船舶柴油机低负荷运转管理

时间：2020-12-18 16:05:22　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：柴油机设计往往注重额定负荷下运行工况，对柴油机低负荷性能兼顾不够，造成船舶航行过程中，柴油机燃烧状况不佳。本文重点針对某轮柴油机低负荷运行存在的问题，分析了柴油机低负荷运转特点，并结合本船实际，提出运转改进对策和维护管理要点。
　　关键词：柴油机；低负荷；运转对策
　　绪论
　　所谓柴油机低负荷性能，是指柴油机在低速空车运转，或者在部分负荷下运转时柴油机的性能。柴油机在设计时往往只注重额定工况下的指标，而忽略了低负荷下的指标，实际使用中柴油机也往往不在额定工况下，大部分在低负荷和部分负荷下工作。某轮有2台主机，型号为瓦锡兰8L46C柴油机，转速500rpm，额定功率8400kw。在长江航渡、执行特殊任务时，要求双机同时低负荷运行，但在主机低负荷运行区间，存在单缸排温偏差大，增压器排温过高超过报警、降负荷设定值，燃油缓冲器、高压油管出现共振等现象，双机同时运行难以调配。为做好相关保障，有必要对柴油性低负荷性能进行研究，并根据本船实际情况，探讨形成有效对策。
　　柴油机低负荷运转特点和存在的问题
　　2. 某轮主机低负荷运行主要存在的问题
　　（1）低负荷运行各缸排温偏差较大，超过报警、降负荷设定值。尤其右主机1#、7#缸，左主机3#缸排烟偏差较大。（2）为改善主机燃烧性能，主机配置有增压空气旁通阀，开启条件为转速小于425rmp，且增压空气压力大于0.035Mpa。但在旁通阀恰好关闭（转速为425-434rpm）和旁通阀即将开启（增压空气压力为0.030-0.035Mpa）时，增压器涡轮前后排烟温度急剧升高。（3）主机在怠速情况下，频繁出现“120 DEGREE DIFF ON EXH ENGINE”（两缸排温偏差大于120℃）降负荷报警。（4）主机在416-425rmp燃油系统出现共振，主机1#、2#缸燃油高压油管、缓冲器等处振动大。（5）船舶航行时有时需采用12节航速，单台主机全负荷无法满足要求，两台主机同时使用，负荷难以调配，排温频繁报警。（6）主机长时间低于20%负荷运行，柴油机性能下降。
　　2. 主机低负荷运转特点分析
　　对于柴油机低负荷运转性能不佳，从机理上主要有受到以下几个方面因素的影响：（1）燃烧燃油方面。a.喷油器雾化方面。油管压力的高低同高压油泵供油量成一定比例，低负荷运转，供油量相对较小，喷油压力较低，喷油器雾化效果不佳，从而导致因油气混合质量下降影响燃烧，出现排烟大、温度高、HC、CO等排放物增多。b.不同转速不同负荷有最佳供油角。供油提前角不随负荷自动调节，在额定工况为最佳，但在低负荷时显得相对过大，导致滞燃期过长，燃烧粗暴。c.柴油机出厂时调整各缸油量平衡，是以额定工况为准。低负荷运转，各缸油量不均匀显得过大，导致转速不稳，各缸工作不均，排放增加。（2）换气方面。a.低负荷运转，由于气门重迭角显得偏大，进气压力偏低，导致废气倒灌，影响充量，污堵进气道，燃烧不良，性能恶化。b.增压器同柴油机的最佳匹配点以额定工况为标准。低负荷时，增压器工作效率较低，增压压力低，导致燃烧不良，结炭严重。（3）增压空气旁通阀配置区间是以设计工况为基准的，实际主机使用中，未进行针对性调试，造成区间临界负荷下，燃烧性能下降。（4）低负荷运转，由于空冷器气温低，柴油机水温低，因此缸温低，缸套活塞间隙增大，不仅使气缸窜气和窜机油加重，而且导致压缩压力低、温度低，既造成燃烧不良，又造成机油消耗大，气缸结炭严重，柴油机磨损增大和增加穴蚀。（5）主机怠速下，燃油雾化不佳，增压空气进入量最少，各缸燃烧不平衡性严重，出现排温偏差超过120℃报警。（6）主机燃油脉冲和机体各种振动叠加，在特定区间下，形成共振。
