船用MAN ME-C 電噴柴油機(jī)潤滑油管理分析

劉小四

（安徽交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽合肥 230000）

0 引言

由于傳統(tǒng)柴油機(jī)的高排放量不符合當(dāng)今社會可持續(xù)發(fā)展與清潔能源的要求，近幾年來航運(yùn)企業(yè)開始大量將電噴柴油機(jī)加裝入船舶，使其作為船舶的主要?jiǎng)恿敵?，其中MAN ME-C 型柴油機(jī)就是應(yīng)用的典型案例。該類型柴油機(jī)的特點(diǎn)之一就是將柴油機(jī)系統(tǒng)潤滑油作為動(dòng)力伺服油源，以實(shí)現(xiàn)對柴油機(jī)的伺服控制[1]。發(fā)揮伺服控制功能的系統(tǒng)潤滑油意味著油質(zhì)需要達(dá)到更高的水準(zhǔn)，因此有必要對船用MAN ME-C 電噴柴油機(jī)潤滑油管理的進(jìn)行系統(tǒng)分析。

1 MAN ME-C 電噴柴油機(jī)的潤滑油系統(tǒng)

MAN ME-C 電噴柴油機(jī)液壓動(dòng)力供應(yīng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)如圖1所示。當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用的ME 型主機(jī)中超過95%的數(shù)量均應(yīng)用了這種配置方案，僅在微小細(xì)節(jié)上存在一定差異。該機(jī)型在設(shè)計(jì)時(shí)將占系統(tǒng)潤滑油總量的10%作為伺服油使之進(jìn)入伺服控制系統(tǒng)，同時(shí)在其液壓油系統(tǒng)中配備了一個(gè)200 kPa 的低油壓系統(tǒng)，此系統(tǒng)的配備是為了冷卻活塞并為軸承提供相應(yīng)的潤滑，同時(shí)還要負(fù)責(zé)向液壓動(dòng)力油系統(tǒng)供液。而在液壓泵（多以機(jī)帶液壓泵或電動(dòng)液壓泵）為其增壓之后，原本的油壓會從200 kPa 上升至20～30 MPa，增壓后獲得的高壓動(dòng)力油可用于控制汽缸油注油器、排氣閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)、燃油增壓泵及FIVA 閥（一個(gè)帶有電磁先導(dǎo)閥的電液式比例節(jié)流型換向閥）。

圖1 MAN ME-C 電噴柴油機(jī)液壓動(dòng)力供應(yīng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)

結(jié)合其理論工況來看，達(dá)到這種高壓水平的工作狀態(tài)意味著潤滑油油質(zhì)也必須達(dá)到足夠的清潔度標(biāo)準(zhǔn)。為使?jié)櫥陀唾|(zhì)達(dá)到相應(yīng)的清潔度，MAN ME-C 電噴柴油機(jī)在原有系統(tǒng)潤滑油自清濾器（過濾精度達(dá)到50 μm）的基礎(chǔ)上又加裝了一套精細(xì)清濾器（過濾精度達(dá)到6 μm），使系統(tǒng)潤滑油達(dá)到要求的清潔度，避免因潤滑油清潔度不足導(dǎo)致系統(tǒng)部件產(chǎn)生磨損的情況出現(xiàn)。這套精細(xì)清濾器在結(jié)構(gòu)上通常包括自清濾器與備用濾器兩個(gè)部分，兩者的過濾精度同步達(dá)到6 μm，其中自清濾器的絕對過濾精度處于2～5 μm，備用濾器的絕對精度為75 μm[2]。相比自清濾器，備用濾器在顆粒物過濾的效果上更加出色，這也意味著備用濾器的使用損耗較大，需要定期進(jìn)行更換。

2 實(shí)際案例

2.1 案例發(fā)生經(jīng)過

由中船黃埔文沖船廠建造的某應(yīng)用MAN B&W 5S60MEC 型號主機(jī)的散貨輪于2017 年1 月7 日前往加拿大溫哥華的途中，其1300LT 主機(jī)的五號缸突發(fā)意外導(dǎo)致主機(jī)降速，船上工作人員在對主機(jī)進(jìn)行檢視之后進(jìn)行了FIVA 閥的更換作業(yè)，并使整船恢復(fù)航行。但在數(shù)日之后，3#缸同樣出現(xiàn)因FIVA 閥報(bào)警導(dǎo)致降速的情況，此時(shí)船上沒有多余備件，只能對3#缸采取封缸運(yùn)行措施。又過了幾日，2#缸FIVA 閥同樣發(fā)生報(bào)警，工作人員對2#缸進(jìn)行復(fù)位之后發(fā)現(xiàn)，雖然可以繼續(xù)工作但時(shí)隔幾分鐘就會再次觸發(fā)報(bào)警，船務(wù)組只能安排專門值班人員看守2#缸斷續(xù)執(zhí)行復(fù)位作業(yè)，并在公司沿岸部門的許可下前往美國火奴魯魯接收備件。在隨后的航行中4#缸出現(xiàn)與3#缸同樣的故障，此時(shí)該船主機(jī)只有1#與5#兩缸能夠維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)，3#、4#兩缸封缸，2#缸處于間斷工作狀態(tài)。在這種情況下公司安排其他船舶搭載相應(yīng)備件，追上該散貨輪減速伴行，于天氣狀態(tài)良好時(shí)向該散貨輪傳遞兩套主機(jī)FIVA 備件，并幫助其裝載在3#、4#缸上，使散貨輪的1#、3#、4#、5#缸能夠恢復(fù)正常運(yùn)行。隨后該散貨輪抵達(dá)火奴魯魯后歷經(jīng)20 多天維修，終于在2 月底能夠恢復(fù)正常營運(yùn)[3]。

