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本文同時(shí)發(fā)表在大連海事大學(xué)《世界海運(yùn)》2016年7月第39卷，總第253期， 轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。 MAN B&W ME-C 系列船用電噴柴油機(jī)從2003年面世至今，以其優(yōu)良的性能、更經(jīng)濟(jì)的油耗、低排放、易于操作等特點(diǎn)，得到市場(chǎng)的高度認(rèn)可。但是，和所有其他產(chǎn)品一樣，該系列船用柴油機(jī)也有不完美的地方，使用或管理不當(dāng)仍然會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題。本文通過(guò)MAN B&W服務(wù)工程師實(shí)船收集的案例，分析ME-C/B 電噴柴油機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題，并總結(jié)使用者和管理者在日常工作中應(yīng)該注意的要點(diǎn)。 由于MC主機(jī)比較普及（1982年引入市場(chǎng)），很多用戶還是覺(jué)得MC 機(jī)械式噴油系統(tǒng)的主機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易操作和維護(hù)，實(shí)際上ME電噴柴油機(jī)比MC更簡(jiǎn)單，更容易操作。認(rèn)為MC 簡(jiǎn)單，主要是因?yàn)檩啓C(jī)人員大多對(duì)它比較熟悉。相比MC，ME引入了更多的電子控制系統(tǒng)和智能化控制軟件，而90%的機(jī)械部件和傳統(tǒng)MC主機(jī)是一樣的，事實(shí)上，增加的電子控制系統(tǒng)和智能軟件能夠?qū)啓C(jī)人員進(jìn)行故障分析和診斷提供更多的幫助和相關(guān)信息。既然ME電噴主機(jī)是在MC主機(jī)的基礎(chǔ)上升級(jí)改進(jìn)而來(lái)的（見(jiàn)圖1和圖2），這里僅針對(duì)最常見(jiàn)的并且是由于ME設(shè)計(jì)改變而帶來(lái)的“新”問(wèn)題進(jìn)行分析，主要從機(jī)和電（控制）兩大方面來(lái)列舉和分析其常見(jiàn)問(wèn)題。 關(guān)于MC主機(jī)的機(jī)械故障，相信有經(jīng)驗(yàn)的輪機(jī)管理人員已經(jīng)耳熟能詳，而ME主機(jī)的機(jī)械故障也大同小異，其中最常見(jiàn)的故障包括缸套低溫腐蝕、高壓油泵柱塞積碳、排氣閥行程不正常等。由于ME系列同時(shí)引入了200-300 Bar 的伺服油系統(tǒng)，本文對(duì)其帶來(lái)的問(wèn)題也一并作簡(jiǎn)單介紹。 1.缸套低溫腐蝕 缸套低溫腐蝕已經(jīng)不是什么新的課題，但傳統(tǒng)MC主機(jī)卻沒(méi)有像ME主機(jī)這么明顯和普遍。如果將現(xiàn)在的ME主機(jī)的爆壓、行程和轉(zhuǎn)速與傳統(tǒng)MC主機(jī)對(duì)比一下，就能夠清楚為什么ME主機(jī)的缸套低溫腐蝕比MC主機(jī)嚴(yán)重。與MC相比，ME主機(jī)行程更長(zhǎng)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速更低、爆壓更高，直接后果就是燃?xì)庠跉飧桌锿Ａ魰r(shí)間更長(zhǎng)，燃燒室形成的硫酸蒸汽隨著活塞下行溫度降低，最終接近三氧化硫的露點(diǎn)，從而在缸套上形成硫酸液體，造成低溫腐蝕。在沖程更長(zhǎng)的G型機(jī)上，缸套低溫腐蝕現(xiàn)象尤為明顯。這是不斷追求主機(jī)高功率和高效率帶來(lái)的負(fù)面影響。