大型船舶減速后對動力設備的影響及應對

青島遠洋運輸有限公司 任振東

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大型船舶減速后對動力設備的影響及應對

青島遠洋運輸有限公司 任振東

摘要：針對目前航運市場持續低迷，為節約成本，世界各主流航運公司不得不采取船舶大幅降速的方法省油。而船舶長期低速（低負荷）航行會對其主推進裝置動力性能有顯著影響，如果不認真采取積極的應對策略，將產生嚴重后果。結合輪機理論及豐富的實際工作經驗，采取案例分析的方法，結合最新船舶動力設備廠家指導文件，理論聯系實際，探討船舶長期大幅減速時對主推進裝置各系統效率及性能的影響，嘗試提出具體應對措施，供廣大海運工作者參考。

關鍵詞：降速；動力設備；掃氣不足；低溫腐蝕；透平效率

目前航運市場依然低迷，為節約成本，世界主流航運公司大都采用船舶降速方法省油。由于船舶大幅降速后對其動力設備有顯著影響，如果不認真采取積極的應對策略，將給船舶動力設備尤其是主機帶來很大影響，例如增大船舶機械設備維修保養工作量，這也給我們的機務管理帶來了新的課題。

一、案例

某輪主機型號SULZER RTA，是智能型柴油機，功率8 000 kW。為節約燃油，以低速航行（主機輸出功率為50%～60%額定功率），在航行的一個月中出現第一缸和第六缸掃氣道交替著火三次，伴隨著這兩個缸排煙溫度比其他缸高大約幾十攝氏度的現象，尤其還影響了主機進出港，給租家和船東造成了一定的損失。

本輪主機結構分析：該主機六個缸共用一個透平，且該透平位于主機中間部位，掃氣總管比其他非智能型柴油機明顯偏細，主機在正常速度（主機輸出功率為90%額定功率）航行時，掃氣壓力接近0.3 MPa，掃氣壓力如此大使得主機每個缸都能獲得足夠的掃氣新風，燃燒良好，這也是主機的設計工況。而在該輪大幅且長時間降速后，主機掃氣壓力降到不足0.15 MPa，出現了明顯的掃氣不足現象，尤其是距離主機透平較遠的第一和第六缸，掃氣效果更差，其新風明顯不足，不能排出大部分該缸燃燒后的廢氣，使得該缸燃燒不良、后燃嚴重，并造成惡性循環，最終導致該缸掃氣道著火。

二、采取的措施

（1）提高清潔掃氣道的頻率，只要主機停車，就先行清潔主機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，有時租家為了搶船期或過運河，允許船舶滿負荷航行，就要利用這種情況，盡量提高船舶航行速度，使得主機盡量恢復其正常工作狀態。

（3）加強對主機燃燒系統部件的檢修和保養。加強對主機排氣閥、主機油頭、VIT機構、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，該缸可出現霧化不良和排氣閥關閉不嚴、透平效率

（4）治標更要治本，加大該主機第一和第六缸的掃氣能力，為此保持主機鼓風機常開，且在掃氣總管內從鼓風機進氣口處安裝兩根管子并直接接到主機第一和第六缸，使得掃氣新風直達該兩缸處。

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，掃氣道著火的現象基本消除，令人滿意。

三、深入探討：低速航行對船舶動力設備其他部件的影響較為明顯

（1）主機應急鼓風機出現故障頻率升高，某輪主機在低速航行一段時間后，發現主機應急鼓風機噪音增大，不得不停車檢修。一般來說，造船時主機都配有一臺或兩臺鼓風機，在主機短時間低速航行掃氣壓力不足時使用，因此主機鼓風機嚴格來說叫做應急鼓風機，它的轉子軸承采用機械軸承，也就是我們平時說的滾動軸承，這種軸承最大的缺點是壽命較短，一般8 000～10 000 h就要考慮更換，當然平時維護好的話其使用壽命也可延長 。而如果采用滑動軸承的話，其壽命至少提高兩倍。這是因為滑動軸承在高速旋轉時高壓滑油承擔了其受力點，但目前船舶上應急鼓風機還沒有采用滑動軸承，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，當蒸汽壓力降到設定值時，輔助鍋爐自動投入使用，有時輔助鍋爐要長時間工作，以確保蒸汽壓力處于設定值范圍內，這樣輔助鍋爐故障率會明顯升高，如油頭結炭導致霧化不良、濾器堵塞造成點火失敗等，因此輔助鍋爐的維護頻率就要比以前多很多，尤其是油頭、濾器等易發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，經測算燃油在發動機中的存留時間將是正常航速的兩三倍，雖然可一定程度上減少油耗，但延長了船舶航行時間，增大了燃油中的有害物質如硫分對機器的腐蝕，同時由于速度降低，主機主軸承、推力軸承等采用滑動軸承的摩擦副摩擦系數增大從而增加了機器磨損，因此我們必須增加測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重機損。

四、經驗教訓：采取主動措施積極應對主機降速航行

（1）加強對主機燃燒部件的檢修和保養。重視VIT機構的管理。主機負荷降低到60%額定功率及以下時，VIT機構失效，延遲并加長了燃燒過程，最大壓力和平均有效壓力降低，主機冒黑煙。此時應適當調整VIT齒條，加大噴油提前角。加強燃油管理，避免混油，加強沉淀、分離、凈化，提高燃油進機溫度，確保黏度計正常使用等，條件許可時最好使用燃油添加劑。［1］

