新手必读…MAN-ME-C 及双燃料发动机 5%-40% 负荷低负荷运行要点及常规检查主要关注点！

本文基于曼恩能源解决方案（MAN Energy Solutions）SL2021-714/PXN 服务通函，针对 ME 型、ME-C 型及双燃料发动机使用低硫燃油（LSFO）在 5%-40% 负荷区间的低负荷运行展开研究。研究表明，在采取适当预防措施且无需重大改造的前提下，发动机可在低至 5% 负荷下实现长期安全可靠运行；通过液压驱动燃油喷射、可变排气阀正时等技术，该类发动机低负荷性能优于传统 MC/MC-C 型发动机。同时，针对不同涡轮增压器配置提出优化方案，为船舶发动机低负荷运行的操作、维护及性能提升提供技术指导，助力操作人员优化燃油消耗与船队运力，适配市场运营需求。

一、引言

1.1 研究背景与目的

随着船舶运营场景多元化，发动机在减载作业、海上动力定位、低速等待货运目的地等场景下的低负荷运行需求日益增加。曼恩能源解决方案通过实际船舶运行数据，积累了ME/ME-C 型及双燃料发动机极低负荷运行经验，为明确该类发动机在 5%-40% 负荷区间的运行特性、操作规范及优化方向，特发布 SL2021-714/PXN 服务通函，替代原 SL09-511-MTS 通函，为行业提供标准化技术参考。

1.2 发动机低负荷运行基础特性

实际运行数据显示，配备ME/ME-C 型或双燃料发动机的船舶，可在 2%-3% 负荷下平稳运行长达 4 天，在 5%-40% 负荷区间实现长期平稳运行。该类发动机低负荷性能优势源于两项核心技术：一是液压驱动燃油喷射系统，确保低负荷下燃油雾化与燃烧效率；二是可变排气阀正时技术，优化排气过程与能量回收。此外，ME 系列发动机专属的低负荷优化功能，可通过 “低负荷偏移量” 调节各气缸平均指示压力（MIP，由 PMI-system 测量），进一步提升低负荷运行稳定性。

二、低负荷运行关键影响因素

基于长期低负荷运行经验，发动机在5%-40% 负荷区间的稳定运行需重点关注以下六项核心参数，各参数对运行安全性与可靠性的影响及控制要求如下：

2.1 燃油喷射与 MIP 调节

ME 燃油喷射系统在低负荷下表现优异，通过 “低负荷 MIP 调节” 功能可精准控制气缸内燃烧过程，避免因负荷过低导致的燃烧不充分问题。实际操作中，需利用 PMI-system 实时监测 MIP，通过 “低负荷偏移量” 参数调整，确保各气缸 MIP 均衡，防止局部过热或燃烧效率下降。

2.2 排气阀热负荷

在20%-40% 负荷区间，排气阀承受的热负荷略高于其他低负荷区间，虽无需额外冷却系统改造，但需通过定期检查排气阀气道（重点排查冷腐蚀）、优化燃油燃烧过程等方式，避免热负荷累积导致的阀门磨损或密封失效。

2.3 废气温度控制

低负荷运行期间，发动机本身无最低废气温度要求，但需重点控制发动机下游废气温度：一是需高于硫冷凝温度，防止废气中硫成分冷凝引发废气锅炉腐蚀；二是需满足锅炉制造商规定的最低温度，确保锅炉正常产汽效率。同时，废气温度需严格低于报警限值，避免触发安全保护导致停机。

2.4 废气锅炉压降与清洁

低负荷运行时，废气锅炉内气流速度降低，易导致积垢堆积，增加压降并影响换热效率。操作中需实时监测锅炉压降，根据压降变化调整清洁间隔，遵循锅炉制造商清洁建议—— 尤其针对水管锅炉（对积炭更敏感），必要时需安装废气锅炉旁通装置，在清洁期间保障发动机正常排气。