但是，與其更低的油耗相比，ME主機(jī)的這些缺點(diǎn)已然可以被接受，同時(shí)設(shè)計(jì)廠家也在不斷地從設(shè)計(jì)和制造方面來(lái)改進(jìn)和完善。那么，作為使用和管理者，能夠從哪些方面來(lái)盡量降低低溫腐蝕帶來(lái)的影響呢？從強(qiáng)酸形成的機(jī)理來(lái)看，我們可以從這幾個(gè)方面入手： （1）提高缸套高溫冷卻淡水出口溫度 很多輪機(jī)員還習(xí)慣于過(guò)去的MC主機(jī)的管理理念，把缸套冷卻水的出口溫度控制在80多度，然而對(duì)ME主機(jī)來(lái)說(shuō)，這是完全錯(cuò)誤的做法?，F(xiàn)在新的G型和S型ME主機(jī)建議缸套冷卻水的溫度在88-92 攝氏度之間。為了更好地控制缸套冷卻水溫度，設(shè)計(jì)者將缸套冷卻水的溫度控制設(shè)計(jì)在主機(jī)的控制系統(tǒng)軟件里，有主機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)主機(jī)負(fù)荷來(lái)自動(dòng)調(diào)整缸套冷卻水溫度，我們稱它LDCL（Load Dependent CylinderLiner Cooling Water System）。如果當(dāng)前使用的機(jī)器沒(méi)有這套系統(tǒng)，可以重新加裝LDHT（Load Dependent HighTemperature Cooling Water System），原理和LDCL 是一樣的，或者改裝缸套冷卻水的控制管系—JBB （Jacket Cooling Water By Pass Basic）。作為主機(jī)的設(shè)計(jì)廠家，MAN Diesel & Turbo 也已經(jīng)在某些機(jī)型上推出新的缸套（RDL，RatingDependent Liner），針對(duì)每一臺(tái)機(jī)器的功率和負(fù)荷要求，設(shè)計(jì)出相對(duì)應(yīng)的缸套單獨(dú)用于此臺(tái)主機(jī)。同時(shí)，在很多新的G型機(jī)上已經(jīng)應(yīng)用兩排汽缸油注油點(diǎn)，即MC機(jī)型只有在活塞四分之一沖程處有一排注油點(diǎn)，而新的ME機(jī)在活塞八分之一沖程處增加了一排注油點(diǎn)。同時(shí)，MARK II電子注油器可以更加精細(xì)地控制汽缸油，不再是單純的開(kāi)關(guān)量控制，把燃油的控制理念引入到汽缸油控制。 （2）提高汽缸油的總堿值（TBN，TotalBase Number） MAN在其服務(wù)通函SL2014-587中明確指出，對(duì)于MARK 8.2以后的機(jī)型，燃燒含硫量大于1.5%的重油時(shí)，需要使用TBN100的汽缸油，同時(shí)注油因子（ACC Factor）最大值已經(jīng)從原來(lái)的0.34 增加到了0.4。船舶公司還可以根據(jù)自己每條船的實(shí)際情況，進(jìn)行為期連續(xù)144小時(shí)的汽缸油用量掃測(cè)（Sweep Test），來(lái)找到對(duì)應(yīng)每一缸的最合適的注油因子。這種方法能夠準(zhǔn)確地找到適合單缸的汽缸油注油量。SL2014-587中推薦的只是一個(gè)范圍，這個(gè)范圍需要覆蓋所有使用電子注油器的MAN B&W低速主機(jī)，但是每臺(tái)主機(jī)的使用情況各有不同，所以，用掃測(cè)是找到適當(dāng)注油因子的最佳手段。SL2014-587中有詳細(xì)的掃測(cè)步驟和描述 （3）提高掃氣口檢查的頻率 盡量做到每個(gè)航次都進(jìn)行掃氣口檢查，并且以圖片報(bào)告的形式發(fā)給公司或者專業(yè)的服務(wù)廠家。