燃油系統(tǒng)供油單元的配置研究

宋 忠 娟

（上海京榮船舶設(shè)計(jì)有限公司，上海 200032）

0 引 言

燃油系統(tǒng)是柴油機(jī)重要的動力系統(tǒng)之一。上世紀(jì) 70年代以來，由于油價的大幅上漲，燃油費(fèi)用的支出，幾乎要占船舶營運(yùn)成本的50%左右，所以船舶柴油機(jī)燃用重油（低質(zhì)燃油）已成為一項(xiàng)普遍采用的技術(shù)。當(dāng)前，不僅船用低速柴油機(jī)燃用重油，而且越來越多的中速柴油機(jī)（用作主機(jī)和發(fā)電機(jī)組）也都燃用重油[1]。

近年來，為了節(jié)省營運(yùn)成本，京榮船舶公司設(shè)計(jì)的各類大中型船舶，均選擇燃用重油的發(fā)電機(jī)組，有的還把原來已定的高速發(fā)電機(jī)組也改為燃用重油的中速機(jī)組。同時，隨著石油煉制工藝的不斷發(fā)展，低質(zhì)燃油的品質(zhì)在逐年下降，這對柴油機(jī)燃油系統(tǒng)提出了更為苛刻的要求。由于主輔機(jī)均燃用重油，所以在燃油系統(tǒng)中如何合理配置供油單元，以滿足船舶航行中主輔柴油機(jī)不同的工況要求，并便于操作管理，確保主輔機(jī)的運(yùn)行安全，顯然是很重要的。本文僅就系統(tǒng)設(shè)計(jì)中有關(guān)供油單元配置方式的構(gòu)想作一探討。

1 主輔機(jī)共用一套供油單元

船東為降低船舶建造成本，要求主輔機(jī)共用一套燃油供油單元。對下列情況作了考慮：

1.1 共用一套標(biāo)準(zhǔn)配置供油單元的條件

1)主機(jī)和發(fā)電機(jī)組應(yīng)燃用相同粘度的重油[2]和輕油；

2)燃油的進(jìn)機(jī)壓力應(yīng)相近；

3)主機(jī)和發(fā)電機(jī)組的功率不宜相差太多，否則有可能產(chǎn)生“搶油”現(xiàn)象，極端情況下發(fā)電機(jī)組甚至?xí)坏接停?/p>

4)船舶航行過程中，主輔機(jī)輕重油轉(zhuǎn)換必須按操作程序同步進(jìn)行。

1.2 對工況差異采取的措施

有的運(yùn)行工況下，主輔機(jī)不可能同時換油，而且發(fā)電機(jī)組還有一些不同于主機(jī)的要求和特點(diǎn)，它們的使用工況差異表現(xiàn)在：

1)船舶進(jìn)出港時主機(jī)需由重油轉(zhuǎn)換為輕油，而發(fā)電機(jī)組仍在正常運(yùn)行；

2)船在停泊時發(fā)電機(jī)組仍在運(yùn)行，燃用重油，而主機(jī)在離碼頭出港時需先燃用輕油再轉(zhuǎn)換重油；

3)當(dāng)一臺運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)組燃用重油，另一臺機(jī)組需投入運(yùn)行，起動時要燃用輕油；

4)主機(jī)燃用重油時，如遇發(fā)電機(jī)組負(fù)荷過低，需立即由重油轉(zhuǎn)換為輕油；

5)癱船起動時，必須有一臺發(fā)電機(jī)組的輕油輸送泵由應(yīng)急電源起動供油；

6)有的發(fā)電柴油機(jī)不帶燃油泵，冷機(jī)起動時只靠油柜重力，不能滿足進(jìn)機(jī)油壓的要求等。

鑒于以上各種運(yùn)行工況，通常只選用一套標(biāo)配供油單元是很難滿足的，因而在某散貨船的燃油系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，除了選用一套主輔機(jī)共用的標(biāo)配供油單元，還在系統(tǒng)中另行增設(shè)了調(diào)壓閥組、主機(jī)柴油泵、發(fā)電機(jī)組柴油泵（其中一臺接應(yīng)急電源）等，并在柴油日用柜增加了加熱盤管，基本滿足了主輔機(jī)在船舶航行中對各種工況的使用要求。

1.3 滿足特定要求的措施

有的船舶為了省油，停泊時不燒燃油鍋爐，要求供油單元使用電/蒸汽（熱油）兩用加熱器；也有為了防止輕油回油溫度過高，致使燃油進(jìn)機(jī)黏度過低（低于 2cst/50℃），造成噴油泵和噴油器的拉傷和咬死，要求在回油管路上增設(shè)冷卻器；還有為了提高燃油的凈化質(zhì)量，減少出渣量，提高燃油利用率，改善柴油機(jī)燃燒性能和延長使用壽命，要求增設(shè)均質(zhì)機(jī)等，所有這些都可在共用的一套供油單元中配裝。

