船用MAN ME-C 電噴柴油機潤滑油管理分析

劉小四

（安徽交通職業技術學院，安徽合肥 230000）

0 引言

由于傳統柴油機的高排放量不符合當今社會可持續發展與清潔能源的要求，近幾年來航運企業開始大量將電噴柴油機加裝入船舶，使其作為船舶的主要動力輸出，其中MAN ME-C 型柴油機就是應用的典型案例。該類型柴油機的特點之一就是將柴油機系統潤滑油作為動力伺服油源，以實現對柴油機的伺服控制[1]。發揮伺服控制功能的系統潤滑油意味著油質需要達到更高的水準，因此有必要對船用MAN ME-C 電噴柴油機潤滑油管理的進行系統分析。

1 MAN ME-C 電噴柴油機的潤滑油系統

MAN ME-C 電噴柴油機液壓動力供應結構和系統如圖1所示。當前實際應用的ME 型主機中超過95%的數量均應用了這種配置方案，僅在微小細節上存在一定差異。該機型在設計時將占系統潤滑油總量的10%作為伺服油使之進入伺服控制系統，同時在其液壓油系統中配備了一個200 kPa 的低油壓系統，此系統的配備是為了冷卻活塞并為軸承提供相應的潤滑，同時還要負責向液壓動力油系統供液。而在液壓泵（多以機帶液壓泵或電動液壓泵）為其增壓之后，原本的油壓會從200 kPa 上升至20～30 MPa，增壓后獲得的高壓動力油可用于控制汽缸油注油器、排氣閥執行機構、燃油增壓泵及FIVA 閥（一個帶有電磁先導閥的電液式比例節流型換向閥）。

圖1 MAN ME-C 電噴柴油機液壓動力供應結構和系統

結合其理論工況來看，達到這種高壓水平的工作狀態意味著潤滑油油質也必須達到足夠的清潔度標準。為使潤滑油油質達到相應的清潔度，MAN ME-C 電噴柴油機在原有系統潤滑油自清濾器（過濾精度達到50 μm）的基礎上又加裝了一套精細清濾器（過濾精度達到6 μm），使系統潤滑油達到要求的清潔度，避免因潤滑油清潔度不足導致系統部件產生磨損的情況出現。這套精細清濾器在結構上通常包括自清濾器與備用濾器兩個部分，兩者的過濾精度同步達到6 μm，其中自清濾器的絕對過濾精度處于2～5 μm，備用濾器的絕對精度為75 μm[2]。相比自清濾器，備用濾器在顆粒物過濾的效果上更加出色，這也意味著備用濾器的使用損耗較大，需要定期進行更換。

2 實際案例

2.1 案例發生經過

由中船黃埔文沖船廠建造的某應用MAN B&W 5S60MEC 型號主機的散貨輪于2017 年1 月7 日前往加拿大溫哥華的途中，其1300LT 主機的五號缸突發意外導致主機降速，船上工作人員在對主機進行檢視之后進行了FIVA 閥的更換作業，并使整船恢復航行。但在數日之后，3#缸同樣出現因FIVA 閥報警導致降速的情況，此時船上沒有多余備件，只能對3#缸采取封缸運行措施。又過了幾日，2#缸FIVA 閥同樣發生報警，工作人員對2#缸進行復位之后發現，雖然可以繼續工作但時隔幾分鐘就會再次觸發報警，船務組只能安排專門值班人員看守2#缸斷續執行復位作業，并在公司沿岸部門的許可下前往美國火奴魯魯接收備件。在隨后的航行中4#缸出現與3#缸同樣的故障，此時該船主機只有1#與5#兩缸能夠維持正常運轉，3#、4#兩缸封缸，2#缸處于間斷工作狀態。在這種情況下公司安排其他船舶搭載相應備件，追上該散貨輪減速伴行，于天氣狀態良好時向該散貨輪傳遞兩套主機FIVA 備件，并幫助其裝載在3#、4#缸上，使散貨輪的1#、3#、4#、5#缸能夠恢復正常運行。隨后該散貨輪抵達火奴魯魯后歷經20 多天維修，終于在2 月底能夠恢復正常營運[3]。

2.2 案例故障原因分析

主機服務工程師于此散貨輪在火奴魯魯維修期間拆卸原有3#、4#、5#缸更換下的故障FIVA 閥并進行檢視，在FIVA 閥的主閥芯與先導閥芯上均發現了明顯的磨損腐蝕痕跡。通過對當時應用的伺服油進行檢測，猜測導致FIVA 閥腐蝕磨損的主要原因是伺服油管系中殘留的部分污染物從法蘭接口、焊縫等位置進入潤滑油系統，進而導致閥芯磨損腐蝕的情況出現。該猜測在檢測過潤滑油原有自清濾器（過濾精度50 μm）后，發現內部存在的雜質與銹蝕而被充分證實。

