◎ 覃茂瑩 徐　捷　廣西柳州船舶檢驗(yàn)局

柳州航區(qū)船舶動(dòng)力不足原因探析及解決方法

◎ 覃茂瑩 徐捷廣西柳州船舶檢驗(yàn)局

船舶的動(dòng)力系統(tǒng)是船舶的一個(gè)重要組成部分，對(duì)船舶營(yíng)運(yùn)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、安全性等將產(chǎn)生直接的影響。本文針對(duì)柳州航區(qū)營(yíng)運(yùn)船舶動(dòng)力不足的現(xiàn)象，分析影響動(dòng)力不足的幾個(gè)主要因素，并提出相應(yīng)的解決思路。

船舶動(dòng)力不足

在船舶的發(fā)展史上，船舶動(dòng)力的發(fā)展一直緊緊相隨。按照船舶動(dòng)力的發(fā)展劃分，船舶動(dòng)力經(jīng)歷了由舟筏時(shí)代的人力動(dòng)力和帆船時(shí)代的風(fēng)帆風(fēng)力動(dòng)力，到蒸汽工業(yè)革命年代的蒸汽機(jī)動(dòng)力，最后到了目前專業(yè)化、大型化、自動(dòng)化的現(xiàn)代柴油機(jī)動(dòng)力時(shí)代。

船用柴油機(jī)是目前絕大部分船舶的主推進(jìn)動(dòng)力源，柳州航區(qū)所有的營(yíng)運(yùn)船舶動(dòng)力裝置均采用柴油機(jī)。動(dòng)力的不足會(huì)導(dǎo)致主機(jī)功率的下降甚至熄火失去動(dòng)力，航速降低，燃油消耗增加；還會(huì)使主機(jī)冷卻水溫升高，排氣溫度下降，加劇各部件的磨損，縮短主機(jī)的使用壽命以及降低主機(jī)運(yùn)行的可靠性。特別在柳州航區(qū)，船舶動(dòng)力的不足，使得很多船舶無(wú)法逆水正常運(yùn)載回航或者無(wú)法通過(guò)急流灘頭。這就影響了船舶營(yíng)運(yùn)的效率，降低了船舶的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和安全性，對(duì)正常的營(yíng)運(yùn)航行產(chǎn)生了極大的影響。因此，探討柳州航區(qū)內(nèi)船舶動(dòng)力不足的原因，尋找及時(shí)有效的解決方案顯得尤為重要。

1.船舶動(dòng)力不足的原因

1.1柴油主機(jī)故障的因素

動(dòng)力不足故障時(shí)柴油機(jī)最為常見的故障之一，引起柴油機(jī)動(dòng)力不足故障的因素存在很多，幾乎涵蓋了柴油機(jī)所有的機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)。也就是說(shuō)，柴油機(jī)大部分機(jī)構(gòu)或者系統(tǒng)出現(xiàn)問題或者故障，都有可能造成柴油機(jī)動(dòng)力不足。柴油機(jī)動(dòng)力不足的基本原因見表1。

根據(jù)表1所示，柴油機(jī)動(dòng)力不足故障是一個(gè)涉及多方面的問題，但總的來(lái)說(shuō)，柴油機(jī)動(dòng)力不足不外乎：油（包括低壓油路和高壓油路）、氣（包括進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)）、柴油機(jī)本身（如氣缸套磨損、控制系統(tǒng)或者傳感器故障等）這三個(gè)方面的因素。

1.2航區(qū)航道水文條件的因素

柳州航區(qū)位處我國(guó)珠江水系廣西境內(nèi)柳州市附近內(nèi)河航區(qū)，航區(qū)內(nèi)融江匯入柳江并與紅水河匯合后流入黔江，經(jīng)潯江、西江最后進(jìn)入廣東省境內(nèi)河流后匯入出?？凇Ａ莺絽^(qū)自古以來(lái)就是遠(yuǎn)近聞名的魔鬼航道，航道內(nèi)水流湍急，礁石林立，險(xiǎn)灘眾多。在船舶設(shè)計(jì)建造初始，由于未考慮到航區(qū)內(nèi)的惡劣的航道條件因素船舶航行的影響，迫使航區(qū)內(nèi)很多船舶只能空載運(yùn)載時(shí)回航，究其原因，主要是因?yàn)樗囊蛩貙?dǎo)致的動(dòng)力不足。

1.3船舶設(shè)計(jì)建造因素

1.3.1船型選擇不當(dāng)

