周中平

摘要：目前，大型集裝箱船舶配備了大功率副機(jī)。根據(jù)集裝箱船的特點(diǎn)，需隨時(shí)確保副機(jī)正常投入使用，因此，副機(jī)冷卻水系統(tǒng)的預(yù)熱工作顯得尤為重要，過低的暖缸溫度會造成系統(tǒng)滑油粘度大，使得副機(jī)各運(yùn)動(dòng)部件不但得不到有效的潤滑效果，還會增加發(fā)動(dòng)機(jī)的阻力和磨損，同時(shí)過低的冷卻水溫度還會造成各運(yùn)行部件冷熱度不一致，磨損腐蝕嚴(yán)重，甚至可能會造成機(jī)損事故。本文針對副機(jī)缸套水預(yù)熱系統(tǒng)無法正常使用的問題，從設(shè)計(jì)、原理、使用和管理上分析了系統(tǒng)暖缸無法達(dá)到說明書要求的原因，并總結(jié)出了一些實(shí)船管理經(jīng)驗(yàn)，希望對管理同類型船舶副機(jī)有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：發(fā)電原動(dòng)機(jī) 暖缸 冷卻水

0引言

某公司大型集裝箱船舶配有四臺副機(jī)，一臺CME-MAN6L27/38，功率1 980kW和三臺CME-MAN9L27/38，功率2 970kW。額定轉(zhuǎn)速為720RPM，生產(chǎn)廠家：ZHENG JIANG CME CO， LTD。自2014年9月該船出廠以來，柴油發(fā)電機(jī)暖缸溫度一直無法達(dá)到說明書要求的55℃以上，在停車狀態(tài)下，暖缸水進(jìn)機(jī)壓力2.5-2.8bar，缸套水溫度只能保持在40℃～45℃，滑油溫度也只有40℃～45℃，甚至更低，并且隨著機(jī)艙環(huán)境溫度變化而發(fā)生高低變化。副機(jī)總是處于冷車起動(dòng)狀態(tài)，造成滑油壓力偏高，滑油濾器壓差偏大，壓損紙質(zhì)濾器和安全濾芯的情況時(shí)有發(fā)生。

1 副機(jī)冷卻水系統(tǒng)

副機(jī)暖缸單元設(shè)定溫度為70℃，三組電加熱投入工作，只能加熱到50℃，廠家也一直沒能解決這一問題。針對這種情況，分析、究其原因并尋求解決辦法。

1.1 副機(jī)冷卻水系統(tǒng)布置

船舶日常狀態(tài)使用一臺副機(jī)，三臺副機(jī)備用。設(shè)計(jì)上采用外設(shè)暖缸裝置，對三臺備用副機(jī)進(jìn)行保溫，說明書上明確表述，冷卻系統(tǒng)的布置具備利用運(yùn)行中的副機(jī)對備用副機(jī)進(jìn)行保溫的功能。

副機(jī)冷卻水系統(tǒng)由低溫和高溫兩部分組成一個(gè)串聯(lián)冷卻系統(tǒng)，高、低溫冷卻水分別由各自的熱力控制閥控制溫度。低溫冷卻水熱力控制閥溫度設(shè)定在35℃，高溫冷卻水熱力控制閥溫度設(shè)定在79℃，如圖1、圖2。

1.2 副機(jī)暖缸系統(tǒng)

副機(jī)暖缸裝置采用安慶船用電器責(zé)任有限公司生產(chǎn)的船用加熱器，型號C6S（或CGS），功率120kW。由四組加熱器組成二個(gè)加熱單元，每組加熱器30kW，每組加熱器分別與一臺副機(jī)對應(yīng)。暖缸裝置控制系統(tǒng)在自動(dòng)狀態(tài)下，運(yùn)行中的副機(jī)對應(yīng)的加熱器自動(dòng)切斷電源。暖缸裝置配備有二臺暖缸水泵，泵型號CR10-04 A-A-A-F-HOOE，每臺水泵排量12.1M3/h（201L/min），如圖3。

副機(jī)說明書中對暖缸溫度有如下要求：

（1）暖缸溫度要求設(shè)置在60±5℃；

（2）為確保負(fù)荷區(qū)域的燃燒性能同時(shí)避免低溫腐蝕，備用副機(jī)冷卻水必須預(yù)熱到至少60℃。

（3）為避免起動(dòng)時(shí)太大溫度波動(dòng)對發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)力沖擊，起動(dòng)前副機(jī)缸頭暖缸溫度至少應(yīng)保持60℃的溫度2小時(shí)。

