基于船用輕柴油MGO管理實踐的分析

邵德強

摘 要：近年來，國際社會為防止船舶廢氣污染出臺了多項法規，IMO2020限硫令的實施對于燃油系統的設計、相關設備的選用和低硫油的使用管理帶來了巨大的挑戰。本文以某遠洋物探船低硫油系統設計為基礎，通過MGO管理實踐案例展開分析，指出在實際應用過程中需要面對的管控風險，探討應對措施、解決方法和新技術的可行性，在預防事故、消除隱患方面具有一定的參考價值。

關鍵詞：船舶限硫;MGO;案例;故障;分析

中圖分類號：U677.2 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2020）07-0044-04

1 引言

近年來，隨著航運業迅猛的發展，大功率柴油機船舶不斷增長，排出的有害廢氣嚴重污染了全球大氣環境。國際社會對大氣環境日益關注，2016年10月，海上環境保護委員會第70次會議（MEPC70）確定自2020年1月1日起，在全球海域實行船舶燃油0.5%m/m含硫量上限的規定，推動船舶應用環保的低硫油、天然氣（LNG）、生物燃油等替代燃料。我國也印發了 《船舶大氣污染物排放控制區實施方案》，除實施IMO2020限硫規定外，還確定在長江干線和西江干線內河控制區域使用硫含量不大于0.1% m/m的燃油，以減少對氣候環境影響，改善空氣質量和保障居民健康。國內海事主管部門使用嗅感式監測裝置和快速檢測儀器等高科技手段，不斷加大對船舶尾氣排放和燃油使用情況的監控力度，促使我們進一步提高燃油的管理和使用水平。

根據表1列出的部分水域對燃油硫含量限制的規定，現階段大部分船舶進入MARPOL公約附則VI和EU法令等規定的特別排放控制區（SECA），通過換油操作滿足排放要求，而長期在此水域航行的船舶則需要使用含硫值不超過0.1%m/m超低硫燃油（ULSFO），通常為船用輕柴油（MGO）。

另外，所有 400 總噸及以上的國際航行船舶必須持有滿足要求的“船舶能效管理計劃”（SEEMP），以降低船舶能耗，提高能源利用率，其中最根本和關鍵因素即船舶燃油的管理和使用。船舶事故案例中由于燃油管理和使用不當引起的不在少數，如某輪在4月份航行至黃海中部時，由于燃油管理不善引發的燃油系統堵塞，造成主機故障無法啟動、發電機停車全船失電。

綜上所述，船舶燃油必須符合國際、國家法規要求，有效的管理能夠防止海洋環境污染，節約能源損耗，降低船舶運營成本，減少能耗設備的故障率，保障船舶安全運營和設備的穩定運行。

2 MGO管理實踐案例

MGO是低硫餾分油的一種，是原油通過蒸餾等工藝加工生產出來。低硫餾分油在ISO8217（2017）船用燃油標準中為DM級，有七種規格，即DMX、DMA、DFA、DMZ、DFZ、DMB、DFB，其中DMA規格就是我們所使用的MGO（Marine Gas Oil）。大部分輪機管理人員認為使用MGO更安全、可靠、易于管理，往往忽視了其低粘度、低閃點、低潤滑等特征對船舶設備帶來的不利影響。

本文基于某電推船舶四沖程柴油機使用MGO出現的故障進行分析，表2為柴油機基本參數信息。

2.1燃油系統故障案例

加蓬讓蒂爾港加裝470噸MGO，燃油的主要參數為密度0.8687kg/m?@15℃，粘度3.87mm2/s@40℃，閃點73℃，硫含量2%m/m，傾點-15℃。隨后開往某工區進行二維地震勘探作業，期間燃油濾器壓差頻繁報警。根據統計濾器使用時間15～24小時，造成備件消耗過快，影響設備穩定運行和船舶安全生產。次日對燃油日用柜、沉淀柜清潔后，濾器使用狀況逐漸好轉。