（2）加強對汽缸部件狀況的監控。由于燃燒不完全、排煙溫度升高等原因，低負荷運行將導致排氣閥及缸內大量結炭，運動部件磨損加重。船舶應酌情縮短吊缸、排氣閥等的檢修周期；定期檢查缸套表面、活塞頭及活塞環狀況，及時檢修或更換異常磨損的部件。此外，應適當提高增壓空氣、活塞冷卻液、缸套冷卻水等的溫度，以改善汽缸的熱狀態，防止低溫腐蝕。

（3）加強對汽缸潤滑的調節和管理。根據主機廠家的指導意見，主機降速運行最好使用電子汽缸注油器。輪機長應通過掃氣口檢查缸套和活塞令的潤滑情況，根據檢查結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度磨損、拉缸和咬缸。輪機長要將檢查結果、汽缸油增減量及時反饋給船舶主管人員，同時也應特別注意根據說明書的要求對汽缸油量作出調整。

（4）加強對主機透平的檢查和維護。每天要根據說明書規定的透平沖洗轉速，對主機透平廢氣渦輪端進行水或固體工質沖洗工作，以保證主機透平應有的增壓效果。經常檢查排煙總管及透平進氣格柵，首次可暫定每半年一次，根據檢查結果適當調整檢查周期。為了防止增壓器過分積污，應結合增壓器的狀態相應調整。經常換洗壓氣端空氣濾網。三家透平制造商推薦的清洗間隔如下。ABB：主機不低于50%負荷，至少每24～100透平型號所要求的某一轉速，至少每100 h一次。還可采取透平屏蔽（切斷）。MAN B&W、SULZER的許多機型多配備兩部或三部增壓器，主機長期低負荷運轉時可屏蔽其中的一部，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。實踐證明，這一做法十分有效，但操作時應嚴格按說明書的要求進行。

（5）加強對廢氣鍋爐的檢查和維護。每天蒸汽吹灰的次數由兩次增加到四次，并注意每次吹灰的時間間隔盡可能拉開，吹灰時盡可能保證吹灰時間、提高主機轉速和吹灰介質壓力以提高吹灰效果。每天將主機轉速加到75%額定負荷所對應的轉速，并保持運轉1 h左右。確保燃燒室部件處于良好的工作狀態。同時，利用這個機會對廢氣爐進行一次吹灰。在輪機日志或單獨的記錄本中，保持廢氣爐進、出口溫度和前、后壓差的連續記錄，以此判斷廢氣爐的臟污情況，并以此間接判斷主機的燃燒狀況，正常航行時不允許有廢氣爐出口高溫報警的情況出現。對廢氣爐煙面加強檢查、水洗。主機低負荷運行后，抵港后要及時檢查廢氣爐煙面積灰情況，根據廢氣爐的臟污情況決定是否水洗并預估下次水洗時間，確保排煙道暢通。

（6）注意空冷器的狀況。確保循環清洗裝置完好，縮短空冷器清洗周期，臟污嚴重時應考慮解體浸泡清洗，保持進出空氣壓差正常。

（7）加強對主機掃氣箱定期檢查和清潔，通常不超過1個月清潔一次，最好每航段結束時進行一次內部檢查。各船可根據具體情況決定檢查和清潔周期。檢查時請重點關注掃氣道的止回閥狀況，從主機廠家反饋的信息知悉，當主機運行在低負荷的某區域時，掃氣道上的翻板止回閥會由于輔助鼓風機的頻繁起停而不停地開關，通常可明顯聽到類似錘擊的聲音，這時止回閥容易在較短時間內損壞，實際管理中應注意快速越過該區域或將鼓風機置于手動，避免止回閥損壞。清潔掃氣箱或進行有關檢查時，應注意檢查止回閥的狀況，保持其活絡、密封。

（8）加強對主機輔助風機的管理和維護。主機減速運行后，勢必面臨著輔助鼓風機啟動的問題，正常情況下，主機減速到40%額定負荷運行時，鼓風機仍然自動停止而不會自動啟動，但由于各機型、運行工況的不同而出現了偏差，如果出現鼓風機啟動，請將負荷適當上調，極力避免主機鼓風機經常在自動位置時出現起停的狀況。如主機長時間低于50%額定負荷運行，則應將鼓風機置常開（手動位置，無人機艙船舶此時應恢復有人值班）。此時應密切關注輔助鼓風機的運行電流，一定不能超過限制電流而長期保持手動常開，因為這樣存在鼓風機葉輪容易發生故障而導致火災。而且由于主機輔助鼓風機是短時間工作制，不允許長期工作，建議各輪在實行降速航行后及時申請一套主機輔助鼓風機的備件，包括馬達。主機廠家的服務信息指出，有的鼓風機法蘭端的軸封漏泄排放孔被塞住，這樣不便及時發現軸封泄漏，這對鼓風機是一個很大的安全隱患。請各輪注意檢查并保持此排放孔暢通。通常，此處裝配一個閥門，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，主機只要運行在40%額定負荷以上時，是不需要加負荷運行的，但考慮到透平和廢氣鍋爐的臟污程度，建議主機每天加速至高負荷運行2 h，上述加速程序尤其在船舶抵達港口前進行，并在此高負荷下全面檢查主機工況，以便及早發現問題并積極排除。

參考文獻：

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

DOI：10.16176/j.cnki.21-1284.2016.02.010