一份完整的掃氣口檢查報(bào)告或者缸套狀態(tài)報(bào)告至少包括如下照片和信息：掃氣總管的總體照片，活塞環(huán)天地間隙，活塞環(huán)GL-GROOVE 深度（如果有），缸套表面照片（不同位置，掃氣口附近、掃氣口上部到汽缸注油嘴，以及汽缸注油嘴以上部分），活塞裙，活塞環(huán)，活塞頭，活塞桿，掃氣箱下部放殘結(jié)垢狀態(tài)，風(fēng)機(jī)的單向閥，汽水分離器，汽水分離器放殘管系布置，汽缸油的TBN，燃油含硫量，注油因子，各缸注油量，缸套冷卻水的出口溫度，上一個(gè)航次信息（從哪里到哪里），上個(gè)航次的主機(jī)負(fù)荷工況點(diǎn)，MOP（Main Operating Panel）里面的FQA設(shè)定值，SDA和HFO 分析化驗(yàn)報(bào)告，以及汽缸油24小時(shí)的使用量。SDA化驗(yàn)的殘余TBN推薦控制在15-55，鐵的含量控制在200ppm以下，200ppm對(duì)應(yīng)的缸套磨損率是0.10mm/1000h。船東公司可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)均衡汽缸油的消耗量和缸套磨損率，來(lái)選擇最經(jīng)濟(jì)的注油量。當(dāng)然，如果船上有VAK/LDM（LinerDiameter Measurement，缸套測(cè)量工具）的話，還可以在不拆缸蓋的情況下進(jìn)行缸套測(cè)量，那樣最佳。目前很多船上能快速檢測(cè)掃氣箱放殘的TBN以及鐵的含量，如果航次比較長(zhǎng)的話，可以以此作為調(diào)整汽缸油的依據(jù)，同時(shí)注意保持記錄的完整性。現(xiàn)在不都流行大數(shù)據(jù)嘛，這個(gè)在船上實(shí)際上最有用了。 2.高壓油泵噴油柱塞積碳 眾所周知，MC主機(jī)的高壓油泵靠旋轉(zhuǎn)噴油柱塞改變噴油始終點(diǎn)來(lái)改變噴油量，噴油柱塞的行程無(wú)論在主機(jī)任何負(fù)荷下都是最大的，并且是一樣的。但是ME主機(jī)高壓油泵的噴油柱塞行程可以直接由FIVA（Fuel Injection Valve Actuation）控制，也就是說(shuō)它的行程是和單缸的油門刻度成正比例的，是可以變化的，并且柱塞不會(huì)旋轉(zhuǎn)。所以，在目前流行降負(fù)荷運(yùn)行的情況下，主機(jī)長(zhǎng)時(shí)間在部分負(fù)荷下運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致噴油柱塞的行程永遠(yuǎn)只會(huì)是最大行程的一小部分，也就是說(shuō)，一直在使用噴油柱塞最上面的一小段，大部分的噴油柱塞根本就沒(méi)有機(jī)會(huì)到泵蓋中。漸漸的，未被使用到的噴油柱塞下部就開(kāi)始積碳，而當(dāng)需要增加負(fù)荷時(shí)，噴油柱塞行程加大，有積碳的柱塞部分進(jìn)入泵蓋，就容易導(dǎo)致柱塞卡死在泵蓋中，回不到原位，最終導(dǎo)致單缸自動(dòng)停油。MC和ME高壓油泵的設(shè)計(jì)對(duì)比見(jiàn)圖3，圖4為ME 主機(jī)高壓油泵部件。圖5是一條實(shí)船的照片，該輪低負(fù)荷運(yùn)行6000多小時(shí)，開(kāi)行前試主機(jī)，6個(gè)缸有4個(gè)缸不發(fā)火，經(jīng)檢查噴油柱塞全部卡死，而且很嚴(yán)重。 對(duì)于這種問(wèn)題，用戶可以：
