微精选

一、故障现象

某船2015年下水，主机型号瓦锡兰6RT-flex48T-D,额定功率8 730 kW ;

副机型号ZJMD MAN16/24,额定功率770 kW;

燃油单元型号AlfaLaval FCM 1300TE, 主机和副机共用该套燃油单元。

在非排放控制区主机和副机使用IFO 380 cSt(1 cSt=1mm2/s)高硫重油(硫质量分数<3.5%) ,进入排放控制区换用低硫轻油(硫质量分数<0.1%)。

某日该船进入长三角排放控制区主机和副机换用低硫轻油运行,换油结束船舶机动航行。

当主机转速降至HalfAhead车时报警系统发出喷射时间过长报警,触发主机降速且单缸断油,在重启故障缸FCM20模块并将车速迅速推至Full Ahead车及以上时,报警复位。

通过FlexView软件得知:

HalfAhead车报警,该缸喷射时间为16 ms,整机平均时间为9ms;

FullAhead以上并报警复位，该缸喷射时间为29ms,整机平均时间为26 ms。

二、故障分析

经查发现，若单缸喷射时间为整机平均时间的150%及以上，则会发出喷射时间过长报警并触发主机降速。

导致单缸喷射时间过长的主要原因有:

①喷油器卡阻或者启阀压力过高;

②喷射控制单元(ICU)可能存在故障;

③主机负荷急剧变化。

因为故障时船舶正在机动航行，所以排除主机负荷急剧变化的可能性。

在靠泊期间更换该缸的2只喷油器，再次开航并使用低硫轻油期间故障依旧，因此故障的原因可能是该缸 ICU 故障。

截取 Flex View 软件中燃油喷射曲线( 见图 1) ，可以看出该缸的喷射始点相比其他缸明显提前，喷射曲线脱离正常曲线，且爆压降低。

图 1 ICU 喷射曲线

该主机控制系统 WECS 9520 中引入新的“喷射停滞时间偏差”的概念。

喷射停滞时间是指发出喷射信号到喷射开始这一段时间，其是 WECS 9520 以正确的曲柄角度位置控制燃油喷射所需的基本信息，需要系统提前予以假定并根据喷射曲线动态调整。

实际测出的停滞时间与估算的停滞时间的差值就是 “喷射停滞时间偏差”，其可用于补偿 ICU 磨损及老化导致的错误喷射角，有利于在 ICU 少量磨损情况下保持正常运行，但是其补偿过大时会带来喷射始点提前、喷射曲线脱离正常曲线、爆压降低等问题。

从图1可以看出，正是 ICU 内部磨损或卡滞导致“喷射停滞时间偏差”自动补偿过大而引起喷射始点提前，爆压降低。

虽然更换 ICU 总成可以解决该问题，但 ICU 是高价值精密设备，盲目换新成本很大。

考虑到该船下水仅 3 年，主机运行仅 18 000 h，ICU 内部磨损过大的可能性较低，且在使用重油情况下工况正常，因此考虑是换用低硫轻油导致 ICU 内部运动部件黏滞或脏污卡阻所致。

ICU 结构见图 2。

图 2  ICU 结构

从图 2 可以看出，运动件黏滞有 2 处:

①喷射控制阀芯( ICV) ;

②燃油计量活塞( FQP) 。

ICV 由于压力高、速度快，

发生黏滞的可能性较小。

笔者考虑 FQP 卡滞的可能性较大，于是拆检该缸 FQP( 见图 3) 。

图 3  FQP 活塞杆

拆检后发现 FQP 活塞杆与 ICU 本体卡滞，运动受阻，活塞杆本体固化油泥较多，FQP 活塞杆腔室泄漏孔堵塞。

用百洁布及 WD40 清洁剂清洁活塞杆并用滑油润滑，来回全行程活络活塞杆，装复后再次使用，低硫轻油期间该喷射时间明显减 少，HalfAhead 车时仅略微高于平均值，报警消除。

根据拆检后的分析，笔者认为在换用低硫轻油后，由于燃油黏度急剧降低，FQP 活塞杆与本体处燃油润滑效果变差，活塞杆运动受阻，而摩擦加剧直接导致低硫轻油泄漏量增加，冲刷 FQP 腔室内的油垢堵塞泄漏孔，泄漏的低硫轻油与残余油泥在该腔室聚集，受热后在活塞杆上积炭，进一步加剧活塞杆的黏滞，导致故障发生。

