集装箱船舶主机的特点和管理要求

大型集装箱船舶主机的特点和管理要求一、概要介绍：本文主要根据自己三年来，通过新青岛（5618TEU）、新赤湾（5668TEU）、新黄埔（4250TEU）三条大型集装箱船舶，从接船开始三个套派期的机舱工作实践的经验和积累的资料，对大型集装箱船舶主机的基本情况进行简单的介绍，做一些设备管理的基本论述（不做深层次的技术探讨）。其中重点是主机各系统的特点及管理、操作和维修保养的要求，如主机的遥控启动、控制系统；燃油、滑油、冷却系统；安全保护和监测系统；各项工作参数和技术数据；以及主机技术状况的评估等。同时对主机及辅助设备常见、多发、较有代表性的故障及处理做一点介绍和评价。鉴于近几年来又有多项国际公约生效，尤其船舶柴油机防污染方面的新规定（MARPOL73/78附则VI），因此对柴油机有关部件的维修保养提出了新的要求，在此有必要进行了解和掌握。二、大型集装箱船舶主机的特点和管理、操作要求（一）主机总体结构和特点中海集团近几年连续建造的三十几条5688TEU和4250TEU的集装箱船舶主机均是选型MAN-B&W12K-90/8K-90（MARK6），由日本三井（MES）/韩国HSD建造。该型号主机是B&W公司目前较为新型、可靠、经济、环保的机型（当然，也可谓是一种关门机型，以后主要研制开发所谓共轨式燃油电喷柴油机）。椐介绍该主机在设计上对废气大气排放的环保方面做了重点强化考虑，而在经济性方面做了一点牺牲。因此满足MARPOL73/78附则VI的规范（主机NOX实际排放值为16.5g/kwh,满足附则VI所规定的NOX17g/kwh）。在主机运行中，肉眼已明显感觉排烟的颜色和数量均与以往的机型不同。该主机总体感觉是汽缸多，缸体大，动力强，耗油惊人（5688TEU配置12缸/900mm缸径，MCO（104RPM）：54720KW，通常使用CSO（100RPM）时油耗约220吨/天；4250TEU配置8缸/900mm缸径，MCO（104RPM）：36540KW，通常使用CSO（100RPM）时油耗约147吨/天）。在船、机、桨的匹配上感觉设计余量留足，满载吃水保持CSO（100RPM）动力输出仍有一定的的储备功率。有较强的抗风浪能力。主机在结构和配置上的特点主要有以下几点：AA：冲程/缸径比并不大，仅2.56。较有些长冲程和超长冲程比较，不具“优势”。BB：活塞头至第一道活塞环的距离拉大了，以降低第一道活塞环的温度，提高其抗磨性能和密封性能。CC：活塞的第一道环加厚4.5mm，搭口改成重叠式，环表面增加了6道深度为5.0mm的泄压槽，提高了环的密封性，同时又降低了环的“负载”。DD：缸套口部增设了内径小于缸套（??897.8mm）的清洁环，减少了活塞头侧面的积碳，加强了燃烧室的燃气节流密封。EE：缸套冷却进行了较大幅度的缩减，仅在缸套上部设有冷却腔室，中下部没有冷却，呈自由状态。FF：喷油嘴头部进行了改进，外观成平头，更有利于避免油头滴漏。GG：相当一部分船舶主机排气阀杆的密封由原来的气封改为油封。在排气阀顶部加装了注油泵，利用排气阀液压驱动滑油向排气阀阀杆的密封处注入微量润滑油，以此来完成排气阀阀杆密封处的排气密封和密封件的润滑。HH：主机安保和控制系统选用KONGSBERGAUTOCHIEF4。这是一套专为B&W主机气动遥控系统设计的、较为经典的电控主机安保和调速器系统。II：各缸高压油泵配置了柱塞提升停油装置，使单缸停油（停缸）操作非常简单（这是选配装置）。JJ：汽缸油注油器均设有LCD机构（能够根据主机负荷变化自动进行增加汽缸油注油量的调节）。其中一小部分船舶主机汽缸油注油器选用ALPHA“共轨电喷”注油器，汽缸油量的自动控制、喷油定时、汽缸油的注入方式等均有较大改善，从而能提高汽缸油的润滑效率，取得一定的经济效益。KK：每四个缸配置一台大型的ABBTPL-85增压器和每台主机配备3台辅助风机（12缸机3台增压器3台辅助风机/8缸机2台增压器3台辅助风机）（二）主机各主要系统的特点和管理、操作要点。