低速航行如何確保主機安全

山東海運股份有限公司 孟慶泉 徐峰

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

低速航行常見問題

實踐證明，大多數(shù)主機部件不做任何改變，可以在25%至30%額定負荷下穩(wěn)定運行，但長期運轉(zhuǎn)會影響主機工況，因此需要在管理上采取一定措施，確保機器能夠正常運行。如果主機長期運行在25%額定負荷以下，甚至在10%額定負荷以下，則需要對某些部件進行改造，否則可能會造成主機工況迅速惡化甚至造成機件損壞。主機低負荷運轉(zhuǎn)時可能遇到的問題通常表現(xiàn)為：

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

2、 主機氣缸潤滑情況變壞；

3、 主機輔助鼓風機出現(xiàn)故障；

4、 主機軸承潤滑不良,磨損量增大；

5、 主機低溫腐蝕；

6、 主機掃氣箱止回閥損壞；

7、 氣缸下部掃氣室油渣增加，掃氣箱著火。

8、由于主機長期低負荷運轉(zhuǎn)使運動部件磨損加劇，維修保養(yǎng)周期縮短，增加維修費用和備件費用。

問題原因剖析

1、燃燒質(zhì)量降低造成主機燃燒室部件、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，每個工作循環(huán)的注油量少，使得噴油霧化質(zhì)量變差；同時，由于負荷小，遠離廢氣渦輪增壓器的最佳工作點，效率會大幅度降低，增壓壓力低，從而導致燃燒不充分；低負荷運轉(zhuǎn)時，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、主機排出背壓加大增壓器效率進一步降低，使得主機工況逐漸惡化。

2、主機氣缸過度潤滑：對于機械式汽缸油注油器，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，主機低負荷運轉(zhuǎn)時的注油量會超出該負荷下的需要量，這樣會顯著增加主機燃燒室部件的積炭，增加運動件的磨損。對于ALPHA電子汽缸油注油器，當主機負荷大于25%額定負荷時，汽缸油的注油率隨負荷減小而減小；但在主機負荷小于25%額定負荷時，注油率不隨負荷減小而減少，這時汽缸油的注油量會偏大。

3、主機輔助鼓風機故障：當主機低于40%額定負荷運轉(zhuǎn)時，輔助鼓風機可能長期運轉(zhuǎn)，如果保養(yǎng)檢查不及時，會使泄放孔堵塞，從而造成馬達軸和軸封磨損。如果輔助鼓風機長期在接近停止運轉(zhuǎn)的主機負荷下運轉(zhuǎn)，輔助鼓風機馬達工作電流會較大，當主機負荷變化時還可能造成頻繁啟動，容易造成鼓風機馬達繞組因過熱而燒壞。

4、軸承潤滑問題：由于轉(zhuǎn)速低，軸承動力潤滑油膜建立相對困難，油膜容易被破壞，在低轉(zhuǎn)速下軸瓦的應(yīng)力點也會發(fā)生變化,容易在油楔邊沿可能產(chǎn)生疲勞破壞。

5、低溫腐蝕問題：由于低負荷運轉(zhuǎn)時氣缸平均溫度會較低，如果掃氣溫度控制不好，會產(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：低負荷運轉(zhuǎn)時，由于掃氣壓力低，活塞運行中會產(chǎn)生壓力波，可能造成掃氣箱止回閥頻繁開關(guān)，容易使止回閥損壞。

7、由于低轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時未燃燒的碳粒增加，且氣缸漏泄加重，加上過量潤滑，導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，容易出現(xiàn)掃氣箱著火事故。

8、由于長期低負荷運轉(zhuǎn)造成燃燒不良，產(chǎn)生積碳，同時由于轉(zhuǎn)速降低，運動件相對運動速度降低，氣缸潤滑條件惡化，使活塞、活塞環(huán)和缸套的磨損加劇，軸瓦和軸的磨損也會變大，使得保養(yǎng)周期縮短維修費用增加。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，也會造成機件的壽命縮短。