2.2柴油機故障案例

某日23時，4號柴油機排溫溫差報警，1缸排溫較低，6缸排溫持續上升，緊急啟動備用機組并電后停車檢查。燃油供給系統正常，1缸、6缸高壓油泵齒條無卡阻，拆檢噴油器發現，圖1所示1缸噴油器油嘴針閥斷裂咬死，圖2中6缸噴油器彈簧、頂桿磨損，噴嘴處大量結碳，油嘴偶件密封性不良，已遠遠達不到霧化試驗要求。

3 故障分析及對策研究

3.1 燃油系統故障分析

發生故障后通常會根據顏色和氣味判斷油質出現問題，如果油質出現問題或者不可獲得時，船舶應提交燃油不可獲得報告（Fuel Oil Non-Availability Report）。其他指標沒有問題時，一般不以柴油顏色作為判斷使用與否，但是顏色過深的柴油無疑質量不好，應保證顏色指標在3.5以下。根據與上次加油參數對比，此次燃油密度、閃點稍高，顏色較深，分析可能摻入了殘渣油，燃油品質存在一定的瑕疵。但是通過清潔油艙/柜等一系列的操作后，基本上解決了燃油系統臟堵的故障，所以說油質不是首要或者根本問題。

3.1.1 MGO的使用管理

加油前應該將油品參數詳細了解，要根據供應商提供的化驗報告，篩選出我們需要有用的數據。其中密度既是質量指標，又是計量參數，使用中有非常重要的意義。在油品質量控制中，密度反映了油品的輕重，可以粗略判定油品質地、混油情況等。對船用燃油來說，密度越大，高沸點成分越多，膠質瀝青質越多，質量越差。

另外，加油前已將待受油艙駁空，1號～4號燃油艙混油比例都控制在1.2%左右，導致燃油不兼容性產生沉淀物幾率很小。但是沉淀/日用柜中燃油未用盡情況下就轉換其他批次燃油，而且柜中至分油機、柴油機吸口高度都在40cm左右，即使到最低液位進行駁油操作，混油率仍在13%～14%以上。混油比例過高，受機艙溫度影響，兩種品質較大的燃油就在柜中快速發生反應，瀝青質等成分析出，形成的如圖3所示沉淀物造成日用系統堵塞，在日常管理中往往忽視日用/沉淀柜的混用情況是造成設備故障的一大隱患。燃油中瀝青質普遍含量較低，但是在受到溫度影響時也會產生大量難溶解的含碳物質（油膠質、碳青質），接著發生聚沉。如瀝青質過多，易產生嚴重的后燃現象，同時產生大量的積碳。

3.1.2 燃油艙清潔度問題

燃油艙泵吸口距分流板高度約1cm，雖然在設計上避免不同品質燃油的混存問題，進一步降低了艙中混油比例。但是在實踐管理中，油中各相隨溫度、環境變化析出，產生的油泥、機械雜質、石蠟等沉淀物不斷聚積在艙底，經過較低的吸口通過駁運泵首先容易造成燃油輸送系統管路、濾器的堵塞，油泵部件的磨損;其次，一旦進入燃油日用系統，將引發柴油機故障、濾器堵塞，造成其性能下降，圖4所示為燃油艙雜質和沉積物。

做好油艙定期清潔，對保證低硫油凈度有重要作用，另外還需優化燃油艙/柜至分油機和日用系統吸口管路，如圖5所示的高、低位雙吸口結構。日常使用高位吸口，配置直角彎頭和相應液位報警傳感器，在清艙或加油前轉用低位吸口，將燃油駁至接收設施或燃油儲存柜，低位為喇叭口設計并設有標定的分流板以保證其距地面高度。管路的優化設計將更利于減少混油風險和清艙的工作量，保證艙柜中燃油的清潔和單一性。

3.1.3 燃油凈化系統的管理

分油機是燃油凈化系統的關鍵性設備，可以有效去除燃油機械雜質、油泥等，當雜質量過大、過多時給分油機、濾器造成較大負擔，凈化效果下降，還增加其損壞幾率。前期使用燃油比重在0.84 kg/m?@15℃時，分油機使用?73的比重環，但是隨著油泥增多、燃油比重增大，油中雜質無法得到有效的分離凈化，進一步造成燃油濾器的臟堵或更換頻繁。這時需及時調整分油機比重環和工作狀態，應基于發動機的特定燃油消耗量式1計算并減小流量、串聯運行，