那么，如何確定柱塞已經(jīng)卡死？對(duì)于ME-C主機(jī)很好判斷，一旦卡死，MOP會(huì)報(bào)警，即顯示“FuelPlunger didn’t returned”，在主機(jī)停機(jī)狀態(tài)下，去對(duì)應(yīng)報(bào)警的那一缸的高壓油泵上把泵蓋中間的反旋螺絲打開(kāi)，用一根鐵絲就可以去量柱塞在哪個(gè)位置。為了確認(rèn)，可以量另外一個(gè)沒(méi)有報(bào)警的缸，進(jìn)行對(duì)比。正常情況，停機(jī)狀態(tài)下柱塞在最低的位置，如果卡死，柱塞可能在中間，或者最高的位置。圖 6示出了高壓油泵頂部的反旋螺絲的位置，紅色圓圈中即為上文提到的反旋螺絲。 Fig 6: 高壓油泵頂部的反旋螺絲的位置 3.排氣閥行程不正常（關(guān)閉/開(kāi)啟行程過(guò)?。?/span> 相信大部分的ME主機(jī)都有過(guò)“Exhaust Valve Stroke Two Low” 這個(gè)報(bào)警，并且會(huì)引起主機(jī)自動(dòng)降速，這個(gè)報(bào)警不光涉及排氣閥本身，還和控制排氣閥的CCU（Cylinder Control Unit）、FIVA以及反饋探頭有關(guān)系。在這里我們只討論與機(jī)械部分有關(guān)的原因，與控制相關(guān)的電氣原因?qū)⒃诤竺娼榻B控制系統(tǒng)常見(jiàn)問(wèn)題的時(shí)候再進(jìn)行探討。從圖 7 可以看出，MC和ME主機(jī)在實(shí)現(xiàn)排氣閥開(kāi)關(guān)的原理上是一樣的，都是通過(guò)液壓頂桿里的系統(tǒng)油頂開(kāi)排氣閥，靠空氣彈簧關(guān)閉。只是用來(lái)驅(qū)動(dòng)排氣閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的介質(zhì)變了，MC主機(jī)用排氣凸輪，ME主機(jī)用200-300Bar的伺服液壓油。因?yàn)闆](méi)有排氣凸輪，所以，ME主機(jī)排氣閥的定時(shí)就只能通過(guò)排氣閥的位置傳感器來(lái)檢測(cè)其開(kāi)關(guān)位置和行程，當(dāng)出現(xiàn)故障的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)前文所說(shuō)的報(bào)警。MC主機(jī)也會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題，只是沒(méi)有報(bào)警而已，需要輪機(jī)員或者工程師根據(jù)主機(jī)工況先行判斷是否出問(wèn)題，再去找原因，更為復(fù)雜。ME主機(jī)的這個(gè)報(bào)警直接告訴你出現(xiàn)了什么問(wèn)題，輪機(jī)員只需要去分析故障，查明原因，解決問(wèn)題就可以了。同時(shí)在ME主機(jī)的MOP中的Alarm Infor里已經(jīng)把所有有關(guān)的可能原因羅列出來(lái)，輪機(jī)員只需要一個(gè)個(gè)去印證就可以找出原因。 “Exhaust ValveStroke Low” 這個(gè)報(bào)警在排氣閥沒(méi)有全開(kāi)或者沒(méi)有全關(guān)都會(huì)出現(xiàn)，如果單純從機(jī)械方面下手去找原因，可以從下面幾個(gè)方面著手：
Fig 8: 排氣閥和排氣閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)部件結(jié)構(gòu)圖 4.采用高壓伺服油系統(tǒng)帶來(lái)的問(wèn)題 在MAN Diesel &Turbo 2012年出版的服務(wù)經(jīng)驗(yàn)中提到過(guò)有一條船的ME主機(jī)高壓油泵（俗稱“油頭”）頻繁損壞的故障，MAN以最快的速度從總部哥本哈根派出四位工程師跟船航行解決問(wèn)題，才有了那篇寶貴的服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，并且以后再也沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)類似的問(wèn)題。這篇服務(wù)經(jīng)驗(yàn)在MAN Diesel & Turbo 的官方網(wǎng)站有免費(fèi)下載。 