青島遠(yuǎn)洋運(yùn)輸有限公司 任振東

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大型船舶減速后對(duì)動(dòng)力設(shè)備的影響及應(yīng)對(duì)

青島遠(yuǎn)洋運(yùn)輸有限公司 任振東

摘要：針對(duì)目前航運(yùn)市場(chǎng)持續(xù)低迷，為節(jié)約成本，世界各主流航運(yùn)公司不得不采取船舶大幅降速的方法省油。而船舶長(zhǎng)期低速（低負(fù)荷）航行會(huì)對(duì)其主推進(jìn)裝置動(dòng)力性能有顯著影響，如果不認(rèn)真采取積極的應(yīng)對(duì)策略，將產(chǎn)生嚴(yán)重后果。結(jié)合輪機(jī)理論及豐富的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，采取案例分析的方法，結(jié)合最新船舶動(dòng)力設(shè)備廠家指導(dǎo)文件，理論聯(lián)系實(shí)際，探討船舶長(zhǎng)期大幅減速時(shí)對(duì)主推進(jìn)裝置各系統(tǒng)效率及性能的影響，嘗試提出具體應(yīng)對(duì)措施，供廣大海運(yùn)工作者參考。

關(guān)鍵詞：降速；動(dòng)力設(shè)備；掃氣不足；低溫腐蝕；透平效率

目前航運(yùn)市場(chǎng)依然低迷，為節(jié)約成本，世界主流航運(yùn)公司大都采用船舶降速方法省油。由于船舶大幅降速后對(duì)其動(dòng)力設(shè)備有顯著影響，如果不認(rèn)真采取積極的應(yīng)對(duì)策略，將給船舶動(dòng)力設(shè)備尤其是主機(jī)帶來(lái)很大影響，例如增大船舶機(jī)械設(shè)備維修保養(yǎng)工作量，這也給我們的機(jī)務(wù)管理帶來(lái)了新的課題。

一、案例

某輪主機(jī)型號(hào)SULZER RTA，是智能型柴油機(jī)，功率8 000 kW。為節(jié)約燃油，以低速航行（主機(jī)輸出功率為50%～60%額定功率），在航行的一個(gè)月中出現(xiàn)第一缸和第六缸掃氣道交替著火三次，伴隨著這兩個(gè)缸排煙溫度比其他缸高大約幾十?dāng)z氏度的現(xiàn)象，尤其還影響了主機(jī)進(jìn)出港，給租家和船東造成了一定的損失。

本輪主機(jī)結(jié)構(gòu)分析：該主機(jī)六個(gè)缸共用一個(gè)透平，且該透平位于主機(jī)中間部位，掃氣總管比其他非智能型柴油機(jī)明顯偏細(xì)，主機(jī)在正常速度（主機(jī)輸出功率為90%額定功率）航行時(shí)，掃氣壓力接近0.3 MPa，掃氣壓力如此大使得主機(jī)每個(gè)缸都能獲得足夠的掃氣新風(fēng)，燃燒良好，這也是主機(jī)的設(shè)計(jì)工況。而在該輪大幅且長(zhǎng)時(shí)間降速后，主機(jī)掃氣壓力降到不足0.15 MPa，出現(xiàn)了明顯的掃氣不足現(xiàn)象，尤其是距離主機(jī)透平較遠(yuǎn)的第一和第六缸，掃氣效果更差，其新風(fēng)明顯不足，不能排出大部分該缸燃燒后的廢氣，使得該缸燃燒不良、后燃嚴(yán)重，并造成惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致該缸掃氣道著火。

二、采取的措施

（1）提高清潔掃氣道的頻率，只要主機(jī)停車，就先行清潔主機(jī)第一和第六缸掃氣道和掃氣口，以降低掃氣阻力，提高掃氣效率。

（2）在租家允許的情況下盡量提速，有時(shí)租家為了搶船期或過(guò)運(yùn)河，允許船舶滿負(fù)荷航行，就要利用這種情況，盡量提高船舶航行速度，使得主機(jī)盡量恢復(fù)其正常工作狀態(tài)。

（3）加強(qiáng)對(duì)主機(jī)燃燒系統(tǒng)部件的檢修和保養(yǎng)。加強(qiáng)對(duì)主機(jī)排氣閥、主機(jī)油頭、VIT機(jī)構(gòu)、高壓油泵偶件、高壓油泵吸入閥和Puncture Valve的檢修頻率，由于新風(fēng)燃燒不足必然不好，該缸油閥和排氣閥、透平葉輪臟污較快，如清污不及時(shí)，該缸可出現(xiàn)霧化不良和排氣閥關(guān)閉不嚴(yán)、透平效率

