山東海運(yùn)股份有限公司 孟慶泉 徐峰

自2008年起席卷全球的航運(yùn)危機(jī)爆發(fā)以來(lái)，許多船東為了降低營(yíng)運(yùn)成本，紛紛采取降低航速的舉措，選用降低負(fù)荷來(lái)達(dá)到降低日燃油油耗量的目的。船舶大型低速主機(jī)降低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，給船舶輪機(jī)的管理帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。那么，如何解決降低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)可能帶來(lái)的一系列問(wèn)題，以及機(jī)務(wù)管理人員及船員如何使用才能保證船舶的安全運(yùn)行便成了業(yè)界普遍關(guān)注的問(wèn)題。

低速航行常見(jiàn)問(wèn)題

實(shí)踐證明，大多數(shù)主機(jī)部件不做任何改變，可以在25%至30%額定負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行，但長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)影響主機(jī)工況，因此需要在管理上采取一定措施，確保機(jī)器能夠正常運(yùn)行。如果主機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行在25%額定負(fù)荷以下，甚至在10%額定負(fù)荷以下，則需要對(duì)某些部件進(jìn)行改造，否則可能會(huì)造成主機(jī)工況迅速惡化甚至造成機(jī)件損壞。主機(jī)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能遇到的問(wèn)題通常表現(xiàn)為：

1、燃燒質(zhì)量降低造成主機(jī)燃燒室部件、增壓器噴嘴環(huán)和葉片、廢氣爐煙管和煙囪積炭加重；嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成煙筒著火，可能造成廢氣爐管子因局部過(guò)熱變形造成漏水；

2、 主機(jī)氣缸潤(rùn)滑情況變壞；

3、 主機(jī)輔助鼓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障；

4、 主機(jī)軸承潤(rùn)滑不良,磨損量增大；

5、 主機(jī)低溫腐蝕；

6、 主機(jī)掃氣箱止回閥損壞；

7、 氣缸下部掃氣室油渣增加，掃氣箱著火。

8、由于主機(jī)長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)使運(yùn)動(dòng)部件磨損加劇，維修保養(yǎng)周期縮短，增加維修費(fèi)用和備件費(fèi)用。

問(wèn)題原因剖析

1、燃燒質(zhì)量降低造成主機(jī)燃燒室部件、增壓器噴嘴環(huán)和葉片、廢氣爐煙管和煙囪積炭加重，由于轉(zhuǎn)速低，每個(gè)工作循環(huán)的注油量少，使得噴油霧化質(zhì)量變差；同時(shí)，由于負(fù)荷小，遠(yuǎn)離廢氣渦輪增壓器的最佳工作點(diǎn)，效率會(huì)大幅度降低，增壓壓力低，從而導(dǎo)致燃燒不充分；低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，氣缸和排氣閥漏氣量加大，壓縮壓力減小，氣缸內(nèi)溫度減低也會(huì)引起后燃。由于燃燒不好形成積碳在活塞、活塞環(huán)、增壓器噴嘴環(huán)、透平葉輪、和廢氣管路管子內(nèi)沉積，加劇了活塞環(huán)、活塞和缸套的磨損，影響氣缸密封使漏氣加劇、主機(jī)排出背壓加大增壓器效率進(jìn)一步降低，使得主機(jī)工況逐漸惡化。

2、主機(jī)氣缸過(guò)度潤(rùn)滑：對(duì)于機(jī)械式汽缸油注油器，由于汽缸油的注油率是和轉(zhuǎn)速成正比的，而負(fù)荷的減少和轉(zhuǎn)速的三次方成正比，若注油器設(shè)定不變，主機(jī)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的注油量會(huì)超出該負(fù)荷下的需要量，這樣會(huì)顯著增加主機(jī)燃燒室部件的積炭，增加運(yùn)動(dòng)件的磨損。對(duì)于ALPHA電子汽缸油注油器，當(dāng)主機(jī)負(fù)荷大于25%額定負(fù)荷時(shí)，汽缸油的注油率隨負(fù)荷減小而減??；但在主機(jī)負(fù)荷小于25%額定負(fù)荷時(shí)，注油率不隨負(fù)荷減小而減少，這時(shí)汽缸油的注油量會(huì)偏大。

3、主機(jī)輔助鼓風(fēng)機(jī)故障：當(dāng)主機(jī)低于40%額定負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，輔助鼓風(fēng)機(jī)可能長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，如果保養(yǎng)檢查不及時(shí)，會(huì)使泄放孔堵塞，從而造成馬達(dá)軸和軸封磨損。如果輔助鼓風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期在接近停止運(yùn)轉(zhuǎn)的主機(jī)負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)，輔助鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)工作電流會(huì)較大，當(dāng)主機(jī)負(fù)荷變化時(shí)還可能造成頻繁啟動(dòng)，容易造成鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)繞組因過(guò)熱而燒壞。