2.5 涡轮增压器清洁与负荷匹配

涡轮增压器燃气侧易因低负荷气流不足产生积垢，需定期通过“负荷提升” 操作（按涡轮增压器制造商建议执行）清除积垢；涡轮侧则需采用软喷（如坚果壳喷砂）方式清洁，避免机械损伤。此外，需避免在辅助鼓风机启动负荷以上区间持续运行 —— 若该区间涡轮增压器效率大幅下降，需强制开启辅助鼓风机 “手动模式”，防止废气温度异常升高。

2.6 废气排放特性

低负荷运行时，废气中NOx、SOx 排放量与燃油消耗及 CO₂排放量（每海里）成比例下降，符合船舶环保法规要求。同时，气缸润滑油消耗率（每海里）也随负荷降低而减少，但需通过优化润滑油供给率（见 3.2.6 节）避免过度润滑或润滑不足。

三、低负荷运行操作规范

3.1 运行前准备与负荷区间适配

3.1.1 机型与燃料模式适配

双燃料发动机：使用第二燃料时，可在10%-40% 负荷区间直接运行，无需改造；负荷低于 10%（最低至 5%）时，需切换为 “纯燃油模式”，避免第二燃料燃烧不充分导致的积炭问题。

所有机型：均需使用低硫燃油（LSFO），符合国际海事组织对船舶燃油硫含量的限制要求，减少废气中硫成分对下游设备的腐蚀。

3.1.2 涡轮增压器配置优化

针对不同涡轮增压器数量的发动机，需采取差异化配置方案：

3 台 / 4 台涡轮增压器：建议安装 “灵活涡轮增压器切断系统”，可手动激活 / 关闭切断功能，优化 20%-60% 负荷区间性能，降低燃油消耗率 2%-3%（以 12G95ME-C 发动机为例），同时减少排气阀热负荷。

1 台 / 2 台涡轮增压器：不建议采用切断系统，可通过涡轮增压器改造、安装新涡轮增压器或 “涡轮增压器重新匹配 + 排气旁通” 方案提升扫气压力，改善低负荷运行状态。

涡轮增压器切断值标准：2 台切断 1 台时最大负荷 35%、3 台切断 1 台时最大负荷 65%、4 台切断 1 台时最大负荷 70%，且该数值不适用于应急运行场景。

3.2 运行中核心操作要求

3.2.1 频繁检查与状态监测

低负荷运行需增加检查频率，重点检查区域及要求如下：

扫气箱：定期检查内部积炭、未燃烧燃油/ 润滑油残留，及时清除以防止扫气箱火灾；同时清除扫气箱内残留物，检查止回阀状态（建议拍摄照片记录）。

排气系统：包括排气箱、排气阀、涡轮增压器入口格栅，重点排查积垢、腐蚀及部件磨损，确保排气通道畅通。

辅助鼓风机：非封闭式轴承需频繁润滑，定期检查磨损情况；建议船舶配备完整备用辅助鼓风机，避免因鼓风机故障导致停机。

3.2.2 气缸润滑调节

负荷低于30% 时易出现气缸润滑过度，需将润滑油供给率调整为 1.2g/kWh，仅在负荷变化、机动操作或气缸状态恶化时临时提高供给率，防止过度润滑导致扫气箱积垢或润滑油浪费。

