殼牌當(dāng)前使用的評(píng)價(jià)船用油品試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)有:

(1)單缸四沖程Deutz發(fā)動(dòng)機(jī),使用柴油。(2)Bolnes二沖程發(fā)動(dòng)機(jī),使用重質(zhì)燃油。(3)卡特皮勒發(fā)動(dòng)機(jī),使用重質(zhì)燃油。

(4)Wartsila 4L20B中速機(jī),使用重質(zhì)燃油。2002年升級(jí)為 4L20D型[5]。定技術(shù)具有迫切的需求。

國(guó)外油品公司,在臺(tái)架評(píng)價(jià)方面手段較多,一般采用Wartsila、MAN B&W等公司技術(shù)先進(jìn)的小缸徑船機(jī)進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn),并且輔助單缸機(jī)臺(tái)架進(jìn)行條件強(qiáng)化模擬試驗(yàn),這可供國(guó)內(nèi)船用油發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)定方法的建立所借鑒。

隨著行業(yè)國(guó)際化的發(fā)展,中國(guó)石油潤(rùn)滑油公司已經(jīng)與馬士基等國(guó)際物流公司建立了合作關(guān)系,并開始提供船用油產(chǎn)品。結(jié)合船機(jī)技術(shù)發(fā)展,盡快建立船用油的評(píng)價(jià)方法,開展船用油系列產(chǎn)品的研究與認(rèn)證,將極大地促進(jìn)國(guó)內(nèi)船用油水平的提高。

[1]金冬寒.船用大功率柴油機(jī)價(jià)格走勢(shì)分析及預(yù)測(cè)[J].柴油機(jī),2007,29(1):1-4.

[2]宜昌船舶柴油機(jī)有限公司產(chǎn)品介紹[EB/OL].[2009-09-01]http://www.ymd.com.cn/ymdcpzs/91934.htm.

[3]楊俊杰,翟月奎.大功率內(nèi)燃機(jī)潤(rùn)滑油 30年[J].內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào),2008,26(增刊):47-52.

[4]J Hengeveld.現(xiàn)代中速柴油機(jī)機(jī)油苛刻度模型及其在Wartsila 4L20試驗(yàn)機(jī)上的驗(yàn)證[J].國(guó)外內(nèi)燃機(jī)車,2000 (2):16-22.

[5]Thijs Schasfoort.ShellUses theWartsila 4L20 for Lube Oil Development[J].EnergyNews,2005,22(4):32-35.

4 結(jié)束語

船用發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展較快,為了滿足船用柴油機(jī)的發(fā)展要求,船用潤(rùn)滑油的開發(fā)也受到油公司的高度重視。國(guó)外船用油研發(fā)緊跟船舶發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展,已率先推出新型高性能氣缸油產(chǎn)品以滿足現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)進(jìn)步、燃料油質(zhì)量變化及環(huán)保法規(guī)的需要,滿足新型發(fā)動(dòng)機(jī)在苛刻工況下對(duì)潤(rùn)滑油的要求。國(guó)內(nèi)船用油技術(shù)的發(fā)展對(duì)于船用油的發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)

Techn ica l P rogress of Tw o-S troke L ow Sp eed M a rine Engine and M a rine Engine O il Eva lua tion

HUANG Sheng-jun,ZHAO X i,ZHA I Yue-ku i
(PetroChina Dalian Lubricating O ilR&D Institute,Dalian 116032,China)

TE626.3

A

2010-09-09。

黃勝軍(1979-),男,工程師,2005年畢業(yè)于上海同濟(jì)大學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè),主要從事潤(rùn)滑油臺(tái)架評(píng)定工作,已公開發(fā)表論文數(shù)篇。

1002-3119(2010)05-0031-06