4、軸承潤(rùn)滑問(wèn)題：由于轉(zhuǎn)速低，軸承動(dòng)力潤(rùn)滑油膜建立相對(duì)困難，油膜容易被破壞，在低轉(zhuǎn)速下軸瓦的應(yīng)力點(diǎn)也會(huì)發(fā)生變化,容易在油楔邊沿可能產(chǎn)生疲勞破壞。

5、低溫腐蝕問(wèn)題：由于低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)氣缸平均溫度會(huì)較低，如果掃氣溫度控制不好，會(huì)產(chǎn)生冷凝水并和燃燒產(chǎn)物中的SO2反應(yīng)生成亞硫酸，造成氣缸套低溫腐蝕。

6、掃氣箱止回閥損壞：低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于掃氣壓力低，活塞運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生壓力波，可能造成掃氣箱止回閥頻繁開(kāi)關(guān)，容易使止回閥損壞。

7、由于低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)未燃燒的碳粒增加，且氣缸漏泄加重，加上過(guò)量潤(rùn)滑，導(dǎo)致掉到氣缸下部的掃氣室油性顆粒增加，如果檢查和清理不及時(shí)，容易出現(xiàn)掃氣箱著火事故。

8、由于長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)造成燃燒不良，產(chǎn)生積碳，同時(shí)由于轉(zhuǎn)速降低，運(yùn)動(dòng)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度降低，氣缸潤(rùn)滑條件惡化，使活塞、活塞環(huán)和缸套的磨損加劇，軸瓦和軸的磨損也會(huì)變大，使得保養(yǎng)周期縮短維修費(fèi)用增加。由于燃燒不好，排溫高，燃燒室、增壓器噴嘴環(huán)和鍋爐管子的積碳增加，使高溫腐蝕加劇，也會(huì)造成機(jī)件的壽命縮短。

正常運(yùn)轉(zhuǎn)的建議措施

主機(jī)在45%額定負(fù)荷以上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，針對(duì)船舶柴油機(jī)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能出現(xiàn)的上述問(wèn)題，根據(jù)我們多年的工作經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)理論，建議采取以下方面的應(yīng)對(duì)措施：考慮選擇合適的經(jīng)濟(jì)航速，盡量使主機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)在45%額定負(fù)荷以上，這種負(fù)荷下廢氣量能夠使主機(jī)渦輪增壓器正常運(yùn)轉(zhuǎn)，主機(jī)輔助鼓風(fēng)機(jī)不會(huì)啟動(dòng)，而且能夠保證輔助鍋爐有足夠的廢氣量來(lái)產(chǎn)生船舶需要的蒸汽，不必要使輔鍋爐點(diǎn)火運(yùn)行，以免產(chǎn)生額外的鍋爐油耗。在這種情況下，主機(jī)不需要采取特別措施，只是簡(jiǎn)單地采取如下運(yùn)轉(zhuǎn)管理措施就可保證主機(jī)正常工作：

1、適當(dāng)減少汽缸油注油量，防止過(guò)度潤(rùn)滑；定期進(jìn)行掃氣箱污油取樣化驗(yàn)，分析污油的剩余減值間接判斷汽缸油注油率是否合適；根據(jù)掃氣口檢查結(jié)果判斷注油量是否合適；

2、 保持掃氣溫度45-50度，盡量提高冷卻水溫度，減少低溫腐蝕；

3、 每天保證主機(jī)在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)轉(zhuǎn)1-2小時(shí)，沖洗增壓器和廢氣爐，防止煙灰沉積；

4、 增加主機(jī)和增壓器的參數(shù)監(jiān)控頻次，注意廢氣鍋爐前后壓差的變化，以判斷廢氣鍋爐煙管的臟污程度，如壓差過(guò)大，應(yīng)及時(shí)清潔；

5、 增加主機(jī)掃氣口的檢查次數(shù)和清潔次數(shù)；

6、 大風(fēng)浪天航行，主機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷劇烈變化時(shí)，采取措施防止主機(jī)輔助鼓風(fēng)機(jī)頻繁啟動(dòng)。

主機(jī)在30%額定負(fù)荷以下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)主機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)在30%額定負(fù)荷以下時(shí)，除了采取上述常規(guī)措施外，還應(yīng)采取如下措施：

