MAN B＆W 8L42MC型主機(jī)汽缸注油系統(tǒng)注油量調(diào)整方案研究及應(yīng)用

蘭秀凱，羅意秋，俞金生，李茂華

(中國(guó)衛(wèi)星海上測(cè)控部，江蘇江陰 214431)

1 注油器工作現(xiàn)狀

1.1 注油器簡(jiǎn)介

某船主機(jī)型號(hào)為MAN B＆W 8L42MC，2沖程十字頭直流掃氣柴油機(jī)，最大轉(zhuǎn)速168 r/min，最大功率為6821 kW(9 280 HP)，汽缸潤(rùn)滑使用Hans Jensens type7型注油器。注油器通過(guò)法蘭與凸輪軸連接，與主機(jī)轉(zhuǎn)速是1∶1［1］。通過(guò)凸輪軸驅(qū)動(dòng)。注油器注油調(diào)節(jié)共分5檔 (1，2，3，4，5)，其中1檔最小，5檔最大。其中汽缸油的調(diào)節(jié)方法有手動(dòng)單獨(dú)調(diào)節(jié)和手動(dòng)總調(diào)兩種，都是通過(guò)改變小柱塞的實(shí)際行程S來(lái)改變流量。

1.2 注油器注油量的情況

注油率太大不僅浪費(fèi)汽缸油，還會(huì)使活塞頂部、掃氣口、排氣閥處沉積物增多，引起活塞環(huán)和排氣閥粘著，導(dǎo)致掃氣箱著火，或者燃燒產(chǎn)物殘存在氣口形成積碳，從而加劇汽缸套和活塞環(huán)的磨損;注油率太小，則難于形成完整的油膜，而使活塞環(huán)與缸套磨損加劇，漏氣增多，導(dǎo)致咬缸事故［2］。

在中修前，某船注油器在備車，機(jī)動(dòng)航行，進(jìn)出港口，微速條件下使用的是最大檔5檔，在港外全速時(shí)用的是最小檔1檔，在其他條件下使用的是2，3，4檔。

從中修過(guò)程中拆卸的缸套情況看，掃氣口，活塞環(huán)槽積碳較多，填料函出油口及外表面碳垢較多，由此判斷可能是注油器注油過(guò)多造成的。通過(guò)拆卸做注油量檢查時(shí)，對(duì)其最大檔5檔和最小檔1檔的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):在其標(biāo)定轉(zhuǎn)速168 r/min條件下其注油量如表1所示。

表1 主機(jī)注油器方案實(shí)施前的最大、最小供油量

考慮到在數(shù)據(jù)測(cè)量時(shí)可能出現(xiàn)的誤差，把1檔的數(shù)據(jù)定為70 ml(單個(gè)柱塞，10 min的注油量)，5檔定為145 ml(單個(gè)柱塞，10 min的注油量)，得出在1檔，168 r/min時(shí)的供油量為40.32(L/cyl·24 h)，5檔時(shí)為80.64(L/cyl·24 h)，這樣雙機(jī)一天耗油量為1檔大約為0.64 m3，5檔為1.3 m3，參考注油器供油曲線在主機(jī)運(yùn)行超過(guò)6 500 h后，汽缸油的供油量在21.7～23.2(L/cyl·24 h)的范圍內(nèi)［3］。很明顯汽缸油的供給量超標(biāo)了。因此，決定利用中修的機(jī)會(huì)對(duì)汽缸油進(jìn)行調(diào)整。

2 降低汽缸油消耗方案的確立與實(shí)施

2.1 注油量計(jì)算的依據(jù)

通過(guò)查閱有關(guān)資料，咨詢相關(guān)方面的專家，對(duì)汽缸油的用量有如下幾種計(jì)算方法。

1)依據(jù)平均有效壓力Pe來(lái)決定在不同轉(zhuǎn)速條件下汽缸油的供給量。汽缸油的供給量與平均有效壓力成比例關(guān)系:Q=K1·Pe，其中K1為系數(shù)，表2是在平均有效壓力1.62 MPa計(jì)算出的9個(gè)不同點(diǎn)的注油量。

2)依據(jù)Man公司故障匯編書中推薦的g=0.8 g/(PBHP·h)，結(jié)合特性曲線來(lái)確定供油量。

3)依據(jù)轉(zhuǎn)速的變化來(lái)調(diào)節(jié)供油量，Q=K2n(其中K2為系數(shù))。這種調(diào)節(jié)在高速低負(fù)荷與高負(fù)荷情況下表現(xiàn)出不合理性，負(fù)荷不一樣，缸內(nèi)條件不同，但供油量卻一樣。但是從某船注油器的特點(diǎn)來(lái)看，就是屬于這種調(diào)節(jié)式的。

針對(duì)以上3種觀點(diǎn)，在同一張表中計(jì)算出了他們相應(yīng)的供油量與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，如表2所示。

表2所列的3種情況中的第3種也就是注油器的供油量與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，在實(shí)驗(yàn)中計(jì)算出了在1 500次時(shí)單個(gè)柱塞供油33 ml，34 ml，35 ml，36 ml，37 ml的表格，可以看出在1 500次單個(gè)柱塞供油量控制在34 ml時(shí)在152 r/min以下的轉(zhuǎn)速都能夠滿足其所需供油量。但是在152～168 r/min的范圍內(nèi)理論上偏少一點(diǎn)。因?yàn)?52 r/min以上很少用，即使使用也是短時(shí)間，因此可以選擇34 ml或35 ml。