正常運轉(zhuǎn)的建議措施

主機在45%額定負荷以上運轉(zhuǎn)時，針對船舶柴油機低負荷運轉(zhuǎn)時可能出現(xiàn)的上述問題，根據(jù)我們多年的工作經(jīng)驗及相關(guān)理論，建議采取以下方面的應(yīng)對措施：考慮選擇合適的經(jīng)濟航速，盡量使主機長期運轉(zhuǎn)在45%額定負荷以上，這種負荷下廢氣量能夠使主機渦輪增壓器正常運轉(zhuǎn)，主機輔助鼓風機不會啟動，而且能夠保證輔助鍋爐有足夠的廢氣量來產(chǎn)生船舶需要的蒸汽，不必要使輔鍋爐點火運行，以免產(chǎn)生額外的鍋爐油耗。在這種情況下，主機不需要采取特別措施，只是簡單地采取如下運轉(zhuǎn)管理措施就可保證主機正常工作：

1、適當減少汽缸油注油量，防止過度潤滑；定期進行掃氣箱污油取樣化驗，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、 每天保證主機在設(shè)計工況下運轉(zhuǎn)1-2小時，沖洗增壓器和廢氣爐，防止煙灰沉積；

4、 增加主機和增壓器的參數(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，如壓差過大，應(yīng)及時清潔；

5、 增加主機掃氣口的檢查次數(shù)和清潔次數(shù)；

6、 大風浪天航行，主機轉(zhuǎn)速和負荷劇烈變化時，采取措施防止主機輔助鼓風機頻繁啟動。

主機在30%額定負荷以下運轉(zhuǎn)時，當主機長期運轉(zhuǎn)在30%額定負荷以下時，除了采取上述常規(guī)措施外，還應(yīng)采取如下措施：

1、經(jīng)常檢查輔助鼓風機的運轉(zhuǎn)狀況，尤其是檢查泄放孔有沒有堵塞，定期檢修輔助鼓風機，防止主機輔助鼓風機頻繁啟動。

2、氣缸潤滑：對ALPHA電子注油器，可以使用直徑小的活塞或減小柱塞行程，對機械式注油器可以根據(jù)掃氣口檢查結(jié)果適當調(diào)小注油量。為保證潤滑注油率不能太小，汽缸油的剩余堿值就會偏大，尤其是20%負荷以下時，為減少積碳產(chǎn)生又能保證良好的潤滑，考慮采用低堿值汽缸油；因為如果汽缸油注油率過大，汽缸油的剩余堿值會偏大，在燃燒室內(nèi)和排氣通道內(nèi)會增加堅硬的白色沉積物，會加速運動件的磨損率，如果注油率過低不利于氣缸良好潤滑。

3、改善燃燒質(zhì)量：對于有兩臺以上增壓器的主機，可以考慮切除一臺增壓器，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，增加主機低負荷時的掃氣壓力；改進噴油器噴油嘴的設(shè)計，比如更換直徑較小的噴油嘴，改善霧化質(zhì)量；適當調(diào)整噴油提前角，減少后燃的發(fā)生。可以考慮在連桿大端增加墊片，提高壓縮比；如果長期在低負荷下運轉(zhuǎn)還可以考慮更換增壓器改變主機最佳工況匹配點，提高主機整體效率；

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

5、到港后打開廢氣鍋爐道門進行檢查，防止煙灰過量沉積，煙灰燃燒，造成鍋爐管局部過熱而燒毀。

6、經(jīng)常進行主機掃氣口檢查和掃氣道清潔，尤其注意檢查清潔止回閥有無裂紋，開關(guān)是否靈活。

主機在低負荷運轉(zhuǎn)時，工況會發(fā)生改變，只要采取合理措施就能有效避免主機發(fā)生故障，保證主機正常運轉(zhuǎn)。同時，在不改變機件的情況下，船東應(yīng)盡量采取保持主機在40%額定負荷以上運轉(zhuǎn)的策略，同時給船舶合理的指導，加強管理，避免因降速航行而對主機產(chǎn)生不良影響。

驗船師手記

近期檢驗船舶時發(fā)現(xiàn)很多船舶的斜撐未按規(guī)定施工。對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，第二十五條對船員的保護。

《1966 年國際載重線公約》雖未明確對欄桿加斜撐做出要求，但是早在LL47Rev.1 1980 的IACS 統(tǒng)一解釋對此有相關(guān)的內(nèi)容：LL47 Rev.1 1980 即是對66 載重線公約的解釋，因此按照此統(tǒng)一解釋，對于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。驗船師應(yīng)確認船舶是否能夠符合公約對其的要求，避免給船舶的航行安全留下隱患。