3.2.3 辅助鼓风机控制

启停区间规避：避免在辅助鼓风机启停负荷区间频繁运行，防止鼓风机反复启停；若需在该区间运行，需将鼓风机切换至“手动开启” 模式。

35%-45% 负荷特殊控制：该区间运行时，建议开启辅助鼓风机 “手动模式”，降低废气温度，但需监控鼓风机最大电流，避免过载损坏。

瓣阀状态监测：避免发动机处于特定负荷点，防止扫气箱内瓣阀高速反复开关，减少机械冲击与磨损。

3.2.4 负荷调整程序

发动机低负荷运行时需尽量减少升负荷操作，若需大幅升负荷（如清洁排气通道），需遵循以下手动程序，避免气缸状态恶化：

同时，需遵循曼恩能源解决方案关于正常运行的最新升负荷建议，确保操作合规性。

3.2.5 SCR 系统启停控制

配备HPSCR/LPSCR 系统的发动机，低负荷运行时 SCR 系统状态随负荷变化：

升负荷：负荷达到10% 且废气温度满足 SCR 运行要求时，SCR 系统自动启动（激活喷射功能）。

降负荷：负荷低于7% 时，SCR 系统默认停用（无法达到运行所需温度），无需手动干预。

3.3 运行后维护与记录

3.3.1 检查报告填写

需使用“二冲程发动机低负荷运行 —— 检查报告模板” 记录运行数据，填写频率建议为低负荷运行前后各 1 次或每月 3-4 次（可根据负荷模式稳定性调整）。报告需包含船舶信息（名称、IMO 编号）、发动机信息（型号、运行小时数、负荷区间）及关键检查项目（含照片记录），具体检查项目如下：

3.3.2 维护间隔调整

根据运行经验，低负荷运行可能需缩短部分维护间隔，如扫气箱清洁、涡轮增压器清洁、废气锅炉清洁等，具体调整需结合检查报告数据与设备状态，避免过度维护或维护不足。

四、性能优化方案

4.1 扫气压力提升

发动机在20%-60% 负荷区间的运行状态可通过提升扫气压力显著改善：对于 3 台 / 4 台涡轮增压器机型，涡轮增压器切断系统可将辅助鼓风机启停负荷区间降至更低水平，减少鼓风机耗电量；对于 1 台 / 2 台涡轮增压器机型，可通过涡轮增压器改造、新增涡轮增压器或 “重新匹配 + 排气旁通” 方案提升扫气压力，具体需根据现有涡轮增压器配置评估，可联系曼恩能源解决方案（[email protected]）获取定制化方案。

4.2 燃油消耗率优化

涡轮增压器切断系统是降低燃油消耗率的核心手段，以12G95ME-C 发动机（3 台涡轮增压器）为例，该系统在 25%-50% 负荷区间可降低燃油消耗率 2%-3%；同时，通过优化气缸润滑油供给率（1.2g/kWh）、减少不必要的升负荷操作，可进一步降低燃油与润滑油消耗，实现运营成本节约。

新手必读…MAN-ME-C 及双燃料发动机 5%-40% 负荷低负荷运行要点及常规检查主要关注点！

4.3 设备可靠性提升

辅助鼓风机：虽非设计用于持续运行，但实际服务经验表明其可靠性良好，通过频繁润滑（非封闭式轴承）、配备备用鼓风机，可降低故障风险。

排气阀与废气锅炉：通过定期检查、优化温度控制与清洁程序，可减少腐蚀与积垢导致的部件损坏，延长设备使用寿命。

五、结论与建议

5.1 研究结论

ME/ME-C 型及双燃料发动机在 5%-40% 负荷区间运行时，具备安全可靠性，无需重大改造，仅需通过规范操作与定期维护即可保障运行；

涡轮增压器切断系统（适用于3 台 / 4 台涡轮增压器机型）可显著提升低负荷性能，降低燃油消耗率与排气阀热负荷，是核心优化方案；

低负荷运行期间，需重点关注废气温度（防腐蚀）、设备清洁（扫气箱、涡轮增压器、废气锅炉）与气缸润滑调节，通过频繁检查与数据记录（检查报告）实现状态监控。

5.2 操作建议

设备配置：3 台 / 4 台涡轮增压器机型优先安装涡轮增压器切断系统，1 台 / 2 台机型评估涡轮增压器改造方案；船舶配备备用辅助鼓风机，确保应急需求；

操作规范：严格遵循负荷调整程序（5%→40% 需 30 分钟、40%→75% 需 60 分钟），避免频繁升负荷；辅助鼓风机在启停区间或 35%-45% 负荷时开启 “手动模式”；

维护记录：定期填写检查报告，重点记录关键部件状态（含照片），根据报告数据调整清洁与维护间隔；

技术支持：如需进一步优化方案或获取定制化服务，可联系曼恩能源解决方案（[email protected] 或 [email protected]），获取专业技术指导。

参考文献

[1] MAN Energy Solutions. SL2021-714/PXN Service Letter: Low-load operation – 5% to 40% engine load[R]. Copenhagen, Denmark: MAN Energy Solutions, 2021.

以下为历史经典文章合集链接，需要自取