表2 不同轉(zhuǎn)速下不同計(jì)算方法對(duì)應(yīng)的注油量

從表3可以看出，選擇上述數(shù)值，在任何轉(zhuǎn)速下都能保證汽缸油的供應(yīng)量足夠。通過(guò)數(shù)據(jù)畫出的曲線圖如圖1所示。

圖1 不同計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)下供油量與轉(zhuǎn)速關(guān)系圖

2.2 技術(shù)方案確立與實(shí)施

通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)的數(shù)據(jù)表分析和注油器的供油量特性圖得出柱塞行程S在3.5 mm左右。從表4可以看出，對(duì)于同一柱塞行程，不同的檔位注油量相差很多，如果通過(guò)調(diào)整檔位來(lái)調(diào)整注油量是不太合適的，并且如果要滿足注油量在21.7～23.3 ml之間，即使調(diào)整檔位能實(shí)現(xiàn)，那樣柱塞的行程將要變的很短 (低于1 mm)這樣容易造成柱塞的磨損不均勻，影響柱塞的壽命和效率。經(jīng)研究決定采取固定使用一檔的策略，一次性調(diào)整好柱塞行程，鎖住。這樣減少了調(diào)節(jié)的工作量，提高了工作效率。

表3 單缸注油量與轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)關(guān)系

表4 不同檔位供油量 (不同注油點(diǎn)供油1 500次，轉(zhuǎn)速150 r/min)與柱塞行程關(guān)系表

把所有的柱塞行程調(diào)至3.5 mm，然后按照第1檔3 000次的供油量在68～70 ml之間對(duì)單個(gè)柱塞進(jìn)行微調(diào)，并記錄下柱塞的最后行程，最后再對(duì)2，3，4，5檔的注油量進(jìn)行記錄。

經(jīng)過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)調(diào)整后，得出在150 r/min時(shí)鋼珠每檔的大概位置。每缸的鋼珠除了在第1檔時(shí)不太均勻外，在2、3、4、5檔基本上是均勻的，通過(guò)相機(jī)拍得的鋼珠位置證明調(diào)整是準(zhǔn)確和均勻的。

3 實(shí)際使用情況分析

1)經(jīng)過(guò)航行后的多次缸內(nèi)檢查:缸壁表面濕潤(rùn)，干凈，首環(huán)干燥，第二環(huán)半干半濕，其余環(huán)濕潤(rùn)，表面光亮，倒角存在。缸套沒(méi)有異常磨損，表明汽缸油的注油量合適［4］。實(shí)踐證明，采用該技術(shù)方案是科學(xué)合理、切實(shí)有效的，既保證了設(shè)備良好的運(yùn)行狀態(tài)，又達(dá)到了節(jié)油減耗的目的。

2)采用該改進(jìn)方案后，該船自2006年10月以來(lái)，先后經(jīng)過(guò)800余天海上航行的汽缸油消耗統(tǒng)計(jì)，其實(shí)際耗油量約為21.7(L/cyl·24 h)，雙機(jī)一天大約用油350 L。與新方案實(shí)施前相比，兩臺(tái)主機(jī)一天至少節(jié)約汽缸油300 L，每年可節(jié)約人民幣60萬(wàn)元。

3)該方案實(shí)施后，減少了工作量，提高了工作效率。由于省去了換檔和對(duì)柱塞行程的調(diào)節(jié)，減少了在不同工況下來(lái)回調(diào)節(jié)注油量，減少了值班人員的勞動(dòng)量，提高了工作效率。

4 應(yīng)用推廣

該方案實(shí)施后，顯著減少了部件的結(jié)炭和磨損，提高主機(jī)設(shè)備運(yùn)行的適用范圍和可靠性，延長(zhǎng)其使用壽命，大大降低維修周期，節(jié)約維修經(jīng)費(fèi)。同時(shí)，可為注油器型號(hào)相同、調(diào)節(jié)方式相同的其他船舶主機(jī)進(jìn)行汽缸注油器性能測(cè)定、汽缸油的調(diào)整提供有力的指導(dǎo)和借鑒意義。特別是在油源日益緊缺、油價(jià)日益昂貴的情況下，能夠極大地降低主機(jī)汽缸油的消耗，節(jié)約大量汽缸油成本，相應(yīng)減少了遠(yuǎn)洋船舶停靠外港對(duì)國(guó)外汽缸油的依賴。因此，該技術(shù)的使用推廣具有極強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。

［1］傅克陽(yáng).主推進(jìn)動(dòng)力裝置 ［M］.北京:人民交通出版社，2000.

［2］顧卓明.輪機(jī)維護(hù)和修理 ［M］.北京:人民交通出版社，2001.

［3］陳國(guó)鈞.艦艇柴油機(jī)動(dòng)力裝置 ［M］.大連:大連海事大學(xué)出版社，1996.

［4］鄭鳳閣，李凱.輪機(jī)自動(dòng)化［M］.大連海事大學(xué)出版社，1995.