燃油系统供油单元的配置研究

宋 忠 娟

（上海京荣船舶设计有限公司，上海 200032）

0 引 言

燃油系统是柴油机重要的动力系统之一。上世纪 70年代以来，由于油价的大幅上涨，燃油费用的支出，几乎要占船舶营运成本的50%左右，所以船舶柴油机燃用重油（低质燃油）已成为一项普遍采用的技术。当前，不仅船用低速柴油机燃用重油，而且越来越多的中速柴油机（用作主机和发电机组）也都燃用重油[1]。

近年来，为了节省营运成本，京荣船舶公司设计的各类大中型船舶，均选择燃用重油的发电机组，有的还把原来已定的高速发电机组也改为燃用重油的中速机组。同时，随着石油炼制工艺的不断发展，低质燃油的品质在逐年下降，这对柴油机燃油系统提出了更为苛刻的要求。由于主辅机均燃用重油，所以在燃油系统中如何合理配置供油单元，以满足船舶航行中主辅柴油机不同的工况要求，并便于操作管理，确保主辅机的运行安全，显然是很重要的。本文仅就系统设计中有关供油单元配置方式的构想作一探讨。

1 主辅机共用一套供油单元

船东为降低船舶建造成本，要求主辅机共用一套燃油供油单元。对下列情况作了考虑：

1.1 共用一套标准配置供油单元的条件

1)主机和发电机组应燃用相同粘度的重油[2]和轻油；

2)燃油的进机压力应相近；

3)主机和发电机组的功率不宜相差太多，否则有可能产生“抢油”现象，极端情况下发电机组甚至会吸不到油；

4)船舶航行过程中，主辅机轻重油转换必须按操作程序同步进行。

1.2 对工况差异采取的措施

有的运行工况下，主辅机不可能同时换油，而且发电机组还有一些不同于主机的要求和特点，它们的使用工况差异表现在：

1)船舶进出港时主机需由重油转换为轻油，而发电机组仍在正常运行；

2)船在停泊时发电机组仍在运行，燃用重油，而主机在离码头出港时需先燃用轻油再转换重油；

3)当一台运行中的发电机组燃用重油，另一台机组需投入运行，起动时要燃用轻油；

4)主机燃用重油时，如遇发电机组负荷过低，需立即由重油转换为轻油；

5)瘫船起动时，必须有一台发电机组的轻油输送泵由应急电源起动供油；

6)有的发电柴油机不带燃油泵，冷机起动时只靠油柜重力，不能满足进机油压的要求等。

鉴于以上各种运行工况，通常只选用一套标配供油单元是很难满足的，因而在某散货船的燃油系统设计中，除了选用一套主辅机共用的标配供油单元，还在系统中另行增设了调压阀组、主机柴油泵、发电机组柴油泵（其中一台接应急电源）等，并在柴油日用柜增加了加热盘管，基本满足了主辅机在船舶航行中对各种工况的使用要求。

1.3 满足特定要求的措施

有的船舶为了省油，停泊时不烧燃油锅炉，要求供油单元使用电/蒸汽（热油）两用加热器；也有为了防止轻油回油温度过高，致使燃油进机黏度过低（低于 2cst/50℃），造成喷油泵和喷油器的拉伤和咬死，要求在回油管路上增设冷却器；还有为了提高燃油的净化质量，减少出渣量，提高燃油利用率，改善柴油机燃烧性能和延长使用寿命，要求增设均质机等，所有这些都可在共用的一套供油单元中配装。

2 存在的问题

通过试航交船，关于主辅机共用一套供油单元的设计，虽能满足船舶航行中的常规使用要求，但在进出港和靠离码头以及航行途中，另一发电机组需投入运行等工况时，换油过程必须对轻、重油的温度范围分别控制，其温升速度、流量配比、负荷变化、控制程序等如何做到先后有序、平稳协调、安全可靠，还有一些问题需解决。

1)众所周知，轻重油转换的基本原则是要防止温度突变，以避免喷油泵柱塞的卡紧或咬死。而从主、辅机共用一套供油单元的设计中看到，在船舶进港时，发电机组仍通过供油单元燃用重油，而主机要由重油转换为轻油，此时，要分别调控进入主机的轻重油管路和回油管路上的相关阀附件和控制设备，其转换速度、调节范围、调控程序等，很大程度上，往往取决于操作人员的经验和熟练程度，不能确保喷油设备不受温度突变的影响。

2)当船舶航行时，主机和一台发电机组通过供油单元燃用重油，而另一台发电机组需投入运行，此时进机的轻油温度应加热到 50～70℃左右比较适宜，以保持轻油的润滑能力，而此时轻油也只能直接从日用柴油柜供给，柜中虽增设了加热盘管，但轻油的温升速度，轻重油转换时的流量、油温和燃油进机粘度等也都是由操作人员手动调控，易出差错，有可能影响机件寿命，甚至造成一些本可避免的事故。有的船上日用柴油柜未设加热盘管，则更易造成进机油温的突变，这是不允许的。

3)当主辅机同时供油时，供油单元出口油压正常，但回油都在一根回油管内，会有背压，影响燃油循环，主辅机的用油温度和粘度也不易控制得很好，而且有可能出现供油压力不平稳现象。

4)也有船东根据其所选用的柴油发电机的性能，为了便于维修保养，延长机组的使用寿命，要求燃用的油料低于主机的重油黏度。如 32000dwt双舷侧散货船，该船主机燃用380cst/50℃重油，而发电机组燃用的是由380cst/50℃重油和0号柴油按一定配比混合成的120cst/50℃重油，这就必须在燃油系统内配置一套发电机组专用的混油装置，使主辅机无法共用一套单元，必须各用一套单元。

3 结 语

综上所述，随着越来越多发电机组都燃用重油，在燃油系统设计中，主辅机是共用一套供油单元还是各用一套？第2节中提及的一些运行工况均有可能遇到，并从上述分析中可以看出，即使用一套供油单元再加上必要的补充设计，还是难于确保主辅机安全可靠的运行，而且有些工况的操作调控很是繁琐，轻重油转换相当麻烦，稍有不慎，易出差错，引发事故。所以，对主辅机均燃用重油的大、中型船舶，我们认为只要机舱内有足够的空间，还是各用一套的好。这样的配置，初投资看起来稍高，但会延长设备的维修保养周期，减少机件的损坏，尤其是2套供油单元和主辅机一一对应，更便于操作管理，灵活方便，从全局来看，经济性更好。尤其是对主辅机遇到的各种运行工况能全覆盖，可保证船舶航行的安全可靠，这也是最为重要的。所以公司近期设计的几型船舶，均选用了主辅机各用一套供油单元的配置。

[1]孙培延. 船舶柴油机[M]. 大连：大连海事大学出版社，2002.

[2]中国船舶工业总公司. 船舶设计实用手册（轮机分册）[M]. 北京：国防工业出版社，1999.