表1　

船舶設(shè)計(jì)選型是一個(gè)必須考慮各種因素的綜合性問題。船舶設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要步驟是確定船型參數(shù)，就是確定表征船體水線以下部分的一些特征參數(shù)的數(shù)值和幾何形狀。船型參數(shù)的選擇應(yīng)顧及總體布置、工藝結(jié)構(gòu)、快速性、耐波性、穩(wěn)性、航區(qū)和經(jīng)濟(jì)性等諸方面既有聯(lián)系又有矛盾的各種要求?，F(xiàn)有柳州航區(qū)的運(yùn)輸船舶主要的船型參數(shù)的選擇往往依賴于以往的經(jīng)驗(yàn)和借用過(guò)去摸索到的船型參數(shù)規(guī)律，并未考慮船型與實(shí)際航區(qū)特定的通航條件以及船舶預(yù)期的營(yíng)運(yùn)模式。

而船型與船舶航行阻力之間有著密切的聯(lián)系。相同條件下，船型參數(shù)的正確選擇可以減小船舶航行中的阻力，從而有效地保證船舶動(dòng)力供給；而不恰當(dāng)甚至錯(cuò)誤船型參數(shù)的選擇則會(huì)增加船舶航行的阻力，必將會(huì)導(dǎo)致船舶動(dòng)力不足故障的產(chǎn)生，這就影響了船舶營(yíng)運(yùn)的安全，降低了營(yíng)運(yùn)的經(jīng)濟(jì)性和效益。

1.3.2主機(jī)選型不當(dāng)

船舶主動(dòng)力裝置是船舶的心臟，船舶主機(jī)的選擇對(duì)船舶動(dòng)力裝置的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、機(jī)動(dòng)性等將產(chǎn)生直接的影響。由于受到航區(qū)限制及經(jīng)濟(jì)因素的影響，目前柳州航區(qū)船舶的主機(jī)大多數(shù)為中小型高速柴油機(jī)。在船舶圖紙?jiān)O(shè)計(jì)之初，由于缺乏理論依據(jù)和對(duì)實(shí)際航區(qū)各種情況的具體了解，發(fā)現(xiàn)有部分船舶在選用主機(jī)時(shí)，選擇了功率偏小的柴油機(jī)，導(dǎo)致船舶在營(yíng)運(yùn)過(guò)程中動(dòng)力表現(xiàn)不足，滿足不了柳州特定航區(qū)航道的航行，造成營(yíng)運(yùn)成本增加，達(dá)不到預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益。

2.解決方法

根據(jù)以上列舉的三種導(dǎo)致柳州航區(qū)船舶主機(jī)動(dòng)力不足的原因以及分析，針對(duì)性地提出解決的方法，解決動(dòng)力不足的故障。

2.1柴油機(jī)故障的排除

2.1.1進(jìn)、排氣系統(tǒng)故障排除

如確認(rèn)故障是由于進(jìn)、排氣系統(tǒng)造成的，則保證空氣濾芯和中冷器的清潔，暢通進(jìn)、排氣氣路，確保氣路和中冷器的氣密性，檢修測(cè)量進(jìn)、排氣的相應(yīng)傳感器。

2.1.2燃油系統(tǒng)故障排除

如確認(rèn)故障位置為燃油系統(tǒng)，就應(yīng)保證柴油濾清器濾芯的清潔，確保油路的暢通及氣密，回油安全閥和輸出油泵應(yīng)能正常回油和保證燃油的供給；噴油器的柱塞磨損過(guò)大或出油閥密封不嚴(yán)應(yīng)時(shí)地更換，保證油頭和高壓油泵的正常工作；對(duì)于電控系統(tǒng)元件的故障，則應(yīng)測(cè)量診斷后進(jìn)行修復(fù)或者更換。

2.1.3機(jī)械部位故障排除

機(jī)械部位出現(xiàn)故障時(shí)，要保證氣門間隙處于規(guī)定的范圍值內(nèi)，確保氣門、汽缸墊的密閉性；在活塞環(huán)、缸套或者活塞過(guò)度磨損或者到達(dá)使用時(shí)間后應(yīng)該及時(shí)地更換；在氣缸壓縮余量過(guò)大時(shí)，應(yīng)調(diào)整軸瓦或者活塞銷間隙并且適當(dāng)調(diào)整汽缸蓋螺栓的預(yù)緊力矩使其符合說(shuō)明書的規(guī)定范圍值。

