5-5第五节--润滑系统

第五节润滑系统柴油机的润滑油循环系统通常由曲轴箱油强制润滑、曲轴箱油分油净化和废气涡轮增压器润滑等系统组成。柴油机润滑系统的作用是保证供给柴油机动力装置各运动部件的润滑和冷却所需并符合质量要求的润滑油。一、系统的组成1．曲轴箱油系统曲轴箱油强制润滑系统组成形式依柴油机结构不同分为湿油底壳式和干油底壳式滑油系统。1）湿油底壳式滑油系统湿油底壳式滑油系统的滑油存放在柴油机油底壳中，柴油机正常运转时，由其所带滑油泵抽吸油底壳滑油，经滑油冷却器送至各要求润滑部位，润滑后流回油底壳，构成独立的润滑系统。这种滑油系统的特点是组成简单，柴油机自带滑油泵，管路依附在机体上，油底壳存油量少。但该系统的缺点是油底壳中的滑油将经常受到燃烧室漏泄的高温燃气的污染，容易变质，故滑油使用寿命短。这种系统常用于小型柴油机动力装置。2）干油底壳式滑油系统干油底壳式滑油系统的滑油存放在单独设置的滑油循环舱（柜）中。有以下两种形式：（1）单泵系统滑油循环舱（柜）设置于柴油机油底壳之下，滑油泵自其内吸油，经滑油冷却器冷却后送至各润滑部件，润滑后借助重力流回柴油机底部，最后流回滑油循环舱（柜）中。（2）双泵系统该系统有两台滑油泵，其一台具有单泵系统中的吸油和泵送功能；另一台则专门用于抽吸柴油机油底壳中的滑油，将油泵至循环舱（柜）中。该系统的循环舱（柜）与管路布置不受柴油机位置限制，滑油不存于油底壳中，改善了滑油工作条件，延长了使用寿命，但需增加一台滑油泵。在柴油机滑油系统中以单泵干油底壳式滑油系统居多，其特点是储油量大，滑油沉淀与净化处理方便，冷却充分和滑油使用寿命长。但其所占位置较大，管路较为复杂。此种系统适用于大、中型柴油机动力装置。图5-5-1所示为SulzerRTA58-84型低速柴油机润滑系统。这是一种典型的干油底壳式润滑系统。主滑油泵1自循环油柜（图中未示出）吸油，泵送分两路：一路经升压泵4将压力提高到1.6MPa后送入十字头、换向伺服器等处，并经减压阀10减压为0.8MPa送至排气阀液压传动机构；另一路图5-5-1RTA58-84柴油机曲轴箱油强制润滑系统1-主滑油泵；2-冷却器；3-滤器；4-升压泵；5-除气阀；6、7-节流阀；8-排气阀传动机构；9-滤器；10-减压阀；11-最低油位指示器滑油压力为0.3MPa送至主轴承和推力轴承等处。各轴承润滑回油经油底壳流入循环油柜。图5-5-2所示为MAN-B&WMC型柴油机滑油系统。主机下部滑油循环柜中的滑油，由主滑油泵吸入后泵至滑油冷却器。主滑油泵共两台，其中一台备用，多用螺杆泵，工作压力为0.4MPa，最大工作温度为60℃，泵送的最大滑油粘度为400cSt。当柴油机冷油起动时，部分打开主滑油泵旁通阀，以降低电动机功率。主滑油泵前一般设有粗滤器（双联磁性滤器）。滑油经滑油冷却器、温度调节阀和细滤器后分成两路至主机，一路连接法兰U去冷却活塞；另一路通过碟阀和连接法兰R去润滑柴油机主轴承。在该滑油系统中细滤器后连接两台凸轮轴和排气阀滑油加压泵，设计压力为0.3MPa，加压后的工作压力为1.2MPa，连接法兰Y进口供油给排气阀驱动油泵和凸轮轴。滑油日用柜可贮存和补充系统滑油。柴油机曲轴箱通过透气管AR直接通往甲板，透气管内有泄放装置，可将管内的冷凝油流回泄油柜。细滤器工作压力为0.4MPa，过滤细度为50μm。现代船舶多采用反冲式自动清洗滤器，能过滤直径为15~30μm的杂质颗粒。滑油循环柜设在双层底内，其四周都有干隔舱。滑油分油机可使滑油循环柜中滑油循环净化，也可将滑油循环柜内的滑油净化后送至滑油日用柜或去主机暖机。2．曲轴箱油净化系统曲轴箱油净化系统在柴油机运转中可连续对滑油循环柜中的曲轴箱油进行分离净化处理，排除曲轴箱油使用中混入的各种杂质和氧化沉淀物。图5-5-3系某大型柴油机的曲轴箱油净化系统。滑油分油机经污油吸入管2从滑油循环柜中吸入曲轴箱油，经加热器预热后送至分油机进行净化处理，净油重新返回循环柜。