　　3 柴油机低负荷运转应对措施
　　一般柴油机通过以下措施改善低负荷性能：一是提高缸内空气温度；二是提高缸内空气压力；三是改善油气混合质量，改善燃烧性能。针对某轮主机低负荷运转时可能出现的上述问题，根据某轮实际运行特点和经验，管理人员可以运用以下措施提高主机低负荷运转性能。
　　3. 低负荷运转改进方法
　　（1）适当调整柴油机转速与螺距配比。某轮所用螺旋桨为调距桨，主机操纵有联控和分控两种方式。联控即为按照一定的曲线同时控制转速和螺距，改变主机负荷，分控则可以通过两个手柄分别对转速和螺距控制。信号来源为手柄4-20mA信号-PCU工作站-EP转换器-调速器，实际使用中一般采取联控方式操车。由于主机在设计工况下性能最好，低负荷运行区间螺距与转速按照联控曲线进行设置，一定程度上影响柴油机效率，所以在工况状态不太好的低负荷区间可以通过改变联控曲线的方式，改善柴油机燃烧性能。一是提高负荷限制。通过限负荷，可以提高主机转速，降低螺距。二是参数调整。转速与螺距的匹配是通过差值法进行设置的，适当改变转速与螺距对应点，避开工况不好的状态。三是采取分控操纵方式。定转速，通过调节螺距来改变主机负荷，改善燃烧性能。四是对于主机怠速运行，适当调节EP转换器，增大最低怠速。（2）辅助增大进气量。在增压器压气端，增加一台鼓风机或者接入压缩空气，在主机负荷较低燃烧不良的区间，补充增压空气进气量，改善燃烧。（3）调整增压空气旁通阀开度区间。配备增压空气旁通阀就是为了改善主机低负荷区间的燃烧性能，在主机实际运行中，旁通阀恰好关闭和即将开启区间，燃烧性能恶化。适当增大增压空气旁通阀开度区间，辅助燃烧。（4）调整个别缸供油量。针对右主机1#、7#缸，左主机3#缸排烟偏差较大，适当增大单缸齿条供油量，可以有效改善单缸发火不均。
　　3. 维护管理要点
　　（1）按照主机说明书，主机连续低于20%额定负荷的运行时间不得超过100小时，并在再次低负荷运行或停车之前，必须加载至70%以上运行一小时。（2）定期对主机增压器清洗。每天压气端清洗一次，每周涡轮端清洗一次。（3）定期检查喷油器启喷压力，检查喷射系统泄漏量。（4）定期检查气阀间隙，避免间隙过大或过小。（5）低负荷时，增大中央冷却器调温阀设定温度，关闭板式造水机隔离阀，减少辅助设备的热交换量，适当提高主机冷却水进机温度。（6）选择加入燃油添加剂，改善燃烧性能。（7）定期清洗增压器滤网、燃油滤器滤芯，油柜放残。
　　4 结语
　　柴油机在低负荷运转时，工况性能往往较为恶劣，故障频发，只要采取合理措施就能有效避免柴油机发生故障，保证柴油机正常运转。尤其要针对本船航行特点，适当调整参数配置，改变主机使用策略，改善主机运行性能。
　　参考文献：
　　[1]万德玉，刘少珍，董占春.浅谈柴油机的低负荷性能[J].内燃机与动力装置，2008.8：18-21.
　　[2]孟庆泉，徐峰.船舶柴油机低负荷运转的问题与对策[J].航海实务，2013.6：28-29.
　　[3]方峰.老龄船舶柴油机低负荷性能的改进措施[J].船舶轮机，2015.4：41-43.

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