兩起低硫燃油引發(fā)的故障實(shí)例解析

劉偉強(qiáng) 中遠(yuǎn)海運(yùn)船員管理有限公司廣州分公司

1.引言

IMO海上環(huán)境保護(hù)委員會(huì)限硫令在2020年1月1日生效實(shí)施，規(guī)定全球船舶燃油硫含量不超過0.50%m/m,各個(gè)國家在限制區(qū)域提出更為嚴(yán)格的限制措施。我國規(guī)定自2020年1月1日起，海船進(jìn)入長江區(qū)域，必須使用不超過0.10%m/m的燃油。目前大部分船舶的燃油系統(tǒng)和機(jī)器設(shè)備，都是基于高硫燃油設(shè)計(jì)，低硫燃油的不穩(wěn)定、不兼容特性，給燃油管理提出了新挑戰(zhàn)。在使用過程中，因?yàn)閮?chǔ)存管理不當(dāng)、質(zhì)量不佳、潤滑油匹配問題，引發(fā)機(jī)器設(shè)備的損害和故障。

2.案例1 不合格低硫燃油造成的主機(jī)故障

（1）故障經(jīng)過。

某輪2020年2月3日航行途中主機(jī)NO.3、NO.5缸排氣溫度、掃氣溫度異常升高，伴有透平喘振和敲缸，停車檢查發(fā)現(xiàn)NO.3、NO.5缸活塞環(huán)斷令，吊缸更換活塞環(huán)?；謴?fù)航行后，2月7日再次出現(xiàn)NO.1、NO.6排氣溫度、掃氣溫度升高，檢查也發(fā)現(xiàn)活塞環(huán)斷令，更換活塞環(huán)后續(xù)航。2月10日出現(xiàn)NO.2、NO.4缸活塞環(huán)斷令，空氣冷卻器、廢氣鍋爐煙管嚴(yán)重贓堵（見圖1），主機(jī)降速航行。該航次共計(jì)停車吊缸八次，其中NO.2、NO.3缸吊檢更換活塞環(huán)各兩次；清洗透平濾網(wǎng)兩次、主機(jī)空氣冷卻器一次、廢氣鍋爐煙管一次，清潔掃氣箱兩次。

（2）原因分析。

經(jīng)查該主機(jī)使用的活塞環(huán)都是原廠件，不存在質(zhì)量問題。噴油器霧化試驗(yàn)正常，排氣閥和閥座接觸面、填料函密封正常。主機(jī)噴油定時(shí)、排氣閥定時(shí)、氣缸油蓄壓器正常。使用低硫燃油后，配合使用低堿值BN40氣缸油。新加裝的燃油含硫量0.42%，按主機(jī)廠技術(shù)資料，HMI Setting74，對(duì)應(yīng)供油率應(yīng)為0.77g/k wh。為保證氣缸潤滑和清潔，將HMI Setting設(shè)置在80，對(duì)應(yīng)供油率為0.83g/kwh，氣缸油注油量稍稍偏大，也在正常范圍之內(nèi)。出現(xiàn)異常磨損后，更換使用高堿值BN70氣缸油，狀況沒有得到改善。

吊缸發(fā)現(xiàn)活塞頭積碳嚴(yán)重，活塞環(huán)槽、缸套磨損增大，尤其是吊檢過兩次的2、3缸，缸套磨損增量分別為0.22和0.18mm。燃燒情況惡化，積碳和固體顆粒增多，加大了氣缸和活塞環(huán)的磨損。輪機(jī)長懷疑燃油質(zhì)量問題，船上沒有其他替代燃油，只能繼續(xù)使用。抵港后，燃油取樣交專業(yè)機(jī)構(gòu)化驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)瀝青質(zhì)、金屬元素硅鋁超標(biāo)，燃油質(zhì)量不佳是造成主機(jī)嚴(yán)重磨損的根本原因。

為適應(yīng)法規(guī)要求，船上將高硫油用空后加裝低硫燃油，只憑供油商提供的化驗(yàn)報(bào)告，沒有現(xiàn)場(chǎng)取樣交第三方檢驗(yàn)合格便開始使用，發(fā)現(xiàn)問題后沒有替代燃油，導(dǎo)致主機(jī)故障進(jìn)一步擴(kuò)大。