2 存在的問題

通過試航交船，關(guān)于主輔機(jī)共用一套供油單元的設(shè)計(jì)，雖能滿足船舶航行中的常規(guī)使用要求，但在進(jìn)出港和靠離碼頭以及航行途中，另一發(fā)電機(jī)組需投入運(yùn)行等工況時，換油過程必須對輕、重油的溫度范圍分別控制，其溫升速度、流量配比、負(fù)荷變化、控制程序等如何做到先后有序、平穩(wěn)協(xié)調(diào)、安全可靠，還有一些問題需解決。

1)眾所周知，輕重油轉(zhuǎn)換的基本原則是要防止溫度突變，以避免噴油泵柱塞的卡緊或咬死。而從主、輔機(jī)共用一套供油單元的設(shè)計(jì)中看到，在船舶進(jìn)港時，發(fā)電機(jī)組仍通過供油單元燃用重油，而主機(jī)要由重油轉(zhuǎn)換為輕油，此時，要分別調(diào)控進(jìn)入主機(jī)的輕重油管路和回油管路上的相關(guān)閥附件和控制設(shè)備，其轉(zhuǎn)換速度、調(diào)節(jié)范圍、調(diào)控程序等，很大程度上，往往取決于操作人員的經(jīng)驗(yàn)和熟練程度，不能確保噴油設(shè)備不受溫度突變的影響。

2)當(dāng)船舶航行時，主機(jī)和一臺發(fā)電機(jī)組通過供油單元燃用重油，而另一臺發(fā)電機(jī)組需投入運(yùn)行，此時進(jìn)機(jī)的輕油溫度應(yīng)加熱到 50～70℃左右比較適宜，以保持輕油的潤滑能力，而此時輕油也只能直接從日用柴油柜供給，柜中雖增設(shè)了加熱盤管，但輕油的溫升速度，輕重油轉(zhuǎn)換時的流量、油溫和燃油進(jìn)機(jī)粘度等也都是由操作人員手動調(diào)控，易出差錯，有可能影響機(jī)件壽命，甚至造成一些本可避免的事故。有的船上日用柴油柜未設(shè)加熱盤管，則更易造成進(jìn)機(jī)油溫的突變，這是不允許的。

3)當(dāng)主輔機(jī)同時供油時，供油單元出口油壓正常，但回油都在一根回油管內(nèi)，會有背壓，影響燃油循環(huán)，主輔機(jī)的用油溫度和粘度也不易控制得很好，而且有可能出現(xiàn)供油壓力不平穩(wěn)現(xiàn)象。

4)也有船東根據(jù)其所選用的柴油發(fā)電機(jī)的性能，為了便于維修保養(yǎng)，延長機(jī)組的使用壽命，要求燃用的油料低于主機(jī)的重油黏度。如 32000dwt雙舷側(cè)散貨船，該船主機(jī)燃用380cst/50℃重油，而發(fā)電機(jī)組燃用的是由380cst/50℃重油和0號柴油按一定配比混合成的120cst/50℃重油，這就必須在燃油系統(tǒng)內(nèi)配置一套發(fā)電機(jī)組專用的混油裝置，使主輔機(jī)無法共用一套單元，必須各用一套單元。

3 結(jié) 語

綜上所述，隨著越來越多發(fā)電機(jī)組都燃用重油，在燃油系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主輔機(jī)是共用一套供油單元還是各用一套？第2節(jié)中提及的一些運(yùn)行工況均有可能遇到，并從上述分析中可以看出，即使用一套供油單元再加上必要的補(bǔ)充設(shè)計(jì)，還是難于確保主輔機(jī)安全可靠的運(yùn)行，而且有些工況的操作調(diào)控很是繁瑣，輕重油轉(zhuǎn)換相當(dāng)麻煩，稍有不慎，易出差錯，引發(fā)事故。所以，對主輔機(jī)均燃用重油的大、中型船舶，我們認(rèn)為只要機(jī)艙內(nèi)有足夠的空間，還是各用一套的好。這樣的配置，初投資看起來稍高，但會延長設(shè)備的維修保養(yǎng)周期，減少機(jī)件的損壞，尤其是2套供油單元和主輔機(jī)一一對應(yīng)，更便于操作管理，靈活方便，從全局來看，經(jīng)濟(jì)性更好。尤其是對主輔機(jī)遇到的各種運(yùn)行工況能全覆蓋，可保證船舶航行的安全可靠，這也是最為重要的。所以公司近期設(shè)計(jì)的幾型船舶，均選用了主輔機(jī)各用一套供油單元的配置。

[1]孫培延. 船舶柴油機(jī)[M]. 大連：大連海事大學(xué)出版社，2002.

[2]中國船舶工業(yè)總公司. 船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊（輪機(jī)分冊）[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，1999.