滑油中分离出的水分和污渣分别由14和15排出，污渣可由污油泵排出。对直链纯矿物曲轴箱油，其净化速率应能保证在一天内净化油量为循环柜贮油量的2~3倍，对清净型曲轴箱油应为2~5倍为宜。图5-5-2MC型柴油机滑油系统除上述净化措施外，尚可在停港期间把全部滑油泵至滑油处理柜中，再视情况进行有关处理，如预热、沉淀、放水、放残等。处理完毕后再用分油机用允许的小分油量分油并送回循环柜。如需进行水洗法处理，则在滑油分油机入口处加入相当于1~2%滑油量的淡水进行净化。水洗法不仅可洗掉无机酸，而且还能浸湿小颗粒杂质使之便于分离。因某些滑油添加剂也溶于水，故对滑油水洗时，应征得供油厂商的同意。对中、小型柴油机的曲轴箱油，因其油量有限，一般采用全部滑油换新法。3．涡轮增压器润滑系统由于工作条件不同，增压器需使用汽轮机油润滑。其润滑系统通常有两种方式：自身封闭式润滑（不需另设润滑系统）；重力-强制混合循环润滑系统，如图5-5-4所示。在此润滑系统中，设高置式重力透平油柜，由重力油柜向增压器供油，重力油柜上装设低油位警报器和溢油管，当供油中断时，此重力油柜可保证向增压器短时供油并发出警报。在某些老式船舶上，有时增压器润滑系统与柴油机曲轴箱共用一个曲轴箱油润滑系统。4．对曲轴箱油的要求曲轴箱油又称柴油机油或系统油，按使用条件不同有十字头式和筒形活塞式柴油机曲轴箱油两种。在十字头式柴油机中的曲轴箱与气缸是隔开的，曲轴箱油用来润滑轴承冷却活塞，所以曲轴箱油的工作条件比较缓和。其正常消耗率为0.1~0.3g/kWh。对这种油的要求如下：（1）粘度和粘温性能曲轴箱油必须具有适宜的粘度，以保证油膜的建立。由于船用图5-5-4涡轮增压器的重力-强制混合润滑系统1-柴油机；2-涡轮增压器；3-循环油柜；4、5-透平油泵；6-冷却器；7-双联滤器；8-重力油柜；9-透平油贮存柜图5-5-3曲轴箱油净化系统1-滑油循环柜；2-污油吸入管；3-泵；4-加热器；5-分油机；6-净油；7-滑油泵；8-滤器；9-冷却器；10-冷却水出口；11-柴油机；12-冷水；13-工作水箱；14-水出口；15-污油出口；16-污油箱；17-加热管；18-污油泵出口柴油机经常在变工况下工作，环境温度变化也较大，所以要求它能在较宽的温度范围内可靠工作，即具有较好的粘温特性。根据使用经验，这种油的粘度应采用100℃时为11~14mm²/s（相当于SAE30）、粘度指数80~95为宜。（2）抗腐蚀性能抗腐蚀性能对轴瓦有重要意义。抗腐蚀性能差，可能引起轴承合金腐蚀或铅锡和铅铟等镀层剥落。曲轴箱油必须加有抗氧抗腐添加剂。（3）清净分散性具有清净分散性的油品能使炭粒或各种颗粒油泥等分散成微小粒子并悬浮在油中，以便滤掉。防止活塞冷却腔积炭，减少油泥沉积。（4）抗氧化安定性曲轴箱油应具有在较高温度下抗氧化性能（冷却活塞），轴承润滑用曲轴箱油与空气接触机会多易氧化变质，要求抗氧化安定性好。通常应控制滑油温度不超过82℃，以控制氧化速度。（5）其他如抗乳化性能、抗泡沫性能、闪点等等。筒形活塞式柴油机曲轴箱油除了润滑曲轴箱内各轴承外，还要兼作气缸润滑油使用，故其工作条件较十字头式柴油机曲轴箱油恶劣。其正常消耗率为1.07~1.6g/kWh。它除应满足对十字头式柴油机曲轴箱油的全部要求外，还应满足以下要求：（1）高温工作时的清净分散性。在高温下能保证各种沉淀物不粘附在机件上而应悬浮在油中。（2）热氧化安定性好。（3）足够的碱性。要求能中和劣质燃油燃烧后生成的硫酸。一般要求TBN在22~34mgKOH/g。（4）粘度要求高。根据不同使用条件应分别具有相当于SAE20、SAE30、SAE40等级滑油的粘度。综上所述，十字头式和筒形活塞式柴油机由于工作条件不同，曲轴箱油要求的质量等级也不相同，如表5-5-1所示。表5-5-2为中国石油润滑油公司生产的曲轴箱油标准及典型数据。