三、主机换用低硫

轻油注意事项及管理要点

根据笔者所在船舶最近 3 个月的运行情况，介绍主机换用低硫轻油后注意事项及管理要点。

1、低硫轻油的黏度

黏度是重要的燃油指标。低硫轻油具有明显的极低黏度及硫质量分数极低的特性。

船舶柴油机燃油系统一般是基于重油/船用柴油设计的，当转换为低硫轻油后势必会造成燃油系统内漏增加、各摩擦副干磨、密封难以建立等故障。

根据说明书，主机进机之前的燃油黏度推荐范围为 13～17cSt，最小不得低于2 cSt，而低硫轻油在 50℃的黏度大多在2～3 cSt。

笔者曾做过试验，在机舱温度 35℃，主机换用低硫轻油且不使用燃油冷却器的情况下，燃油进机温度高达 65℃，黏度下降至 1cSt 左右，因此在完成换用低硫轻油后需要对进机低硫轻油进行冷却以提高黏度。

根据笔者的经验，由 IFO 380cSt 重油换至低硫轻油，经过燃油单元降温至 65℃左右即可将燃油冷却器投入运行，并将冷却水温设定为 30℃，这时基本能保证燃油进机黏度在 3.5 cSt 左右，满足该型主机的最低要求。

2、低硫轻油的润滑性能

低硫轻油是在船用轻柴油的基础上进行脱硫处理而成的，在去除硫分的同时大大削弱燃油的润滑性能，极易造成燃油喷射系统中各运动件的异常磨损。

目前改善低硫轻油润滑性能的常用方案是在燃油中加入无灰润滑性改进剂，其主要成分是 1 种不含金属的高分子有机酸。

为改善低硫轻油的润滑性能，笔者所在船舶试用某品牌无灰润滑性改进剂，在加装低硫轻油时按照推荐比例加入低硫轻油舱中。

根据试用期间测取的各 ICU 及燃油系统泄漏量，在使用无灰润滑性改进剂后主机各 ICU 泄漏量无明显增加，各运动件无卡阻现象发生，润滑减磨效果明显。

3、燃油系统的清洁状况

由于船舶长期使用 IFO 380cSt 高硫重油，主机燃油喷射系统中不可避免地残留较多的重油油泥及油垢，尤其在燃油输送管内壁、共轨泄漏管路、各ICU 计量活塞杆腔室等处。

换用低硫轻油后，集聚在管路内壁的油垢逐渐被冲刷下来，导致燃油喷射系统滤器堵塞、ICU 卡滞、泄漏管路堵塞等故障，甚至失去动力。

根据经验，在换油初期应对整个燃油喷射系统进行彻底检查，尤其是燃油进机双联滤器，其工况及技术指标应符合要求，并保证随时用一备一的模式; 

在完成换油操作后，燃油自清滤器要缩短冲洗间隔时间以及时去除燃油管路内冲下的油垢;

各 ICU 计量活塞应解体进行彻底清洁，清除集聚在计量活塞杆腔室内的油泥及积炭，并疏通 ICU 泄漏管路。

4、换油过程中的温度变化率

在轻重油转换过程中，主机燃油喷射系统会经过 100 ℃左右的温度跨度( IFO 380cSt 高硫重油的进机温度约为 135℃，低硫轻油的进机温度约为 30℃ ) 。

与传统主机相比，为达到极高的燃油喷射压力，ＲT-flex 系列机型燃油喷射系统中各运动件的配合间隙更小，对于温度变化而引起的热胀冷缩也就更加敏感，剧烈的温度变化极易引起各运动件因热胀冷缩不均而咬死或黏着，所以在轻重油转换过程中应严格控制燃油进机温度的变化率不超过2℃ /min。

四、结束语

主机安全使用低硫燃油是一个全新的课题。

船舶换油频繁，这就需要轮机主管人员熟悉燃油特性，采取积极的应对措施，防止机损海损事故的发生。

原创作者系：

上海锦江航运( 集团) 有限公司

窦天君 轮机长