（3）注意事項(xiàng)。

在加裝低硫油之前，應(yīng)存有一定數(shù)量的可替代燃油。新加裝燃油必須經(jīng)檢驗(yàn)合格才能使用，一旦出現(xiàn)高壓油泵、噴油器、活塞環(huán)等異常磨損，需更換燃油，查明原因后再繼續(xù)使用。船舶可根據(jù)廠家的建議，使用適合低硫燃油的備件，如更換耐磨的新型陶瓷活塞環(huán)等。同時(shí)應(yīng)存有充足的易損備件，以便在出現(xiàn)故障時(shí)妥善修復(fù)。

船上應(yīng)儲(chǔ)備不同堿值的氣缸油，根據(jù)燃油化驗(yàn)結(jié)果、潤滑油的技術(shù)參數(shù)、以及活塞環(huán)積碳情況進(jìn)行調(diào)整。如積碳較多，建議交替使用高、低堿值氣缸油，從而達(dá)到最佳的潤滑和清潔效果。也可安裝氣缸油混合裝置，將使用超過1000小時(shí)的主機(jī)系統(tǒng)油，與添加劑調(diào)和成適宜燃油硫含量的氣缸油。

圖1 臟堵的廢氣鍋爐煙管

圖2 臟污的日用柜底部

3.案例2 不兼容低硫燃油混合引發(fā)的全船失電

（1）事故經(jīng)過。

某輪2020年1月27日航行于黃海，0115時(shí)供油單元自清濾器壓差高報(bào)警，轉(zhuǎn)用旁通濾器，0123時(shí)發(fā)電機(jī)燃油壓力低報(bào)警，啟動(dòng)備用發(fā)電機(jī)并電運(yùn)行。0128時(shí)供油單元出口壓力低報(bào)警，自動(dòng)切換備用泵，NO.1燃油日用柜手動(dòng)放殘無法放出，轉(zhuǎn)備用NO.2燃油日用柜，燃油壓力繼續(xù)降低，0133時(shí)機(jī)艙風(fēng)機(jī)、空調(diào)自動(dòng)卸載，主機(jī)自動(dòng)慢車，0135發(fā)電機(jī)解列、主機(jī)停車、全船失電，0136應(yīng)急發(fā)電機(jī)啟動(dòng)供電。經(jīng)過兩個(gè)多小時(shí)的作業(yè)，清通了臟堵的日用柜出口管路和燃油系統(tǒng)濾器，0356啟動(dòng)發(fā)電機(jī)供電，0410時(shí)恢復(fù)航行。

（2）原因分析。

該輪1月09日在北方加裝了含硫量0.38%的低硫燃油，分別加入兩個(gè)油艙，其中一個(gè)是清洗干凈未使用過的空艙，另一個(gè)油艙存有其他港口加裝的低硫油約35噸，新加入燃油137噸，混油比例25%，裝油前沒有做兼容性測(cè)試。1月15日開航后，開始使用混合過的低硫油，經(jīng)分離凈化分入NO.1燃油日用柜，與日用柜留存的低硫油混合使用，具體混油比例不詳。經(jīng)過兩次不同比例的混合后，由于低硫油的不兼容性，產(chǎn)生了大量的油渣。而該日用柜近期并未做徹底清潔，底部油泥較多（見圖2），放殘管路在開航后堵塞過兩次，也未引起重視，最終油泥進(jìn)入到供油系統(tǒng)，堵塞了濾器和管路，導(dǎo)致全船失電事故。