ME電噴主機(jī)為了保證在任何負(fù)荷/轉(zhuǎn)速下良好的燃油霧化和經(jīng)濟(jì)排放性能，用200-300Bar 伺服油來(lái)驅(qū)動(dòng)高壓油泵產(chǎn)生700-1000Bar的噴油壓力。噴油定時(shí)和噴油量都是通過(guò)主機(jī)控制系統(tǒng)中的參數(shù)來(lái)控制。這些參數(shù)都是在主機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)和試航的時(shí)候進(jìn)行最終調(diào)整，如果在這個(gè)過(guò)程中對(duì)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，就會(huì)導(dǎo)致同一類事故頻繁發(fā)生，并且故障現(xiàn)象一模一樣。這個(gè)時(shí)候輪機(jī)員或者船東需要立即聯(lián)系造機(jī)廠或者設(shè)計(jì)廠商參與調(diào)查，不要一味通過(guò)更換備件試圖解決問(wèn)題。圖10 是油頭故障的各種事故照片采集。這類故障的表現(xiàn)，有時(shí)會(huì)先出現(xiàn)油頭固定螺栓斷裂，再出現(xiàn)油頭和缸蓋結(jié)合面裂紋，油頭內(nèi)部部件斷裂損壞，甚至還會(huì)出現(xiàn)缸蓋裂紋，等等。另外，輪機(jī)員在進(jìn)行維修保養(yǎng)的時(shí)候，一定要按照說(shuō)明書要求的上緊扭矩來(lái)緊固所有的固定螺栓，往往小的細(xì)節(jié)最后會(huì)釀成大禍。
受篇幅所限，本文只針對(duì)ME電噴主機(jī)機(jī)械方面的常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行分析，對(duì)于控制系統(tǒng)的常見(jiàn)問(wèn)題和管理要點(diǎn)，將在下篇介紹。 《世界海運(yùn)》（World Shipping），著名航運(yùn)雜志，1978年10月創(chuàng)刊。主要在中國(guó)大陸地區(qū)發(fā)行，香港和臺(tái)灣地區(qū)有少量訂戶。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)出版物號(hào)ISSN 1006-7728，國(guó)內(nèi)統(tǒng)一連續(xù)出版物號(hào)CN 21-1284/U，郵發(fā)代號(hào)：8-32，由交通運(yùn)輸部主管、大連海事大學(xué)主辦，國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行。該刊辦刊宗旨：交流海運(yùn)信息，傳播海運(yùn)知識(shí)，服務(wù)海運(yùn)發(fā)展。主要欄目包括航運(yùn)經(jīng)濟(jì)與管理、航海技術(shù)、船舶機(jī)電技術(shù)、海事管理、海事公約與法規(guī)動(dòng)態(tài)、海商法評(píng)論、航海手記等。[1] 是國(guó)內(nèi)發(fā)行量最大的航運(yùn)科技類雜志。刊載內(nèi)容一部分為學(xué)術(shù)性文章，更多則是知名專家撰寫的討論航運(yùn)市場(chǎng)、管理和技術(shù)的實(shí)務(wù)性文章。國(guó)內(nèi)航運(yùn)界比較知名的專家吳兆麟、吳恒、東昉、初北平等經(jīng)常在該刊發(fā)表文章。 （ 來(lái)源于中國(guó)知網(wǎng)） 攻城師.愚蠢的地球人.楊永東 2016年6月1日 （祝大家兒童節(jié)快樂(lè)） 新加坡 |
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來(lái)自： 王老軌的資料 > 《航運(yùn)技術(shù)》