（4）治標(biāo)更要治本，加大該主機(jī)第一和第六缸的掃氣能力，為此保持主機(jī)鼓風(fēng)機(jī)常開，且在掃氣總管內(nèi)從鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口處安裝兩根管子并直接接到主機(jī)第一和第六缸，使得掃氣新風(fēng)直達(dá)該兩缸處。

采取措施后的效果：該船舶采取以上措施后，收到了良好的效果，掃氣道著火的現(xiàn)象基本消除，令人滿意。

三、深入探討：低速航行對(duì)船舶動(dòng)力設(shè)備其他部件的影響較為明顯

（1）主機(jī)應(yīng)急鼓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障頻率升高，某輪主機(jī)在低速航行一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)主機(jī)應(yīng)急鼓風(fēng)機(jī)噪音增大，不得不停車檢修。一般來(lái)說(shuō)，造船時(shí)主機(jī)都配有一臺(tái)或兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，在主機(jī)短時(shí)間低速航行掃氣壓力不足時(shí)使用，因此主機(jī)鼓風(fēng)機(jī)嚴(yán)格來(lái)說(shuō)叫做應(yīng)急鼓風(fēng)機(jī)，它的轉(zhuǎn)子軸承采用機(jī)械軸承，也就是我們平時(shí)說(shuō)的滾動(dòng)軸承，這種軸承最大的缺點(diǎn)是壽命較短，一般8 000～10 000 h就要考慮更換，當(dāng)然平時(shí)維護(hù)好的話其使用壽命也可延長(zhǎng) 。而如果采用滑動(dòng)軸承的話，其壽命至少提高兩倍。這是因?yàn)榛瑒?dòng)軸承在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)高壓滑油承擔(dān)了其受力點(diǎn)，但目前船舶上應(yīng)急鼓風(fēng)機(jī)還沒有采用滑動(dòng)軸承，這就增大了船員的工作量。

（2）船舶輔助鍋爐故障率升高。由于船舶低速航行，廢氣爐加熱面廢氣溫度明顯降低，使得壓力顯著降低，當(dāng)蒸汽壓力降到設(shè)定值時(shí)，輔助鍋爐自動(dòng)投入使用，有時(shí)輔助鍋爐要長(zhǎng)時(shí)間工作，以確保蒸汽壓力處于設(shè)定值范圍內(nèi)，這樣輔助鍋爐故障率會(huì)明顯升高，如油頭結(jié)炭導(dǎo)致霧化不良、濾器堵塞造成點(diǎn)火失敗等，因此輔助鍋爐的維護(hù)頻率就要比以前多很多，尤其是油頭、濾器等易發(fā)生故障的部件更要高度重視，加以特別照顧。

（3）船舶大幅降低航速，經(jīng)測(cè)算燃油在發(fā)動(dòng)機(jī)中的存留時(shí)間將是正常航速的兩三倍，雖然可一定程度上減少油耗，但延長(zhǎng)了船舶航行時(shí)間，增大了燃油中的有害物質(zhì)如硫分對(duì)機(jī)器的腐蝕，同時(shí)由于速度降低，主機(jī)主軸承、推力軸承等采用滑動(dòng)軸承的摩擦副摩擦系數(shù)增大從而增加了機(jī)器磨損，因此我們必須增加測(cè)量這些摩擦副的頻率，防止由于磨損加大這些軸承間隙超出極限有可能造成的嚴(yán)重機(jī)損。

四、經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：采取主動(dòng)措施積極應(yīng)對(duì)主機(jī)降速航行

（1）加強(qiáng)對(duì)主機(jī)燃燒部件的檢修和保養(yǎng)。重視VIT機(jī)構(gòu)的管理。主機(jī)負(fù)荷降低到60%額定功率及以下時(shí)，VIT機(jī)構(gòu)失效，延遲并加長(zhǎng)了燃燒過(guò)程，最大壓力和平均有效壓力降低，主機(jī)冒黑煙。此時(shí)應(yīng)適當(dāng)調(diào)整VIT齒條，加大噴油提前角。加強(qiáng)燃油管理，避免混油，加強(qiáng)沉淀、分離、凈化，提高燃油進(jìn)機(jī)溫度，確保黏度計(jì)正常使用等，條件許可時(shí)最好使用燃油添加劑。［1］