（3）注意事項(xiàng)。

燃油不兼容問題會(huì)引起瀝青質(zhì)沉淀而形成油泥和油渣，導(dǎo)致濾器、分油機(jī)堵塞，在極端情況下，還會(huì)堵塞燃油管道，從而引發(fā)主機(jī)停車和失電風(fēng)險(xiǎn)。加裝低硫燃油前要制定詳細(xì)計(jì)劃，盡量不要混油，如混油無法避免，加油前需做兼容性測(cè)試。便攜式油品測(cè)試儀能夠?qū)θ加偷募嫒菪?、粘度、密度、水分和催化劑等指?biāo)做一些基本的測(cè)試。船上也可采用簡單易行的測(cè)試燃油兼容性的（ASTM D4740）斑點(diǎn)測(cè)試法，這種方法可用于評(píng)價(jià)油品摻混互溶兼容性。選取兩種油品按照 50%/50%比例加熱混合攪拌均勻，取一滴混合油樣滴在預(yù)熱的試紙上，再將試紙放入烤箱中加熱到一百攝氏度，一小時(shí)后觀察試紙油點(diǎn)的情況。如斑點(diǎn)均勻內(nèi)部沒有環(huán)狀物，說明兼容穩(wěn)定；斑點(diǎn)內(nèi)部出現(xiàn)模糊、薄弱環(huán)狀物，會(huì)有沉淀物產(chǎn)生，不宜過度加溫；如斑點(diǎn)內(nèi)部出現(xiàn)明顯黑色環(huán)狀物，則說明兩種油品不兼容不穩(wěn)定。

混合后的燃油在船上儲(chǔ)存時(shí)間不宜過長，不應(yīng)超過6個(gè)月。燃油在油艙內(nèi)長期存放，其瀝青質(zhì)成分會(huì)沉淀變成油泥或油渣，應(yīng)加強(qiáng)燃油的分離凈化。保持日用柜、沉淀柜的放殘管路暢通，定期放殘，防止沉淀物堆積。如發(fā)現(xiàn)油渣較多，應(yīng)及時(shí)安排清理油柜，以免堵塞燃油管路。

4.低硫油其他注意事項(xiàng)

（1）粘度過低造成的潤滑性能不足，會(huì)引起高壓油泵柱塞、噴油器針閥磨損、泄露或卡死，溫度過低會(huì)影響流動(dòng)性和發(fā)動(dòng)機(jī)工況。需注意燃油進(jìn)機(jī)的溫度與粘度的控制，滿足燃油特性和柴油機(jī)的技術(shù)要求。

（2）燃油添加劑和催化劑粉末會(huì)加快活塞環(huán)、缸套、油泵、排氣閥以及增壓器葉輪的磨損。應(yīng)采用多級(jí)濾器和循環(huán)分離的方式，根據(jù)燃油的溫度、密度、粘度等調(diào)整分油機(jī)比重和流量，以達(dá)到最佳分離效果。

（3）保證機(jī)器所用潤滑油和氣缸油與低硫油相匹配。有些船在使用低硫燃油和低堿值氣缸油后，主機(jī)缸套嚴(yán)重磨損，甚至在活塞頭和缸套上出現(xiàn)成分為氧化鐵的紅色堆積物。這種磨損不同于高硫油的冷腐蝕磨損，一旦發(fā)生會(huì)快速導(dǎo)致缸套和活塞環(huán)磨損超極限。目前各大主機(jī)廠家，都給出靈活的氣缸油使用建議，氣缸油可以使用25BN、40BN、70BN甚至100BN。使用低堿值氣缸油，如發(fā)現(xiàn)活塞環(huán)積碳，可逐步提高注油率，或直接改用高堿值氣缸油。在更換燃油后，需安排缸套檢查和氣缸油分析，船舶可配備便攜式鐵譜分析儀，能夠快速掌握缸內(nèi)磨損情況。

5.結(jié)語

使用低硫燃油給船舶的安全產(chǎn)生較大影響，如管理不當(dāng)或質(zhì)量不佳，會(huì)給船舶燃油系統(tǒng)和相關(guān)設(shè)備帶來極大危害。通過不斷出現(xiàn)的故障和解決方案的進(jìn)一步優(yōu)化，相信很快可以解決這個(gè)難題。管理人員應(yīng)高度重視，提高風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)和制定防范措施，加大設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)力度，積極應(yīng)對(duì)低硫燃油帶來的新挑戰(zhàn)。