大型船舶减速后对动力设备的影响及应对

青岛远洋运输有限公司 任振东



大型船舶减速后对动力设备的影响及应对

青岛远洋运输有限公司 任振东

摘要：针对目前航运市场持续低迷，为节约成本，世界各主流航运公司不得不采取船舶大幅降速的方法省油。而船舶长期低速（低负荷）航行会对其主推进装置动力性能有显著影响，如果不认真采取积极的应对策略，将产生严重后果。结合轮机理论及丰富的实际工作经验，采取案例分析的方法，结合最新船舶动力设备厂家指导文件，理论联系实际，探讨船舶长期大幅减速时对主推进装置各系统效率及性能的影响，尝试提出具体应对措施，供广大海运工作者参考。

关键词：降速；动力设备；扫气不足；低温腐蚀；透平效率

目前航运市场依然低迷，为节约成本，世界主流航运公司大都采用船舶降速方法省油。由于船舶大幅降速后对其动力设备有显著影响，如果不认真采取积极的应对策略，将给船舶动力设备尤其是主机带来很大影响，例如增大船舶机械设备维修保养工作量，这也给我们的机务管理带来了新的课题。

一、案例

某轮主机型号SULZER RTA，是智能型柴油机，功率8 000 kW。为节约燃油，以低速航行（主机输出功率为50%～60%额定功率），在航行的一个月中出现第一缸和第六缸扫气道交替着火三次，伴随着这两个缸排烟温度比其他缸高大约几十摄氏度的现象，尤其还影响了主机进出港，给租家和船东造成了一定的损失。

本轮主机结构分析：该主机六个缸共用一个透平，且该透平位于主机中间部位，扫气总管比其他非智能型柴油机明显偏细，主机在正常速度（主机输出功率为90%额定功率）航行时，扫气压力接近0.3 MPa，扫气压力如此大使得主机每个缸都能获得足够的扫气新风，燃烧良好，这也是主机的设计工况。而在该轮大幅且长时间降速后，主机扫气压力降到不足0.15 MPa，出现了明显的扫气不足现象，尤其是距离主机透平较远的第一和第六缸，扫气效果更差，其新风明显不足，不能排出大部分该缸燃烧后的废气，使得该缸燃烧不良、后燃严重，并造成恶性循环，最终导致该缸扫气道着火。

二、采取的措施

（1）提高清洁扫气道的频率，只要主机停车，就先行清洁主机第一和第六缸扫气道和扫气口，以降低扫气阻力，提高扫气效率。

（2）在租家允许的情况下尽量提速，有时租家为了抢船期或过运河，允许船舶满负荷航行，就要利用这种情况，尽量提高船舶航行速度，使得主机尽量恢复其正常工作状态。

（3）加强对主机燃烧系统部件的检修和保养。加强对主机排气阀、主机油头、VIT机构、高压油泵偶件、高压油泵吸入阀和Puncture Valve的检修频率，由于新风燃烧不足必然不好，该缸油阀和排气阀、透平叶轮脏污较快，如清污不及时，该缸可出现雾化不良和排气阀关闭不严、透平效率

（4）治标更要治本，加大该主机第一和第六缸的扫气能力，为此保持主机鼓风机常开，且在扫气总管内从鼓风机进气口处安装两根管子并直接接到主机第一和第六缸，使得扫气新风直达该两缸处。

采取措施后的效果：该船舶采取以上措施后，收到了良好的效果，扫气道着火的现象基本消除，令人满意。

三、深入探讨：低速航行对船舶动力设备其他部件的影响较为明显

（1）主机应急鼓风机出现故障频率升高，某轮主机在低速航行一段时间后，发现主机应急鼓风机噪音增大，不得不停车检修。一般来说，造船时主机都配有一台或两台鼓风机，在主机短时间低速航行扫气压力不足时使用，因此主机鼓风机严格来说叫做应急鼓风机，它的转子轴承采用机械轴承，也就是我们平时说的滚动轴承，这种轴承最大的缺点是寿命较短，一般8 000～10 000 h就要考虑更换，当然平时维护好的话其使用寿命也可延长 。而如果采用滑动轴承的话，其寿命至少提高两倍。这是因为滑动轴承在高速旋转时高压滑油承担了其受力点，但目前船舶上应急鼓风机还没有采用滑动轴承，这就增大了船员的工作量。

（2）船舶辅助锅炉故障率升高。由于船舶低速航行，废气炉加热面废气温度明显降低，使得压力显著降低，当蒸汽压力降到设定值时，辅助锅炉自动投入使用，有时辅助锅炉要长时间工作，以确保蒸汽压力处于设定值范围内，这样辅助锅炉故障率会明显升高，如油头结炭导致雾化不良、滤器堵塞造成点火失败等，因此辅助锅炉的维护频率就要比以前多很多，尤其是油头、滤器等易发生故障的部件更要高度重视，加以特别照顾。

（3）船舶大幅降低航速，经测算燃油在发动机中的存留时间将是正常航速的两三倍，虽然可一定程度上减少油耗，但延长了船舶航行时间，增大了燃油中的有害物质如硫分对机器的腐蚀，同时由于速度降低，主机主轴承、推力轴承等采用滑动轴承的摩擦副摩擦系数增大从而增加了机器磨损，因此我们必须增加测量这些摩擦副的频率，防止由于磨损加大这些轴承间隙超出极限有可能造成的严重机损。

四、经验教训：采取主动措施积极应对主机降速航行

（1）加强对主机燃烧部件的检修和保养。重视VIT机构的管理。主机负荷降低到60%额定功率及以下时，VIT机构失效，延迟并加长了燃烧过程，最大压力和平均有效压力降低，主机冒黑烟。此时应适当调整VIT齿条，加大喷油提前角。加强燃油管理，避免混油，加强沉淀、分离、净化，提高燃油进机温度，确保黏度计正常使用等，条件许可时最好使用燃油添加剂。［1］