2.2 案例故障原因分析

主機(jī)服務(wù)工程師于此散貨輪在火奴魯魯維修期間拆卸原有3#、4#、5#缸更換下的故障FIVA 閥并進(jìn)行檢視，在FIVA 閥的主閥芯與先導(dǎo)閥芯上均發(fā)現(xiàn)了明顯的磨損腐蝕痕跡。通過對當(dāng)時(shí)應(yīng)用的伺服油進(jìn)行檢測，猜測導(dǎo)致FIVA 閥腐蝕磨損的主要原因是伺服油管系中殘留的部分污染物從法蘭接口、焊縫等位置進(jìn)入潤滑油系統(tǒng)，進(jìn)而導(dǎo)致閥芯磨損腐蝕的情況出現(xiàn)。該猜測在檢測過潤滑油原有自清濾器（過濾精度50 μm）后，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部存在的雜質(zhì)與銹蝕而被充分證實(shí)。

而在對主機(jī)循環(huán)柜進(jìn)行檢查之后發(fā)現(xiàn)，循環(huán)柜反頂出現(xiàn)嚴(yán)重銹蝕，柜內(nèi)加溫管也存在較為嚴(yán)重的銹跡，而底部的情況雖然較輕，但同樣有銹跡出現(xiàn)。結(jié)合檢查結(jié)果來看，推斷主機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的潤滑油遭到污染，潤滑油內(nèi)的污染物是導(dǎo)致FIVA 閥異常磨損的主要原因[4]。在對該散貨輪一年內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài)及停運(yùn)信息進(jìn)行調(diào)查后，推斷導(dǎo)致其潤滑油污染的原因包括以下兩個(gè)：一是此散貨輪在2016 年完工試航結(jié)束后，擱置了長達(dá)6 個(gè)月的時(shí)間才得到出航的機(jī)會，在對出航前系統(tǒng)潤滑油油樣進(jìn)行化驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，主機(jī)潤滑油含水量達(dá)到0.33%、超過0.2%的正常值；二是此散貨輪在故障發(fā)生前的一次航行中，由于天氣寒冷船員在斜杠錨泊期間擅自開啟了主機(jī)循環(huán)柜加熱，然而系統(tǒng)中的加熱盤管存在泄漏問題，導(dǎo)致加熱用的蒸汽進(jìn)入主機(jī)循環(huán)油柜，造成主機(jī)潤滑油與系統(tǒng)中污染程度進(jìn)一步惡化，盡管后期船員及時(shí)更換了潤滑油，但此時(shí)系統(tǒng)已經(jīng)被污染，部分顆粒雜質(zhì)的存在與運(yùn)動(dòng)磨損了FIVA閥的閥芯及其他相關(guān)精密部件，最終導(dǎo)致此次航行故障。

3 船用MAN ME-C 電噴柴油機(jī)潤滑油管理策略

潤滑油之于柴油機(jī)系統(tǒng)，幾乎等同于血液之于人類，潤滑油的清潔度會對柴油機(jī)的工況與使用壽命造成重要影響。上文中出現(xiàn)的案例雖然不具有典型性與普遍性，但同樣會為航運(yùn)企業(yè)造成嚴(yán)重的損失，因此這類事故造成的教訓(xùn)與經(jīng)驗(yàn)具有非同尋常的借鑒意義與應(yīng)用價(jià)值。為了使船舶的使用壽命及性能得到可靠保障，實(shí)現(xiàn)對船舶航運(yùn)過程中故障的有效控制，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)重視設(shè)備裝船試機(jī)、船只試航出廠及使用交船全過程中潤滑油的管理工作，也就是說在船舶柴油機(jī)使用的全生命周期均要做好潤滑油的質(zhì)量管理工作，在最大限度上減少故障出現(xiàn)的可能，保障船舶航行的可靠性與穩(wěn)定性[5]。結(jié)合上述案例來看，船用MAN ME-C 電噴柴油機(jī)在應(yīng)用過程中的潤滑油管理策略可圍繞以下4 個(gè)方面內(nèi)容進(jìn)行。