1、启动、控制系统；主机的启动、控制、调速系统使由KONGSBERG（NORCONTRL）AUTOCHIEF4的电子调速器DGS8800e和B&W主机气动遥控系统组成的电子-气动操纵系统。这套较为经典的系统在B&W主机上被广泛采用。系统的特点主要有：（1）电子调速器的执行器（ACTUATOR）是001型电动执行器（Electricactuator）。（2）12K-90主机的调速器上增加了CCO（CYLINDERCUTOUT）操作项目，取代了原先的FUELSETPOINT。CCO机构主要用于主机低负荷时可以由12缸连续工作改为6个缸（1、2、3#和10、11、12#）与另外6个缸（4、5、6、7、8、9#）交替运行，每2分钟自动切换一次，从而提高汽缸在低负荷下的喷油量及喷油量的均匀度，保证主机燃烧正常，运转稳定。在气动控制系统中增设了两个电磁阀，分别控制6个缸的高压油泵“停油阀”（PUNCTUREVALVE）。CCO工作时两个电磁阀每两分钟交替得电、失电，达到了6个缸交替喷油运行的目的。（3）主机的VIT系统是由调速器进行电子控制的。调速器根据主机正车运行参数和设定数据将指令输给VIT执行机构的I/P装置（电-气转换），然后输出气动压力信号控制高压油泵的VIT齿条，实现VIT功能。主机倒车运行和机旁应急操纵时分别由两个调压阀事先调定其VIT的设定压力（一次调定，一般不必变化）。（4）主机各缸增加了高压油泵提升装置的气动控制机构。高压油泵提升时只要在慢车时操纵提升手柄，两个汽缸先后动作，将高压油泵提升到凸轮基圆上方，使高压油泵停止工作（停油）。放下时最好在停车时盘车操纵。当然在不方便时，主机运行在30RPM同样能平稳的将高压油泵放下，投入正常工作。（5）主机启动空气分配器采用盘型内、外凸轮的一体结构。正车使用外凸轮，倒车使用内凸轮，结构简单，维护方便。（12缸机在凸轮轴两端设有两个空气分配器，一个分配器分管6个缸）（6）气动控制系统还通过一个切换阀向汽缸油注油器的LCD机构提供气源，使LCD机构正常工作。当需要进行LCD设定调整时须关闭气源。系统的管理操作：（1）DGS8800e调速器系统在管理上主要是常规检查、核对参数设定。如常用的REGULATOR-OPCODE1中的转矩燃油限制参数（63-69）；扫气压力燃油限制参数（70-75）；汽缸油注油器LCD设定参数（83-86）；VIT功能参数（87-98）；执行器参数（76-81）等。注：调速器的所有参数出厂时已由服务商设定，没有特殊情况不要随意调定。（2）调速器的有些试验功能可以在参考说明书的基础上进行必要的检查试验。（3）测速探头的清洁，间隙测量，安装紧固。（4）调速器的有些功能应该使用，同时检查其效果，如FUELCONSTANT、ROUGHSEA、CCO等。以及对LCD功能的监控、调整。对主机进入加速程序时的起点转速和减速程序的终点转速的检查、监控、核实。（5）气动控制系统的气源管理举足轻重。要保证供给气动系统工作的7BAR的压缩空气压力稳定、供气充足、洁净干燥。要监控控制空气干燥器的工作状况，系统内要检查放残，滤器要定期清洁检查……主机控制空气的气源设有两套，一套是主机自带的减压站，由30BAR压缩空气减压，过滤后供主机使用。另一套是来自机舱的7BAR控制空气，经过控制空气干燥器后分两路（控制空气和安全空气）供主机气动控制系统使用。我们应该常用后一气源。（6）系统除漏清洁是永恒的主题，也是管理的重点。系统大的漏泄会造成操纵失误、控制失灵。（7）机械联结部位检查、加油、活络是日常管理项目，同样不可掉以轻心。系统出现过的故障（未必常见）：调速器控制单元故障：主机电子调速器集控部分的数/模转换板故障，集控室控制失灵。曾出现港内机动操作时主机设定转速突然跌至18RPM和突然升至100RPM的失控局面。调速器的有关设定参数与出厂报告有偏差，须核实修正（主要是新船保修期间）。