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        船舶主機低負荷運行,原來有這么多問題!

        時間:2019/2/25 19:45:53 點擊:

          內容提示:主機根據實際工況,若長期在低負荷低轉速運行,為了保證船舶主機的正常運行,根據采取文中措施對柴油機進行相應的調整工作是必須的,同時在日常管理上也要調整,這樣對柴油機長時間在低負荷運行產生的問題和不良影響是可以改善和解決的。...
        我國內河很多船舶由于使用工況和環境,例如挖泥船,航速變化是通過改變主機轉速完成,很多工況主機都在低轉速、低負荷狀態運轉,如果不采取措施而讓其長期在低于額定功率50%的條件下運行,會對主機產生不利影響。為了保障船舶柴油機適應低負荷運轉的工況,就需要做好船舶柴油機的調整工作。

        一、目前船舶柴油機低負荷運轉易出現的問題
        根據當前我國柴油機部件的正常情況分析來說,一般船舶的柴油機能夠在25%至30%額定負荷下穩定運行,但是如果柴油機長時間處于低負荷運行狀況下,會影響柴油機的工作狀況,因此,只有我們做好船舶柴油機的調整工作,才能確保柴油機的正常運行,如果主機長期運行在25%額定負荷以下,甚至在10%額定負荷以下,則需要對某些部件進行改造, 否則會造成船舶柴油機的迅速惡化,甚至出現柴油機損壞的情況。
        目前我國船舶柴油機低負荷運轉時可能遇到的問題:第一是燃燒質量降低,造成主機燃燒室部件、增壓器噴嘴環和葉片、廢氣爐煙管和煙囪積炭加重,嚴重時會造成煙筒著火,可能造成廢氣爐管子因局部過熱變形而漏水;第二是柴油機輔助鼓風機出現故障;第三是柴油機氣缸潤滑情況變壞;第四是柴油機軸承潤滑不良;第五是柴油機低溫腐蝕;第六是柴油機掃氣箱止回閥損壞;氣缸下部掃氣室油渣增加,掃氣箱著火;第七是柴油機長期低負荷運轉使運動部件磨損加劇,維修保養周期縮短,增加維修費用和備件費用。

        二、船舶柴油機低負荷運轉時產生問題的原因分析
        NO.1 燃燒質量降低
        燃燒質量降低造成主機燃燒室部件、增壓器噴嘴環和葉片、廢氣爐煙管和煙囪積炭加重: 由于轉速低,每個工作循環的注油量少,使得噴油霧化質量變差; 同時,由于負荷小,遠離廢氣渦輪增壓器的最佳工作點,效率會大幅度降低,增壓壓力低,從而導致燃燒不充分;低負荷運轉時,氣缸和排氣閥漏氣量加大,壓縮壓力減小,氣缸內溫度減低也會引起后燃。由于燃燒不好形成積炭在活塞、活塞環、增壓器噴嘴環、透平葉輪和廢氣管路管子內沉積,加劇了活塞環、活塞和缸套的磨損,影響氣缸密封使漏氣加劇,主機排出背壓加大增壓器效率進一步降低,使得主機工況逐漸惡化。
        NO.2 主機輔助鼓風機故障
        主要是船舶柴油機在低于40%額定負荷運轉時,會造成輔助鼓風機的長時間運轉,但是如果鼓風機的保養不及時或檢查的不到位,就很容易造成鼓風機泄放孔堵塞, 從而導致馬達軸和軸封磨損。如果船舶柴油機在停止運轉的負荷狀況下運轉, 會加劇柴油機輔助鼓風機工作電流的加大,一旦負荷變化較為頻繁的話,輔助鼓風機會由于變化的頻繁過熱而損壞。
        NO.3 柴油機氣缸過度潤滑
        對于機械式氣缸油注油器,由于氣缸油的注油率是和轉速成正比的,而負荷的減少和轉速的三次方成正比,但是目前船舶注油器設定的量都是一樣的,船舶柴油機在低負荷運轉過程中需要的油量會大大超出正常情況下的油量,這樣一來會顯著增加主機燃燒室部件的積炭,增加運動件的磨損。特別是對于ALPHA電子氣缸油注油器,當主機負荷大于25%額定負荷時,氣缸油的注油率隨負荷減小而減小;但在主機負荷小于 25%額定負荷時,注油率不隨負荷減小而減少,這時氣缸油的注油量會偏大。