3.1 嚴(yán)格執(zhí)行潤滑油取樣化驗(yàn)操作

潤滑油的取樣化驗(yàn)操作應(yīng)當(dāng)貫穿MAN ME-C 電噴柴油機(jī)的整個(gè)生命周期。通常情況下單次主機(jī)潤滑油化驗(yàn)周期應(yīng)持續(xù)3～4 個(gè)月，其化驗(yàn)需要保證油樣的真實(shí)性與代表性。潤滑油的取樣時(shí)機(jī)應(yīng)該選擇在船舶進(jìn)港之前的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，取樣位置則以柴油機(jī)潤滑油系統(tǒng)中固定的取樣點(diǎn)為主。此外，取樣容器應(yīng)選擇專用的取樣瓶，在執(zhí)行取樣操作前需要放出體積相當(dāng)于取樣管路中存油兩倍的數(shù)量?；?yàn)機(jī)構(gòu)的選擇應(yīng)以潤滑油生產(chǎn)企業(yè)指定的機(jī)構(gòu)為主，取樣的具體時(shí)間點(diǎn)包括裝船系泊試驗(yàn)前后、船舶試航前后以及出廠交船前的各個(gè)時(shí)間點(diǎn)，其中出廠交船前的潤滑油取樣工作需要得到造船廠、監(jiān)造組及船只使用單位三方見證下進(jìn)行，在確保潤滑油化驗(yàn)合格后才能交船。每次潤滑油取樣化驗(yàn)報(bào)告均應(yīng)予以備份，且每次化驗(yàn)后的報(bào)告應(yīng)交由船員組主要負(fù)責(zé)人與岸基主管，由他們將化驗(yàn)報(bào)告與上一次化驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行核對，對比潤滑油中各類型參數(shù)是否出現(xiàn)大的變動(dòng)，判斷柴油機(jī)是否可能存在部件磨損的情況，日常行駛過程中船員也可通過觀察潤滑油的狀態(tài)、色澤、味道、觸感以及活塞冷卻箱內(nèi)的積碳數(shù)量等，來判斷潤滑油是否變質(zhì)。

3.2 做好試航前后的管理工作

新完工的船舶在進(jìn)行試航之前需要由廠家在所有FIVA 閥前加裝雜質(zhì)過濾濾芯，此舉的目的是為了預(yù)防新系統(tǒng)中的雜質(zhì)對FIVA 閥內(nèi)部的精密部件產(chǎn)生磨損作用，試航結(jié)束后可拆除過濾濾芯，但需要留下備件在船方有需求的時(shí)候（一般是懷疑潤滑油可能存在污染的時(shí)候）加以供應(yīng)。試航完成后長時(shí)間空閑處理的新船則需要由船東代表、監(jiān)造組及船廠方面就船舶保養(yǎng)工作進(jìn)行有效協(xié)商，主要是保養(yǎng)柴油機(jī)及整個(gè)潤滑油系統(tǒng)，最好形成相應(yīng)的保養(yǎng)制度與規(guī)范來保證監(jiān)管工作的有效執(zhí)行。

3.3 認(rèn)真執(zhí)行日常管理工作

MAN ME-C 電噴柴油機(jī)的日常管理需保證潤滑油分油機(jī)的持續(xù)分離，分離溫度應(yīng)當(dāng)控制在90～95 ℃，分離量選分油機(jī)額定分離量的30%～35%。如果出現(xiàn)特殊運(yùn)行需求，則可根據(jù)需求程度適當(dāng)減少分離量，或是采用兩臺分油機(jī)并聯(lián)使用的舉措，以獲取更理想的分離效果。即使電噴柴油機(jī)停用也需要維持潤滑油分油機(jī)的持續(xù)運(yùn)行，嚴(yán)禁分油機(jī)帶故障運(yùn)行或是無故停用的情況出現(xiàn)，使用過程中應(yīng)當(dāng)密切注意分油機(jī)的工況。如果日常工作中工作人員需要進(jìn)入柴油機(jī)內(nèi)部執(zhí)行作業(yè)，則需要做好人員保護(hù)措施，避免對潤滑油系統(tǒng)造成污染，完工后還需進(jìn)行充分的分離凈化并取樣化驗(yàn)潤滑油狀態(tài)。

3.4 加強(qiáng)系統(tǒng)濾器工況的檢查工作

柴油機(jī)系統(tǒng)各濾器工況檢查工作內(nèi)容包括系統(tǒng)自清濾器的前后壓差與反沖洗頻次。航行期間如果遇到大風(fēng)浪導(dǎo)致船身晃蕩的情況更需要強(qiáng)化檢查工作。船員在日常工作中應(yīng)對濾器進(jìn)行定期的拆卸檢查工作，仔細(xì)檢查濾芯的狀態(tài)與清潔度。絕對過濾精度75 μm 的備用濾器每個(gè)月應(yīng)轉(zhuǎn)換應(yīng)用10 h，以過濾潤滑油中存在的雜質(zhì)，且每年需要更換一次。

4 結(jié)束語

伺服油在柴油機(jī)工作過程中發(fā)揮了工作介質(zhì)的作用，因此在柴油機(jī)的全生命周期中需要絕對保證伺服油的清潔度，而MAN ME-C 主機(jī)本身具有并行使用伺服油系統(tǒng)與主機(jī)潤滑油系統(tǒng)的特征，因此更需要對伺服油清潔度實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，進(jìn)而降低設(shè)備故障發(fā)生的可能，保障船舶的正常運(yùn)行。