說明書對暖缸裝置容量配置的要求：加熱器功率：3.0-3.5kW/cly；暖缸水流量：4L/min。

2 探析故障根源

2.1 暖缸水的流量

四臺副機(jī)共33個(gè)缸，應(yīng)配備：99-115.5kW 132L/min的暖缸裝置。根據(jù)實(shí)船暖缸裝置配置是滿足要求的。正常航行中，使用一臺副機(jī)，三臺副機(jī)備用，所需加熱器功率為81-94.5kW，暖缸水流量108L/min。如果加熱器設(shè)置在自動(dòng)狀態(tài)，有3組加熱器可用，加熱器功率共90kW，暖缸水流量201L/min。由此可見，正常情況下的暖缸加熱器功率基本能滿足要求，但現(xiàn)有的暖缸水流量太大了，導(dǎo)致暖缸溫度達(dá)不到60℃，這是故障的主要原因。

2.2 低溫冷卻水熱力溫度控制閥溫度設(shè)定值

從副機(jī)冷卻系統(tǒng)布置來看，副機(jī)低溫冷卻水熱力溫度控制閥溫度設(shè)定值僅為35℃，船舶中央冷卻系統(tǒng)低溫淡水的供水溫度設(shè)定在36℃，也就是說副機(jī)冷卻系統(tǒng)進(jìn)機(jī)溫度只有是36℃，低溫冷卻水熱力溫度控制閥一直處在打開回流至低溫淡水中央冷卻系統(tǒng)的位置，實(shí)際使用中，暖缸裝置保持在額定流量201L/min的狀態(tài)下，能將水溫提高10℃～15℃左右，35℃的低溫冷卻水控制閥設(shè)置，使暖缸水循環(huán)重復(fù)加熱的性能幾乎沒有起作用，所以很難將暖缸溫度提升至60℃。咨詢MAN工程師，認(rèn)為當(dāng)副機(jī)負(fù)荷低于30%額定負(fù)荷時(shí)，低溫冷卻水熱力溫度控制閥溫度設(shè)定值應(yīng)該提高到45℃～50℃，由此可見，副機(jī)在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)該閥溫度設(shè)定值太低，這就是問題所在，這是第二個(gè)原因。

將暖缸溫度設(shè)定值提高到45℃～50℃，暖缸效果大為改善，同時(shí)也能更好保證副機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行或起動(dòng)時(shí)的燃燒性能。

2.3 運(yùn)行中的副機(jī)對備用副機(jī)進(jìn)行保溫的功能

從副機(jī)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)上看，利用運(yùn)行中的副機(jī)對備用副機(jī)進(jìn)行保溫的功能基本上不具備的，副機(jī)高溫冷卻水透氣管節(jié)流孔5mm，到低溫膨脹水柜透氣管節(jié)流孔3mm，暖缸泵正常狀態(tài)出口壓力3.8bar，副機(jī)高溫冷卻水壓力3.3bar，利用這么小的節(jié)流孔，而且是負(fù)壓差，根本就不可能輔助保溫，這是原因之三。

3 故障應(yīng)對措施

3.1 目前應(yīng)對措施

原因二和原因三中存在的問題，目前只能由廠家解決，因?yàn)楦睓C(jī)還在保修期內(nèi)。目前，作為臨時(shí)措施，可考慮調(diào)整原因一中的流量控制因素，即通過調(diào)節(jié)暖缸泵流量來提高副機(jī)暖缸溫度。暖缸泵冷卻水流量手動(dòng)調(diào)節(jié)是比較難以掌握的，流量太大則暖缸溫度達(dá)不到60℃，流量太小則可能因流速太低無法及時(shí)替換加熱器里的熱水，從而導(dǎo)致加熱器溫度達(dá)到85℃自動(dòng)切斷電源，這時(shí)除了必須手動(dòng)復(fù)位，還會造成冷卻水溫度波動(dòng)太大。根據(jù)副機(jī)暖缸系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)是反向流動(dòng)的原理，暖缸時(shí)高溫冷卻水出口溫度比進(jìn)口溫度高，有溫差說明出口與進(jìn)口存在壓差，水是流動(dòng)的，基本符合說明書關(guān)于暖缸時(shí)高溫水出口60℃，進(jìn)口在25℃～45℃符合說明書的要求，這時(shí)，副機(jī)高溫冷卻水出口與進(jìn)口之間溫差保持在10℃～15℃之間，也就是合適的流量，如果暖缸水流量大，進(jìn)出口之間溫差不明顯。同時(shí)，在滿足以上要求時(shí)，暖缸泵出口壓力小于運(yùn)行中副機(jī)的高溫冷卻水壓力，可以小部分的利用運(yùn)行中副機(jī)的輔助加熱性能，實(shí)際使用中，效果非常好，能保證副機(jī)暖缸在60℃或以上，如圖4、圖5。endprint

3.2 暖缸控制系統(tǒng)對加熱器的三級保護(hù)