（2）加強(qiáng)對(duì)汽缸部件狀況的監(jiān)控。由于燃燒不完全、排煙溫度升高等原因，低負(fù)荷運(yùn)行將導(dǎo)致排氣閥及缸內(nèi)大量結(jié)炭，運(yùn)動(dòng)部件磨損加重。船舶應(yīng)酌情縮短吊缸、排氣閥等的檢修周期；定期檢查缸套表面、活塞頭及活塞環(huán)狀況，及時(shí)檢修或更換異常磨損的部件。此外，應(yīng)適當(dāng)提高增壓空氣、活塞冷卻液、缸套冷卻水等的溫度，以改善汽缸的熱狀態(tài)，防止低溫腐蝕。

（3）加強(qiáng)對(duì)汽缸潤(rùn)滑的調(diào)節(jié)和管理。根據(jù)主機(jī)廠家的指導(dǎo)意見，主機(jī)降速運(yùn)行最好使用電子汽缸注油器。輪機(jī)長(zhǎng)應(yīng)通過(guò)掃氣口檢查缸套和活塞令的潤(rùn)滑情況，根據(jù)檢查結(jié)果確定汽缸油增減量，確保缸套和活塞令的磨損率正常，避免缸套和活塞令過(guò)度磨損、拉缸和咬缸。輪機(jī)長(zhǎng)要將檢查結(jié)果、汽缸油增減量及時(shí)反饋給船舶主管人員，同時(shí)也應(yīng)特別注意根據(jù)說(shuō)明書的要求對(duì)汽缸油量作出調(diào)整。

（4）加強(qiáng)對(duì)主機(jī)透平的檢查和維護(hù)。每天要根據(jù)說(shuō)明書規(guī)定的透平?jīng)_洗轉(zhuǎn)速，對(duì)主機(jī)透平廢氣渦輪端進(jìn)行水或固體工質(zhì)沖洗工作，以保證主機(jī)透平應(yīng)有的增壓效果。經(jīng)常檢查排煙總管及透平進(jìn)氣格柵，首次可暫定每半年一次，根據(jù)檢查結(jié)果適當(dāng)調(diào)整檢查周期。為了防止增壓器過(guò)分積污，應(yīng)結(jié)合增壓器的狀態(tài)相應(yīng)調(diào)整。經(jīng)常換洗壓氣端空氣濾網(wǎng)。三家透平制造商推薦的清洗間隔如下。ABB：主機(jī)不低于50%負(fù)荷，至少每24～100透平型號(hào)所要求的某一轉(zhuǎn)速，至少每100 h一次。還可采取透平屏蔽（切斷）。MAN B&W、SULZER的許多機(jī)型多配備兩部或三部增壓器，主機(jī)長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可屏蔽其中的一部，以提高其他增壓器的效率，從而提高掃氣壓力，改善燃燒狀況。實(shí)踐證明，這一做法十分有效，但操作時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按說(shuō)明書的要求進(jìn)行。

（5）加強(qiáng)對(duì)廢氣鍋爐的檢查和維護(hù)。每天蒸汽吹灰的次數(shù)由兩次增加到四次，并注意每次吹灰的時(shí)間間隔盡可能拉開，吹灰時(shí)盡可能保證吹灰時(shí)間、提高主機(jī)轉(zhuǎn)速和吹灰介質(zhì)壓力以提高吹灰效果。每天將主機(jī)轉(zhuǎn)速加到75%額定負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，并保持運(yùn)轉(zhuǎn)1 h左右。確保燃燒室部件處于良好的工作狀態(tài)。同時(shí)，利用這個(gè)機(jī)會(huì)對(duì)廢氣爐進(jìn)行一次吹灰。在輪機(jī)日志或單獨(dú)的記錄本中，保持廢氣爐進(jìn)、出口溫度和前、后壓差的連續(xù)記錄，以此判斷廢氣爐的臟污情況，并以此間接判斷主機(jī)的燃燒狀況，正常航行時(shí)不允許有廢氣爐出口高溫報(bào)警的情況出現(xiàn)。對(duì)廢氣爐煙面加強(qiáng)檢查、水洗。主機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行后，抵港后要及時(shí)檢查廢氣爐煙面積灰情況，根據(jù)廢氣爐的臟污情況決定是否水洗并預(yù)估下次水洗時(shí)間，確保排煙道暢通。

