柴油機氣缸潤滑是一個復雜而又重要的問題。在大型十字頭式柴油機中,氣缸潤滑是一個獨立的潤滑系統,其潤滑設備、滑油品質及運轉管理均需特殊及謹慎考慮。尤其是現在的柴油機高強度化、燃油劣質化的發展中,對氣缸潤滑的要求越來越苛刻。良好的氣缸潤滑是減少缸套和活塞環磨損的必要條件,為了減少在柴油機低負荷時汽缸油的消耗量,很多柴油機采用了氣缸注油量隨負荷自動調整的自動控制系統。
榮安城主柴油機則是采用了瓦錫蘭CLU-4電子脈沖氣缸注油系統,它顯著的優點就是能較大幅度降低氣缸油消耗量。此外,在柴油機結構上取消了鏈條傳動的各缸機械注油器,既節省了空間也實現了先進智能電子控制系統。
控制單元控制注油器的電磁閥以合適的時機啟閉進行注油, 每個注油的情況通過反饋信號發光二極管顯示出,注油器注油定時是依據曲柄角度譯碼器的兩個信號控制,一個是以第一氣缸上死點為準, 另一個是曲柄轉角度。注油器的每次噴油量是恒量控制,但特定的噴油率是由噴油頻率來實現,而注油器的噴油頻率是根據柴油機實際負荷比例控制,并且僅僅在單缸的壓縮沖程按照70% - 25% - 5%對活塞上部、活塞環、活塞下部噴射氣缸油(如圖)。
選擇氣缸油時,一般根據所使用燃油的硫份來選擇氣缸油的總堿值。由于遠洋船舶需要在世界不同港口加裝燃油,在決定加裝燃油時習慣上以粘度等級為準,而相同粘度等級的燃油硫份隨產地不同又有較大差別。對這種差別船方無法事先獲得有關數據,無法根據燃油硫份的變化來改變氣缸油的總堿值。在多數情況下,船上值只備有某一堿值的氣缸油,因而在實踐中總堿值與燃油硫份的匹配比較粗糙。對于一些工作條件嚴酷的柴油機會采用TBN100的氣缸油,“榮安城”輪即是采用TBN100的氣缸油。
氣缸油的注油率應當適宜。注油率過大,不但浪費而且會使活塞頂部、環帶區、氣口和排氣閥處的沉積物增多,從而引起活塞環和排氣閥粘著,使氣流通道部分堵塞。同時多余的氣缸油還會沉積在活塞下部空間、掃氣箱中,影響掃氣質量;注油率太少,則難以形成完整的油膜,而使活塞環與缸套磨損加劇和漏氣增多,泄漏的燃氣又會破壞缸壁上的油膜導致發生咬缸事故和掃氣箱著火。
不同類型的柴油機注油率在不同工況下各不相同,最適宜的注油率應該根據推薦的注油率并綜合考慮掃氣口檢查情況如活塞環的狀態、缸套表面狀況等等來確定。如缸套內壁表面濕潤、干凈,首環半干半濕,其余環濕潤,活塞環在環槽內活動靈活,環外圓表面光亮,倒角尚在,則氣缸油可認為適中。
為了檢查運轉中的柴油機注油率是否合適,可以對從氣缸中刮下的殘油進行化學分析,根據殘油的BN值來判斷氣缸壁上是否有足夠的堿性儲備。如圖顯示,當殘油的BN值在25-50為安全值,當BN值為10-25為警戒值,殘油BN值0-10是絕對不允許的。
此外還可以用直觀法加以判斷,一般說來,若氣缸油注油率較低,則會缸套表面上出現漆狀沉積物,使鑄鐵缸套表面被腐蝕發暗。
“榮安城”主柴油機目前已運轉9000多小時,根據生產商推薦的氣缸油設定值應為0.8g/KWh。在實踐中發現當氣缸油設定為0.8g/KWh(燃油含硫量S%=3.23%)后運轉48H,打開掃氣箱內部檢查:活塞環濕潤,活塞環活動靈活,活塞環外圓光亮,倒角尚在,但缸套表面發暗,稍顯漆狀沉積物。后重新將氣缸注油率設置為0.85g/KWh(燃油含硫量S%=3.23%),運轉72H打開掃氣箱內部檢查,缸套表面仍發暗,但發暗程度明顯減輕;后續將氣缸油設置為0.9g/KWh(燃油含硫量S%=3.23%),運轉48H后重新檢查,缸套壁不再發暗,漆狀沉淀物消失,珩磨紋明顯呈現出來。
最近一次掃氣箱殘油化驗,各缸殘油BN值在19 mgKOH/g,取殘油時使用的燃油含硫量S%=2.79%,氣缸注油率設定值為0.85g/KWh。滑油商給出的報告顯示為NORMAL,但是根據設備說明書此值是處在警戒區域值。此時的掃氣口內部檢查缸套壁稍有發暗,但沒有發現漆狀沉淀物,可見此時的注油率在還是稍微偏低。
綜述上述現象,當燃油含硫量S%=3.0%-3.5%時(3.5%為Marpol Annex VI限定的允許最高含硫量,國內外有些港口添加的燃油含硫量有時都達到3.34%),為保證設備安全,可將氣缸注油率設置為0.9g/KWh,同時適宜時機可打開掃氣箱進行掃氣口檢查缸套壁情況,根據檢查情況略作調節;當燃油含硫量S%=2.0%-3.0%時,可將氣缸注油率設置為0.85g/KWh;只有當含硫量低于2.0%時,可以設置為說明書推薦的設定值0.8g/KWh。當然,現在多數供油商給的燃油加油單上的含硫量數據并非實際值,會比所添加的燃油含硫量偏低,這樣就給管理者在設定氣缸注油率數值帶來麻煩。當然殘油BN值過大也不好,這樣缸內會由于過量堿性添加劑而形成大量灰白色沉淀物,一般這種情況為長時間使用低硫份燃油(如低硫輕油),說明書上給出的推薦運轉時間為48H。
在實際操作中,很多管理者將氣缸注油率設置為固定值后不再調節,這樣就使氣缸注油率與燃油硫份的匹配比較粗糙。其實,設定值在0.8g/KWh和0.9 g/KWh24H所消耗的氣缸油相差不大,假設柴油機負荷為72%且不考慮負荷突變現象,兩者分別對應的實際有效注油率為0.85g/KWh和0.95g/KWh,消耗相差量為(0.95-0.85)*24*6100*72%/950=11L。當然,以上只是個人在實際工作中總結出來的經驗,個人覺得最適宜的注油率應該根據推薦的注油率并綜合考慮掃氣箱殘油化驗值及掃口氣內部檢查情況來確定,再根據所使用的燃油含硫量稍作調整。
此外,還要經常檢查伺服油去CLU4脈沖泵的減壓裝置壓力(正確值為60Bar)和此減壓裝置的蓄能器內氮氣壓力(30-35Bar),每缸CLU4脈沖油泵上的蓄能器壓力(30-35Bar)也要檢查,這些值偏小的話也會造成氣缸油注油量偏小或不均勻。“榮安城”輪大管輪張德剛供稿