（2）加强对汽缸部件状况的监控。由于燃烧不完全、排烟温度升高等原因，低负荷运行将导致排气阀及缸内大量结炭，运动部件磨损加重。船舶应酌情缩短吊缸、排气阀等的检修周期；定期检查缸套表面、活塞头及活塞环状况，及时检修或更换异常磨损的部件。此外，应适当提高增压空气、活塞冷却液、缸套冷却水等的温度，以改善汽缸的热状态，防止低温腐蚀。

（3）加强对汽缸润滑的调节和管理。根据主机厂家的指导意见，主机降速运行最好使用电子汽缸注油器。轮机长应通过扫气口检查缸套和活塞令的润滑情况，根据检查结果确定汽缸油增减量，确保缸套和活塞令的磨损率正常，避免缸套和活塞令过度磨损、拉缸和咬缸。轮机长要将检查结果、汽缸油增减量及时反馈给船舶主管人员，同时也应特别注意根据说明书的要求对汽缸油量作出调整。

（4）加强对主机透平的检查和维护。每天要根据说明书规定的透平冲洗转速，对主机透平废气涡轮端进行水或固体工质冲洗工作，以保证主机透平应有的增压效果。经常检查排烟总管及透平进气格栅，首次可暂定每半年一次，根据检查结果适当调整检查周期。为了防止增压器过分积污，应结合增压器的状态相应调整。经常换洗压气端空气滤网。三家透平制造商推荐的清洗间隔如下。ABB：主机不低于50%负荷，至少每24～100透平型号所要求的某一转速，至少每100 h一次。还可采取透平屏蔽（切断）。MAN B&W、SULZER的许多机型多配备两部或三部增压器，主机长期低负荷运转时可屏蔽其中的一部，以提高其他增压器的效率，从而提高扫气压力，改善燃烧状况。实践证明，这一做法十分有效，但操作时应严格按说明书的要求进行。

（5）加强对废气锅炉的检查和维护。每天蒸汽吹灰的次数由两次增加到四次，并注意每次吹灰的时间间隔尽可能拉开，吹灰时尽可能保证吹灰时间、提高主机转速和吹灰介质压力以提高吹灰效果。每天将主机转速加到75%额定负荷所对应的转速，并保持运转1 h左右。确保燃烧室部件处于良好的工作状态。同时，利用这个机会对废气炉进行一次吹灰。在轮机日志或单独的记录本中，保持废气炉进、出口温度和前、后压差的连续记录，以此判断废气炉的脏污情况，并以此间接判断主机的燃烧状况，正常航行时不允许有废气炉出口高温报警的情况出现。对废气炉烟面加强检查、水洗。主机低负荷运行后，抵港后要及时检查废气炉烟面积灰情况，根据废气炉的脏污情况决定是否水洗并预估下次水洗时间，确保排烟道畅通。

（6）注意空冷器的状况。确保循环清洗装置完好，缩短空冷器清洗周期，脏污严重时应考虑解体浸泡清洗，保持进出空气压差正常。

（7）加强对主机扫气箱定期检查和清洁，通常不超过1个月清洁一次，最好每航段结束时进行一次内部检查。各船可根据具体情况决定检查和清洁周期。检查时请重点关注扫气道的止回阀状况，从主机厂家反馈的信息知悉，当主机运行在低负荷的某区域时，扫气道上的翻板止回阀会由于辅助鼓风机的频繁起停而不停地开关，通常可明显听到类似锤击的声音，这时止回阀容易在较短时间内损坏，实际管理中应注意快速越过该区域或将鼓风机置于手动，避免止回阀损坏。清洁扫气箱或进行有关检查时，应注意检查止回阀的状况，保持其活络、密封。

（8）加强对主机辅助风机的管理和维护。主机减速运行后，势必面临着辅助鼓风机启动的问题，正常情况下，主机减速到40%额定负荷运行时，鼓风机仍然自动停止而不会自动启动，但由于各机型、运行工况的不同而出现了偏差，如果出现鼓风机启动，请将负荷适当上调，极力避免主机鼓风机经常在自动位置时出现起停的状况。如主机长时间低于50%额定负荷运行，则应将鼓风机置常开（手动位置，无人机舱船舶此时应恢复有人值班）。此时应密切关注辅助鼓风机的运行电流，一定不能超过限制电流而长期保持手动常开，因为这样存在鼓风机叶轮容易发生故障而导致火灾。而且由于主机辅助鼓风机是短时间工作制，不允许长期工作，建议各轮在实行降速航行后及时申请一套主机辅助鼓风机的备件，包括马达。主机厂家的服务信息指出，有的鼓风机法兰端的轴封漏泄排放孔被塞住，这样不便及时发现轴封泄漏，这对鼓风机是一个很大的安全隐患。请各轮注意检查并保持此排放孔畅通。通常，此处装配一个阀门，连接排放管并引到接油槽或油盘中或其他合适的处所中。

（9）每天的加速程序。正常情况下，主机只要运行在40%额定负荷以上时，是不需要加负荷运行的，但考虑到透平和废气锅炉的脏污程度，建议主机每天加速至高负荷运行2 h，上述加速程序尤其在船舶抵达港口前进行，并在此高负荷下全面检查主机工况，以便及早发现问题并积极排除。

参考文献：

［1］朱建元.船舶柴油机［M］.北京：人民交通出版社，2008：82-133.

DOI：10.16176/j.cnki.21-1284.2016.02.010