（6）注意空冷器的狀況。確保循環(huán)清洗裝置完好，縮短空冷器清洗周期，臟污嚴(yán)重時(shí)應(yīng)考慮解體浸泡清洗，保持進(jìn)出空氣壓差正常。

（7）加強(qiáng)對(duì)主機(jī)掃氣箱定期檢查和清潔，通常不超過(guò)1個(gè)月清潔一次，最好每航段結(jié)束時(shí)進(jìn)行一次內(nèi)部檢查。各船可根據(jù)具體情況決定檢查和清潔周期。檢查時(shí)請(qǐng)重點(diǎn)關(guān)注掃氣道的止回閥狀況，從主機(jī)廠家反饋的信息知悉，當(dāng)主機(jī)運(yùn)行在低負(fù)荷的某區(qū)域時(shí)，掃氣道上的翻板止回閥會(huì)由于輔助鼓風(fēng)機(jī)的頻繁起停而不停地開關(guān)，通?？擅黠@聽到類似錘擊的聲音，這時(shí)止回閥容易在較短時(shí)間內(nèi)損壞，實(shí)際管理中應(yīng)注意快速越過(guò)該區(qū)域或?qū)⒐娘L(fēng)機(jī)置于手動(dòng)，避免止回閥損壞。清潔掃氣箱或進(jìn)行有關(guān)檢查時(shí)，應(yīng)注意檢查止回閥的狀況，保持其活絡(luò)、密封。

（8）加強(qiáng)對(duì)主機(jī)輔助風(fēng)機(jī)的管理和維護(hù)。主機(jī)減速運(yùn)行后，勢(shì)必面臨著輔助鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的問(wèn)題，正常情況下，主機(jī)減速到40%額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)仍然自動(dòng)停止而不會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，但由于各機(jī)型、運(yùn)行工況的不同而出現(xiàn)了偏差，如果出現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，請(qǐng)將負(fù)荷適當(dāng)上調(diào)，極力避免主機(jī)鼓風(fēng)機(jī)經(jīng)常在自動(dòng)位置時(shí)出現(xiàn)起停的狀況。如主機(jī)長(zhǎng)時(shí)間低于50%額定負(fù)荷運(yùn)行，則應(yīng)將鼓風(fēng)機(jī)置常開（手動(dòng)位置，無(wú)人機(jī)艙船舶此時(shí)應(yīng)恢復(fù)有人值班）。此時(shí)應(yīng)密切關(guān)注輔助鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行電流，一定不能超過(guò)限制電流而長(zhǎng)期保持手動(dòng)常開，因?yàn)檫@樣存在鼓風(fēng)機(jī)葉輪容易發(fā)生故障而導(dǎo)致火災(zāi)。而且由于主機(jī)輔助鼓風(fēng)機(jī)是短時(shí)間工作制，不允許長(zhǎng)期工作，建議各輪在實(shí)行降速航行后及時(shí)申請(qǐng)一套主機(jī)輔助鼓風(fēng)機(jī)的備件，包括馬達(dá)。主機(jī)廠家的服務(wù)信息指出，有的鼓風(fēng)機(jī)法蘭端的軸封漏泄排放孔被塞住，這樣不便及時(shí)發(fā)現(xiàn)軸封泄漏，這對(duì)鼓風(fēng)機(jī)是一個(gè)很大的安全隱患。請(qǐng)各輪注意檢查并保持此排放孔暢通。通常，此處裝配一個(gè)閥門，連接排放管并引到接油槽或油盤中或其他合適的處所中。

（9）每天的加速程序。正常情況下，主機(jī)只要運(yùn)行在40%額定負(fù)荷以上時(shí)，是不需要加負(fù)荷運(yùn)行的，但考慮到透平和廢氣鍋爐的臟污程度，建議主機(jī)每天加速至高負(fù)荷運(yùn)行2 h，上述加速程序尤其在船舶抵達(dá)港口前進(jìn)行，并在此高負(fù)荷下全面檢查主機(jī)工況，以便及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并積極排除。

參考文獻(xiàn)：

［1］朱建元.船舶柴油機(jī)［M］.北京：人民交通出版社，2008：82-133.

DOI：10.16176/j.cnki.21-1284.2016.02.010