        NO.4 軸承潤滑問題
        由于轉速低,軸承動力潤滑油膜建眾相對困難,油膜容易被破壞,在低轉速下軸瓦的應力點也會發生變化,容易在油楔邊沿產生疲勞破壞。
        NO.5 低溫腐蝕問題
        由于低負荷運轉時氣缸平均溫度會較低,如果掃氣溫度控制不好,會產生冷凝水并和燃燒產物中的二氧化碳反應生成亞硫酸,造成氣缸套低溫腐蝕。
        NO.6 掃氣箱止回閥損壞 
        低負荷運轉時,由于掃氣壓力低,活塞運行中會產生壓力波, 可能造成掃氣箱止回閥頻繁開關,容易使止回閥損壞。其次由于低轉速運轉時未燃燒的炭粒增加,且氣缸漏泄加重,加入過量潤滑,導致掉到氣缸下部的掃氣室油性顆粒增加, 如果檢查和清理不及時,容易出現掃氣箱著火事故。
        NO.7 機件的壽命縮短
        由于長期低負荷運轉造成燃燒不良,產生積炭,同時由于轉速降低,運動件相對運動速度降低,氣缸潤滑條件惡化,使活塞、活塞環和缸套的磨損加劇, 軸瓦和軸的磨損也會變大,使得保養周期縮短維修費用增加。由于燃燒不好,排溫高,燃燒室、增壓器噴嘴環和鍋爐管子的積炭增加,使得高溫腐蝕加劇,也會造成機件的壽命縮短。

        三、改善柴油機低負荷運行的主要技術措施
        由于定距槳自航式挖泥船施工航行的特殊性,拋泥航行時主機在高負荷,高轉速工況運行, 在船舶挖泥施工時要求主機在低轉速,低負荷工況下運行,但是由于上面船舶柴油機在低于額定負荷50%的工作狀況都會出現各種困難的情況,因此,為了保證我局柴油機的運行情況,需要柴油機在原有結構的范圍內采用各種技術措施來解決當前柴油機中出現的各種問題,從而改善我局船舶柴油機的低負荷性能情況下運行狀況,在施工中,可根據施工區與拋泥區距離的遠近,施工工藝的要求采用如下措施:
        NO.1 提高壓縮比
        可通過在連桿大端底腳加壓腳改變壓縮容積,提高壓縮比。
        NO.2 增大噴油提前角
        通過這兩項調整措施,提高壓縮終點的壓力P和溫度T,燃燒始點向前推移,氣缸內最大爆炸壓力 Pmax 增大。Pc、Tc和Pmax等參數向接近額定工況的設計值靠近,從而提高循環效率,使柴油機的燃油消耗率有所下降。通過提高壓縮比:和增大噴油提前角這兩項措施是充分利用柴油機的設計強度,利用減速后的剩余功率來提高柴油機的經濟性的。
        NO.3 改用小噴孔內緣倒角的噴嘴,適當降低噴嘴的通流能力。
        由于壓縮比加大后,噴油霧柱長度會減少,對霧化質量和燃燒過程非常不利,尤其是主機低負荷燃用輕油時更為明顯。改用小噴孔內緣倒角的噴嘴后,對低負荷工況的改善非常明顯。但是需要注意的是采用以上措施時,對參數的選擇不能認為壓縮比越高越好,也不能認為噴油提前角越大越好,在選用調整參數時,需注意以下兩點:首先是應根據常用功率(一般為額定功率的40%一50%) 選擇調整參數,使柴油機在常用功率范圍內具有良好的性能; 其次是采用以上措施后,額定工況時的三種參數已經向低轉速方向轉移,此時,假如恢復原來的額定工況運轉,主機便會超負荷而不安全。因此,在選擇參數調整時,要留有一定的余量,以適應施工和拋泥航行時船舶航速的變化。要求在調整能發揮的最大功率在額定功率的75%左右,作為允許使用的最大應急功率。對最大功率的限制條件 Pmax是不超過說明書要求的設計值。尤其需要說明的是,采用以上措施是在原有結構許可的范圍內,充分利用柴油機本身的剩余功率而進行的,不會對柴油機產生其他不良影響。

        四、結語
        主機根據實際工況,若長期在低負荷低轉速運行,為了保證船舶主機的正常運行,根據采取文中措施對柴油機進行相應的調整工作是必須的,同時在日常管理上也要調整,這樣對柴油機長時間在低負荷運行產生的問題和不良影響是可以改善和解決的。

        作者:不詳 來源:船管網

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