调速器输出与主机油门总杆的统调未调好，主机不能加速至100RPM。须重新统调（主要是新船保修期间）。主机供油系统的VIT控制、调节机构的I/P装置故障，VIT调节失灵。调速器与主机油门总杆间的机械连杆的球型铰接部位变形脱落，造成主机突然失控，只能转机旁应急操作。气动遥控系统的控制空气漏泄。系统除漏是个永恒的主题。控制空气气源中的控制空气干燥器工作不正常、自动排泄故障、排水不畅等。2、燃油、润滑、冷却系统；燃油系统：主机的燃油系统是一套典型的B&W机型的燃油系统。由集油总管、供给泵、循环泵、流量计、加热器、自清滤器、黏度计、相关管系阀件等组成。系统特点主要有：主机停车或低转速运行时与100RPM运行时的燃油供给量的差值较大，引起燃油压力变化较大（尤其5688TEU）。主机振动较大，容易引起主机缸头燃油管系的内、外漏泄，甚至有管系断裂的记录。主机的燃油喷油器尽管已经做了防止滴漏的改进，但油头的轻微滴漏现象仍然存在。系统的管理操作：（1）根据主机停车或低转速运行时与100RPM运行时的燃油供给量的差值较大，引起燃油压力变化较大的特点，应对系统中的各个调压阀、安全阀、背压阀进行认真的统调，使其主机在低转速时燃油压力并不太高（至少安全阀不动作），在高转速时燃油压力处于工作范围。（2）监控自清滤器的工作状态，反冲清洗时的动作，每天的冲洗次数等，以保证主机运转时燃油的压力和清洁度。定期视情拆洗滤芯。旁通备用滤器应定期使用检查。（3）系统管系的除漏和震动强烈部位的加固。（4）燃油黏度计、流量计应始终投入使用，按要求进行操作、维护。（5）系统长期使用FO.，停车时保持循环泵的运转和黏度计的使用。黏度可以适当提高到20-25CST（主机运转时黏度控制在10-15CST）。系统常见的故障（1）自清滤器时有故障：定时自动冲洗动作不来；压差变大时不能及时冲洗；冲洗阀漏泄跑油；气源压力不正常；电气控制系统故障等。多要进行手动冲洗解决。自清滤器泄放管系中的止回阀故障，泄放管系有阻。（2）黏度计工作不稳定，探头（超声波型）须清洁。黏度计故障，黏度控制失灵，只能改用温度控制。（3）系统中的安全阀、调压阀等有故障或缺陷，系统压力统调困难。（4）燃油供给泵、循环泵轴封漏油。（5）燃油加温困难，蒸汽加温系统有故障。润滑系统：主机的滑油系统同样是一套典型的B&W机型的滑油系统。由循环油柜、深井离心式主滑油泵、凸轮油泵、板式滑油冷却器、BOLL反冲自清滤器、相关管系阀件等组成。滑油系统向整台主机的主轴承、十字头轴承、连杆轴承、活塞冷却系统、链条箱等各个运动件（运动机构）供油润滑、冷却、防腐，以及增压器轴承的润滑和冷却。同时通过凸轮油泵向凸轮轴系统供油润滑和向排气阀液压驱动泵供油驱动排气阀。汽缸润滑是一套独立的润滑系统。传统的机械式注油器润滑系统主要由汽缸油柜、汽缸油注油器，缸套注油咀，管系以及LCD控制气源。系统由凸轮轴通过链轮驱动。ALPHA“共轨电喷”式汽缸润滑系统由汽缸油柜、汽缸油动力泵站（提供40-50BAR的汽缸油压力）、ALPHA汽缸油注油器，缸套喷油咀以及MCU（主控制单元）、BCU（备用控制单元）、SBU（配电板单元）、安全报警系统、曲轴定时编码器、备用PICKUP定时探头、集控室控制面板（HMI）等组成。系统的特点主要有：（1）主机的大型化，滑油润滑系统的容量也相当大。12缸主机滑油泵排量达到1275M3/H。滑油滤器采用两个容量640M3/H的大型BOLL反冲自清滤器并联安装。（2）冷却器采用热交换容量/体积比大的板式冷却器。12缸主机采用两个大型板式冷却器，有足够的冷却容量（设计上可能留出了太多的余量）。（3）增压器轴承润滑采用主机滑油系统油进行强力润滑（ABBTPL-85增压器轴承内置式滑动布司轴承）。增压器顶部设有一个滑油储存罐，以供机舱跳电时能够持续向增压器供油（试验表明主滑油泵停泵后能维持供油25-30分钟）。（4）凸轮滑油取自主滑油系统，凸轮轴滑油增压泵的实际排出压力并非是与主滑油压力的叠加。凸轮轴滑油压力往往仅略高于主滑