而在對主機循環柜進行檢查之后發現，循環柜反頂出現嚴重銹蝕，柜內加溫管也存在較為嚴重的銹跡，而底部的情況雖然較輕，但同樣有銹跡出現。結合檢查結果來看，推斷主機系統內部的潤滑油遭到污染，潤滑油內的污染物是導致FIVA 閥異常磨損的主要原因[4]。在對該散貨輪一年內的運行狀態及停運信息進行調查后，推斷導致其潤滑油污染的原因包括以下兩個：一是此散貨輪在2016 年完工試航結束后，擱置了長達6 個月的時間才得到出航的機會，在對出航前系統潤滑油油樣進行化驗后發現，主機潤滑油含水量達到0.33%、超過0.2%的正常值；二是此散貨輪在故障發生前的一次航行中，由于天氣寒冷船員在斜杠錨泊期間擅自開啟了主機循環柜加熱，然而系統中的加熱盤管存在泄漏問題，導致加熱用的蒸汽進入主機循環油柜，造成主機潤滑油與系統中污染程度進一步惡化，盡管后期船員及時更換了潤滑油，但此時系統已經被污染，部分顆粒雜質的存在與運動磨損了FIVA閥的閥芯及其他相關精密部件，最終導致此次航行故障。

3 船用MAN ME-C 電噴柴油機潤滑油管理策略

潤滑油之于柴油機系統，幾乎等同于血液之于人類，潤滑油的清潔度會對柴油機的工況與使用壽命造成重要影響。上文中出現的案例雖然不具有典型性與普遍性，但同樣會為航運企業造成嚴重的損失，因此這類事故造成的教訓與經驗具有非同尋常的借鑒意義與應用價值。為了使船舶的使用壽命及性能得到可靠保障，實現對船舶航運過程中故障的有效控制，相關工作人員應當重視設備裝船試機、船只試航出廠及使用交船全過程中潤滑油的管理工作，也就是說在船舶柴油機使用的全生命周期均要做好潤滑油的質量管理工作，在最大限度上減少故障出現的可能，保障船舶航行的可靠性與穩定性[5]。結合上述案例來看，船用MAN ME-C 電噴柴油機在應用過程中的潤滑油管理策略可圍繞以下4 個方面內容進行。

3.1 嚴格執行潤滑油取樣化驗操作

潤滑油的取樣化驗操作應當貫穿MAN ME-C 電噴柴油機的整個生命周期。通常情況下單次主機潤滑油化驗周期應持續3～4 個月，其化驗需要保證油樣的真實性與代表性。潤滑油的取樣時機應該選擇在船舶進港之前的運轉過程中，取樣位置則以柴油機潤滑油系統中固定的取樣點為主。此外，取樣容器應選擇專用的取樣瓶，在執行取樣操作前需要放出體積相當于取樣管路中存油兩倍的數量。化驗機構的選擇應以潤滑油生產企業指定的機構為主，取樣的具體時間點包括裝船系泊試驗前后、船舶試航前后以及出廠交船前的各個時間點，其中出廠交船前的潤滑油取樣工作需要得到造船廠、監造組及船只使用單位三方見證下進行，在確保潤滑油化驗合格后才能交船。每次潤滑油取樣化驗報告均應予以備份，且每次化驗后的報告應交由船員組主要負責人與岸基主管，由他們將化驗報告與上一次化驗報告進行核對，對比潤滑油中各類型參數是否出現大的變動，判斷柴油機是否可能存在部件磨損的情況，日常行駛過程中船員也可通過觀察潤滑油的狀態、色澤、味道、觸感以及活塞冷卻箱內的積碳數量等，來判斷潤滑油是否變質。

3.2 做好試航前后的管理工作

新完工的船舶在進行試航之前需要由廠家在所有FIVA 閥前加裝雜質過濾濾芯，此舉的目的是為了預防新系統中的雜質對FIVA 閥內部的精密部件產生磨損作用，試航結束后可拆除過濾濾芯，但需要留下備件在船方有需求的時候（一般是懷疑潤滑油可能存在污染的時候）加以供應。試航完成后長時間空閑處理的新船則需要由船東代表、監造組及船廠方面就船舶保養工作進行有效協商，主要是保養柴油機及整個潤滑油系統，最好形成相應的保養制度與規范來保證監管工作的有效執行。

3.3 認真執行日常管理工作

MAN ME-C 電噴柴油機的日常管理需保證潤滑油分油機的持續分離，分離溫度應當控制在90～95 ℃，分離量選分油機額定分離量的30%～35%。如果出現特殊運行需求，則可根據需求程度適當減少分離量，或是采用兩臺分油機并聯使用的舉措，以獲取更理想的分離效果。即使電噴柴油機停用也需要維持潤滑油分油機的持續運行，嚴禁分油機帶故障運行或是無故停用的情況出現，使用過程中應當密切注意分油機的工況。如果日常工作中工作人員需要進入柴油機內部執行作業，則需要做好人員保護措施，避免對潤滑油系統造成污染，完工后還需進行充分的分離凈化并取樣化驗潤滑油狀態。

3.4 加強系統濾器工況的檢查工作

柴油機系統各濾器工況檢查工作內容包括系統自清濾器的前后壓差與反沖洗頻次。航行期間如果遇到大風浪導致船身晃蕩的情況更需要強化檢查工作。船員在日常工作中應對濾器進行定期的拆卸檢查工作，仔細檢查濾芯的狀態與清潔度。絕對過濾精度75 μm 的備用濾器每個月應轉換應用10 h，以過濾潤滑油中存在的雜質，且每年需要更換一次。

4 結束語

伺服油在柴油機工作過程中發揮了工作介質的作用，因此在柴油機的全生命周期中需要絕對保證伺服油的清潔度，而MAN ME-C 主機本身具有并行使用伺服油系統與主機潤滑油系統的特征，因此更需要對伺服油清潔度實現精細化管理，進而降低設備故障發生的可能，保障船舶的正常運行。