表5-5-1曲轴箱油的质量等级机型使用燃油曲轴箱油TBN粘度等级SAE质量等级API筒形活塞式非增压轻柴油S＜0.35%20、30CA6~8筒形活塞式非增压船用柴油S＞1.0%30CB6~10十字头式燃料油30CB6~10筒形活塞式低增压船用柴油，硫分不限30、40CC9~14筒形活塞式高增压船用柴油，硫分不限30、40CD10~16筒形活塞式高增压燃料油30、40CD22~34我国生产的柴油机油长期以来的代号为HC-8、HC-11、HC-14、HC-18四种规格（H为润滑油类，C为柴油机油，8、11、14、18分别表示在100℃的平均粘度mm²/s）。油中含有多效清净分散剂、抗氧抗腐剂和消泡剂等，其质量等级相当于APICB级，可作为十字头式表5-5-2DCB3030、4030船用中速筒形活塞柴油机油标准及典型数据牌号项目DCB3030DCB4030中国试验方法质量指标典型数据质量指标典型数据运动粘度（100℃），mm²/s10.5~13.512.513.5~16.314.5GB/T265碱值，mgKOH/g不低于30303030GB/T7304粘度指数不小于85888588GB/T1995闪点（开口），℃不低于220238220238GB/T3536倾点，℃不高于-15-18-10-15GB/T3535沉淀物，%不大于0.030.010.030.01GB/T6531水分，%不大于0.050.030.050.03GB/T260硫酸盐灰分，%不小于3.03.63.03.6GB/T2433密度（20℃），Kg/m³报告890报告900GB/T1884液相锈蚀（合成海水）无锈无锈无锈无锈GB/T11143分水性游离水，mL不小于乳化液，mL不小于1.00.51.30.31.00.51.30.3SH/T0619高温氧化和轴瓦腐蚀（L-38）通过通过通过通过SH/T0265135发动机试验（重质燃料法）通过通过通过通过台架试验承载能力（CL-100），级不小于10111011SH/T0306柴油机曲轴箱油（11号）及中间轴承等润滑用。船上的应急设备，如救生艇柴油机、应急发电柴油机、应急消防泵柴油机等可用稠化8号或11号柴油机油。油中已加入降凝和增粘剂，可保证冬季冷车起动和正常运转需要。表5-5-3为国外船用曲轴箱油性能指标。二、滑油系统的主要设备1．滑油泵滑油泵常设有两台，其中一台备用。为保证滑油压力稳定和流动均匀，常采用螺杆式油泵。在泵的吸入端管上一般装有真空表，真空度不超过33.3KPa（250mmHg）。泵的排出管上装有安全阀和调节压力的旁通阀。2．滤器滑油泵的进口端和出口端分别设有粗、细滤器，滤器一般为双联式或多联式。装在进口端的一般为粗滤器（有时还用磁性粗滤器），装在泵出口端的为细滤器，其前后装有压力表。粗滤器按其结构分为网式、片式和吸收式等。网式滤器用金属网制成过滤元件；片式滤器用一系列薄金属片或圆盘组成过滤元件。它们均可拆卸清洗，粗滤器可滤除大于0.07mm的固体颗粒。细滤器可分多孔填料式、吸附式和磁性滤器。多孔填料式的应用最广，其滤芯为厚纸板或棉质；吸附式采用表面活性材料进行过滤，不仅滤除杂质颗粒，而且还可滤除滑油的分解产物。一般细滤器能滤除0.01~0.001mm的杂质和滑油的分解物。目前，在滤器的进出口安装压差继电器来监控滤器的脏污程度并报警。滑油细滤器极易脏堵，人工清洗工作量很大，因而在自动化船上采用自动清洗滤器，不仅节省人力和减少滑油消耗，而且保证了船舶的安全航行。图5-5-5为船上常用的6.33/SK451型自动反冲洗滤器，它是一种可用于过滤滑油和燃油的自动清洗滤器，其过滤元件的清洗是用压缩空气自动反向冲洗，并保证有一个清洗过的滤室作备用。过滤元件是纸滤芯。下面说明其工作过程。1）使用前的检查①控制空气应为清洁和干燥的压力为0.4~0.6MPa的压缩空气；②截止阀111必须灵活有效；③润滑器106必须充满润滑油达上部刻度；④控制箱上的主开关在接通电源后，“PowerOn”灯应发光；⑤检查电气系统，在控制箱上用手按动手动钮“Manual”，一个冲洗循环即开始进行；⑥开足滤器出口阀，然后缓慢打开滤器