1、經(jīng)常檢查輔助鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，尤其是檢查泄放孔有沒(méi)有堵塞，定期檢修輔助鼓風(fēng)機(jī)，防止主機(jī)輔助鼓風(fēng)機(jī)頻繁啟動(dòng)。

2、氣缸潤(rùn)滑：對(duì)ALPHA電子注油器，可以使用直徑小的活塞或減小柱塞行程，對(duì)機(jī)械式注油器可以根據(jù)掃氣口檢查結(jié)果適當(dāng)調(diào)小注油量。為保證潤(rùn)滑注油率不能太小，汽缸油的剩余堿值就會(huì)偏大，尤其是20%負(fù)荷以下時(shí)，為減少積碳產(chǎn)生又能保證良好的潤(rùn)滑，考慮采用低堿值汽缸油；因?yàn)槿绻子妥⒂吐蔬^(guò)大，汽缸油的剩余堿值會(huì)偏大，在燃燒室內(nèi)和排氣通道內(nèi)會(huì)增加堅(jiān)硬的白色沉積物，會(huì)加速運(yùn)動(dòng)件的磨損率，如果注油率過(guò)低不利于氣缸良好潤(rùn)滑。

3、改善燃燒質(zhì)量：對(duì)于有兩臺(tái)以上增壓器的主機(jī)，可以考慮切除一臺(tái)增壓器，以增加剩余增壓器的工作效率，從而增加掃氣壓力；可以采用變噴嘴環(huán)的增壓器和廢氣旁通，增加主機(jī)低負(fù)荷時(shí)的掃氣壓力；改進(jìn)噴油器噴油嘴的設(shè)計(jì)，比如更換直徑較小的噴油嘴，改善霧化質(zhì)量；適當(dāng)調(diào)整噴油提前角，減少后燃的發(fā)生?？梢钥紤]在連桿大端增加墊片，提高壓縮比；如果長(zhǎng)期在低負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)還可以考慮更換增壓器改變主機(jī)最佳工況匹配點(diǎn)，提高主機(jī)整體效率；

4、增加白合金軸瓦的檢查頻率，用內(nèi)窺鏡對(duì)軸承狀況進(jìn)行附加檢查；注意觀察軸承溫度的變化。

5、到港后打開(kāi)廢氣鍋爐道門進(jìn)行檢查，防止煙灰過(guò)量沉積，煙灰燃燒，造成鍋爐管局部過(guò)熱而燒毀。

6、經(jīng)常進(jìn)行主機(jī)掃氣口檢查和掃氣道清潔，尤其注意檢查清潔止回閥有無(wú)裂紋，開(kāi)關(guān)是否靈活。

主機(jī)在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，工況會(huì)發(fā)生改變，只要采取合理措施就能有效避免主機(jī)發(fā)生故障，保證主機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，在不改變機(jī)件的情況下，船東應(yīng)盡量采取保持主機(jī)在40%額定負(fù)荷以上運(yùn)轉(zhuǎn)的策略，同時(shí)給船舶合理的指導(dǎo)，加強(qiáng)管理，避免因降速航行而對(duì)主機(jī)產(chǎn)生不良影響。

驗(yàn)船師手記

近期檢驗(yàn)船舶時(shí)發(fā)現(xiàn)很多船舶的斜撐未按規(guī)定施工。對(duì)于欄桿加斜撐的要求，ICLL 2003 修正案提出了明確的要求：“所有露天甲板四周應(yīng)裝設(shè)欄桿或舷墻,至少每第3 根支柱應(yīng)由肘板或撐條支持”（適用于2005 年1月1日及以后安放龍骨或處于類似建造階段的船舶）。不少船舶未按規(guī)定施工源于《1966 年國(guó)際載重線公約》，附則I: 載重線核定規(guī)則，第II 章:核定干舷的條件，第二十五條對(duì)船員的保護(hù)。

《1966 年國(guó)際載重線公約》雖未明確對(duì)欄桿加斜撐做出要求，但是早在LL47Rev.1 1980 的IACS 統(tǒng)一解釋對(duì)此有相關(guān)的內(nèi)容：LL47 Rev.1 1980 即是對(duì)66 載重線公約的解釋，因此按照此統(tǒng)一解釋，對(duì)于1980年以后建造的現(xiàn)有船，船上的欄桿每三檔的支柱還是需要設(shè)置肘板支撐。驗(yàn)船師應(yīng)確認(rèn)船舶是否能夠符合公約對(duì)其的要求，避免給船舶的航行安全留下隱患。