這種做法受質(zhì)疑最多的是：手動(dòng)調(diào)小暖缸泵流量會不會燒壞暖缸加熱器，事實(shí)證明是不會。因?yàn)榕卓刂葡到y(tǒng)對加熱器有三級保護(hù)，第一級當(dāng)冷卻水達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)加熱器會自動(dòng)斷電并在低于設(shè)定溫度時(shí)自動(dòng)接通，這個(gè)功能可在控制面板上設(shè)定；第二級通過PT100檢測到冷卻水溫度達(dá)到70℃時(shí)會自動(dòng)切斷加熱器電源；第三級加熱器本體有溫度探頭，當(dāng)加熱器達(dá)到85℃時(shí)對應(yīng)的加熱器自動(dòng)斷電，并且需要手動(dòng)復(fù)位才能恢復(fù)工作，這個(gè)功能也可以在使用人員誤操作導(dǎo)致暖缸水沒有流動(dòng)性時(shí)，對加熱器進(jìn)行斷電保護(hù)，如圖6、圖7。

3.3 有效改造方案

根據(jù)現(xiàn)場觀察，還有提高冷卻水溫度更有效的改造方案。

檢查實(shí)際管系，在機(jī)體的高溫水接管上尋找可供改裝相應(yīng)的接口，如圖9所示，上部是缸頭，下部是缸套，冷卻水由圖示缸頭的左側(cè)下箭頭所指的管口進(jìn)入，經(jīng)過內(nèi)部管路，進(jìn)入缸套，在缸套內(nèi)流動(dòng)，經(jīng)過缸頭下部一圈的規(guī)則分布的10個(gè)導(dǎo)孔，如t箭頭所指，回到缸頭內(nèi)，再匯入圖示缸頭的左側(cè)上箭頭所指的回流總管流出。對于多缸副機(jī)，多只缸頭串連在一起，相互以套管連接進(jìn)水/回水管，就組成進(jìn)水總管和回水總管。在最后一缸的缸頭上有兩個(gè)圓形盲板，分別安裝在進(jìn)出水總管端，如圖10所示。

可以利用該盲板開孔，并接入暖缸水，具體方法如下：

將圖8中的2FV77閥所接的暖缸水泵吸入口，經(jīng)過改裝，接到圖10所示的下盲板上，即接入缸頭進(jìn)水總管，串接安裝一個(gè)截止止回閥（DN25）。拆除圖8中的F4單向閥板，將暖缸泵的進(jìn)出口調(diào)換，使暖缸泵從圖8中的F3/F4吸水、加熱、加壓，經(jīng)過單向截止止回閥DN25泵入缸頭進(jìn)水總管，循環(huán)加熱后由圖8中的F3/F4再回暖缸泵，就可達(dá)到暖缸的效果。如果副機(jī)運(yùn)行，由于副機(jī)自帶的高溫水泵壓力4.0bar，大于暖缸泵2.0bar的壓力，所以運(yùn)行的副機(jī)不會被暖缸，相反，運(yùn)行副機(jī)的高溫水經(jīng)過圖8中的F3/F4吸入暖缸系統(tǒng)，可以對停用的副機(jī)暖缸，應(yīng)該可以達(dá)到理想的效果。

4 結(jié)束語

目前，采取一些臨時(shí)措施：

（1）每次起動(dòng)副機(jī)前，以分油機(jī)預(yù)加熱滑油，防止剛起動(dòng)時(shí)滑油高壓，保護(hù)滑油濾芯。

（2）少開或停用副機(jī)邊的機(jī)艙風(fēng)機(jī)，提高環(huán)境溫度，盡可能維持較高的缸套水溫度。

眾所周知，現(xiàn)在的大型集裝箱船舶，副機(jī)隨時(shí)處于備用狀態(tài)，一旦開啟，要在很短的時(shí)間內(nèi)帶上大負(fù)荷運(yùn)行。若缸套水溫度低于說明書要求的55℃，運(yùn)動(dòng)部件熱度不一致，磨損腐蝕嚴(yán)重，甚至可能會造成機(jī)損事故。另外，按年度備件消耗統(tǒng)計(jì)，當(dāng)暖缸溫度低于55℃時(shí)，副機(jī)滑油紙質(zhì)濾器使用壽命只有1個(gè)月，個(gè)別案例，副機(jī)剛起動(dòng)滑油濾器就有壓差報(bào)警，嚴(yán)重影響副機(jī)的安全使用，缸套水溫度提高至70℃以上時(shí)，副機(jī)滑油濾器的使用時(shí)間可延長至4個(gè)月，按單船統(tǒng)計(jì)每年可以節(jié)約備件費(fèi)用約為81 000元。目前該類型船舶有8艘，全年光這一項(xiàng)可以節(jié)約備件費(fèi)用648 000元，節(jié)能降耗非常明顯。

參考文獻(xiàn)：

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