2.1.3操作（控制）系統(tǒng)故障排除

對(duì)于操控系統(tǒng)的故障，應(yīng)保證系統(tǒng)中各電子、控制元件的正常工作，如：應(yīng)確保調(diào)速器和調(diào)速機(jī)構(gòu)故障后應(yīng)及時(shí)檢修、調(diào)整，對(duì)于損壞的器件、元件要及時(shí)更換，避免柴油機(jī)的飛車超速、低速熄火或者車令的失效。

當(dāng)然，柴油機(jī)的正常運(yùn)行還需要良好的燃油品質(zhì)、正常的機(jī)油壓力以及避免大功率的軸帶設(shè)備等。

2.2船型和主機(jī)的正確選用

船型的選擇應(yīng)充分考慮珠江水系通航技術(shù)條件、各航段的差異性、干支流的相通性，遵循船型與航道等級(jí)、船閘、升船機(jī)等通航建筑物相匹配，盡可能簡(jiǎn)化尺度系列檔次，兼顧船型優(yōu)選及實(shí)用性，以及與相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、交通運(yùn)輸行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)政策相協(xié)調(diào)等原則，并經(jīng)多種方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化論證研究制定?？梢詤⒄铡吨榻怠叭€”過(guò)閘船舶標(biāo)準(zhǔn)船型主尺度系列》、《珠江水系“三線”過(guò)閘船舶標(biāo)準(zhǔn)船型主尺度系列》和《珠江干線貨運(yùn)船舶船型主尺度系列》（JT/T559-2004）。正確船型參數(shù)的選擇才能保證營(yíng)運(yùn)安全、降低船舶 、提高效率，確保航運(yùn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和提高競(jìng)爭(zhēng)力。

而主機(jī)的選擇應(yīng)滿足船舶最經(jīng)濟(jì)的航運(yùn)模式。即在船舶設(shè)計(jì)時(shí)，船舶主機(jī)能夠保證船舶在有效地營(yíng)運(yùn)狀態(tài)下，滿足一定的經(jīng)濟(jì)航速，并具備一定的動(dòng)力儲(chǔ)備（考慮船舶的營(yíng)運(yùn)條件、狀態(tài)、航區(qū)航道水文條件和安全的因素），使得船舶主機(jī)功率得到最充分有效地利用從而保證船、機(jī)、漿最高效率的配合。主機(jī)功率的確定之時(shí)，在確定排水量及設(shè)計(jì)航速等技術(shù)參數(shù)時(shí)，可采用“海軍系數(shù)法”進(jìn)行估算，即

式中：

D——排水量，t；

C——海軍系數(shù)；

L——船長(zhǎng)，m；

V——航速，m/s；

且，根據(jù)公式：

T=9.55×P/N

式中：

T——輸出扭矩，N/m；

P——功率，kW；

N——轉(zhuǎn)速，r/min；

得知，船舶在經(jīng)濟(jì)航速下需要的特定推進(jìn)力矩時(shí)，主機(jī)功率和額定轉(zhuǎn)速成正比。因此主機(jī)選用時(shí)，應(yīng)選用轉(zhuǎn)速相對(duì)低一些的來(lái)保證動(dòng)力的充沛，而低轉(zhuǎn)速柴油機(jī)相對(duì)高轉(zhuǎn)速柴油機(jī)來(lái)說(shuō)其效率更高，磨損更少，使用壽命更長(zhǎng)，燃油消耗更低。

不僅僅是柳州航區(qū)的運(yùn)輸船舶，在內(nèi)河船舶中，船舶動(dòng)力不足時(shí)普遍存在的現(xiàn)象。動(dòng)力不足的故障影響到了到眾多船舶從業(yè)者的切身利益。船舶表現(xiàn)動(dòng)力不足時(shí)，應(yīng)因地制宜地剖析其產(chǎn)生的原因并切而實(shí)際地盡快排除。在船舶設(shè)計(jì)建造之初，應(yīng)把船舶營(yíng)運(yùn)要求、航區(qū)航道的區(qū)域特性融入設(shè)計(jì)度量中。當(dāng)然，日常的輪機(jī)管理員對(duì)主機(jī)的正確維護(hù)保養(yǎng)，對(duì)避免船舶動(dòng)力不足的故障也是非常重要的環(huán)節(jié)。

［1］于洪亮，黃連忠.船舶動(dòng)力裝置技術(shù)管理［M］.大連海事大學(xué)出版社，2009，9.

［2］母忠林.國(guó)Ⅲ柴油機(jī)故障診斷與典型案例分析［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，2012，5.

［3］藍(lán)富華，張彬.柴油機(jī)技術(shù)問答［M］.中國(guó)石化出版社，2011，10.