對于低硫油中部分催化劑顆粒物分油機也無能為力，需要根據燃油中雜質成分含量合理選用濾器，此機型燃油過濾精度要求為 7～10μm，精度高過濾效果較好但容易造成濾器堵塞，供油量減少或供油中斷，過濾的精度程度與濾器消耗、設備運行情況是矛盾的。在低壓回路燃油供給泵后布置圖5所示的自動反沖洗濾器，可以更好地解決燃油適應狀態。其過濾精度可達到6～10μm，能實時對燃油進行再過濾和反沖洗處理，可把過濾攔截下來的顆粒物定時單獨排出濾器外，解決了顆粒物在沉淀柜和日用柜大量累積的問題，正常情況下4～6個月拆洗一次即可，對柴油機提供保護的同時，大幅度減輕了輪機員維護保養的勞動強度。

3.2 柴油機故障分析

3.2.1 低粘度引發故障

MGO硫含量極低，隨之而來的是粘度低，一般在2～4cSt@40℃，由于柴油機噴射系統主要通過燃油本身進行潤滑，部件表面油膜附著力差，潤滑性不佳。柴油機低負荷運轉，油泵供油量低，1缸噴油器針閥偶件得不到足夠潤滑，發生粘著磨損，最終導致咬死。6缸噴油器故障首先是噴油器彈簧、頂桿部件磨損產生的顆粒物，進入針閥偶件后發生磨粒磨損導致徑向間隙變大，霧化效果變差，噴油提前角增大，長時間的燃燒不良，在油嘴處形成的積碳堵塞噴嘴。

ISO8217-2010E列入了發火質量的測算公式圖，結果表明，在密度一定的情況下，粘度越小，發火質量下降。事實上，燃油溫度升高的同時造成密度不斷變小，內摩擦力的摩擦系數即粘度也不斷減小，滿足不了泵送、噴射等設備使用要求。一方面為了增加凈化效果，需要提高分油機進口溫度，一般不超過40℃;另一方面為了減少油泵泄露、偶件磨損，就需要盡量降低燃油溫度，提高其粘度和潤滑性，這兩點在管理上是矛盾的。此機型配置的板式燃油冷卻器，相比殼管式冷卻器其特點就是傳熱效率高、易于安裝和清洗，設計上由于高溫回油通往冷卻器進油口，使得進機油溫升高，攜帶的雜質會造成油泵等部件的二次磨損，尤其是在海水溫度較高、柴油機低負荷運轉時，冷卻器的使用效果變得更差。

3.2.2 MGO冷卻系統管理

根據本船柴油機使用說明及粘溫曲線圖分析，燃油噴射溫度控制在20℃最佳，粘度可達6cst。本船安裝的低硫油冷媒系統（Chiller Unit）該開而未開，僅僅依靠板式冷卻器遠遠達不到柴油機使用溫度要求。如圖6所示的Chiller Unit實際上就是使用PLC或MPC控制技術的制冷單元，可以實現壓縮機進出口壓力、冷媒溫度以及MGO溫度等參數監控及報警，通過設定冷媒出口溫度來實現MGO溫度的基本恒定，也就使得其年度相對穩定，可大大降低MGO粘度低、潤滑性差所造成的危害。故應做好低硫油冷媒系統的維護管理，保持設備的正常運轉。

4 結束語

實施MGO細化管理是當前船上工作的重中之重，是保證柴油機等關鍵設備穩定運行的基礎。使用MGO還必須注重儲存、駁運、凈化、供給等操作，各環節之間是息息相關的，需要在管理實踐中做好參數分析、經驗總結，針對性的執行預防管控措施。不能按照以往使用高硫油的慣性思維操作，否則會造成燃油浪費和設備故障頻發，增加運營成本和船舶安全隱患。

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