随着航運業競争的不斷加劇，以及“節能減排”，推行綠色環保，柴油機的“節油技術”越來越被航運界及整個人類社會的推崇和重視,也隻有這樣,航運公司才能以最少的能耗付出獲取最大的經濟利益，提高公司的競争能力。

所謂船舶柴油機的“降耗減排”的節油技術,有多種多樣，這裏分别以“節約燃油”和“節約機油”兩個方面來作淺述和推介,以起到抛磚引玉的作用,共同分享。

 

第一章  燃油節油手段。        

不同的柴油機品牌,不同的形式如沖程數,轉速,爆壓等參數，其柴油機的燃油耗率都不一樣。

燃油耗率的高低，除其固有特性之外，還體現在日常管理方面。   

 

一.柴油機油耗的主要固有特性及管理方面的影響。

1、高壓油泵内部的壓力。

2、噴油器的霧化程度。

3、柴油機氣缸的密封及氣壓。

4、增壓器的增壓效率。

5、配氣定時的準确度。

6、柴油機的内部環境，如積炭。

 

以上因素都會直接影響到柴油機的燃油耗。比如噴油器的霧化不良滴漏，燃油燃燒不完全，直接排出，造成機器燃油黑煙。又如柴油機的内部環境，如果長期不按期保養機器，活塞環槽，氣閥，缸壁，氣道等處就會有嚴重的積碳，這些積碳嚴重影響機器的正常運轉，同時也會大幅度的增加機器燃油和機油方面的消耗。如柱塞磨損漏油，也影響噴油器霧化。所以必須對機器進行定期的維修保養，檢查氣缸及進排氣氣道的密封與暢通情況，檢查噴油系統各部件的運作情況，對不符合使用要求的參數進行調整，不符合使用要求的零件進行維修校正或更新。

 

二.爲節約燃油船方也通常采用經濟航速和使用添加劑，而柴油機外部增加設備的主要有：

1、渦輪增壓及中冷系統，這個技術已使用多年，不再贅述。

2、節油器，在中小型柴油機上面有使用。

3、近來重油的研磨均質設備的使用。

 

下面以MF均質機爲例進行淺析:

由于重油本身就存在着大量的顆粒及疑聚結團，船舶柴油機使用的重油燃料，主要是180cst，380cst,500cst等，它們是工業煉油經催化裂化加工後的剩餘産物。其中，瀝青質含量特别高，同時釩，氧化鋁，氧化矽等雜質也較多。瀝青質是導緻油渣增多和燃燒惡化的主要原因，同時瀝青質又增加了燃油的不相容性，造成儲存櫃沉澱櫃中燃油沉積，在分油機中難于分離。瀝青質的集結凝聚造成船舶供油系統中濾器頻繁堵塞，燃盡物掉入油底殼混入機油等現象，嚴重影響到柴油機的正常工作。而且船東還經常抱怨在市場上買到滲假的劣質油，這些燃油的使用，不但增加了發動機的機械磨損，影響柴油機的正常運轉，同時也直接影響到燃油和機油的消耗。

 

下圖爲380cst重燃油中的結團尺寸分布：

 

<a>均質機的原理：對重燃油的結構分析顯示重燃油中存在大量的瀝青結團，其平均直徑約爲40-60 微米。均質機是通過定子-轉子結構，在幾種組合力作用下将燃油中瀝青結團破碎勻化成平均直徑 3-5微米的顆粒，使燃油結構更加均勻易于燃燒。所有礦物質及其固體顆粒在勻化過程中被分離出，并很容易的用10 微米精細濾器濾出，從而有效的避免了固體顆粒對機器的磨損。通常一個60 微米直徑的結團被破碎分離成 12,960個直徑 3微米的油粒，使原油珠表面積增加了 23.5倍。燃燒過程燃料表面積越大，燃燒就更充分，輸出率就越高。

 

<b>勞氏船級社認證的MF均質機的外形與結構:

 

<c>MF均質機的作用和優點：

1、細化均質，充分燃燒。據試驗顯示,可節約燃油超過1%。

2、油渣處理，對重油渣進行重新研磨處理。

3、降低排放，減少污染物。

4、磁驅動，免維修。

 

 

 

<d>MF均質機的型号：

TypeParameter	MF30	MF60	MF90	MF250
Capacity （m3/h）	3.0	6.0	9.0	25.0
Power(KW/50Hz,    HP/60Hz)	3/4	7.5/10	11/15	22/30
Voltage (V)	380/440
Speed (r/min)	2880/3490	2900/3520	2930/3540	2940/3550
Working pressure (MPa)	<1	<1.2	<1.2	<1.6
Working temperature (0C)	<160
Viscosity (cSt/500C)	<700
Connecting pipe ￠(mm)	34	50	50	70
Motor insolation grade	IP54
Weight (kg)	95	130	180	370
L1    (mm)	724	820	967	1189
L2    (mm)	312	428	468	520
L3    (mm)	405	480	550	650
L4    (mm)	262	360	400	460
L5    (mm)	92.5	124	124	175
L6    (mm)	396	484	484	565
L7    (mm)	75.5	76	76	106
L8    (mm)	104	108	108	170
H1    (mm)	188	242	270	305
H2    (mm)	88	110	110	125

 

 

<e>MF均質機在市場上已銷售100多台。得到客戶的充分肯定。使用單位舉例:

 

 

 

 

 

 

第二章   船舶柴油機如何更好的降低機油耗

 

機油的消耗在整個船舶柴油機運作成本中占有相當大的比重，人們一直在嘗試着各種改進來降低柴油機的機油消耗量。

 

一.除油品的内在質量及機器的運轉工況之外，影響船舶柴油機機油非正常消耗的主要内在原因有：

1、氣缸蓋氣閥導管沒有密封或過度磨損:早期的氣閥導管與氣閥之間并沒有設密封膠圈，而近十多年來都采用了密封圈來密封，以防止滑油從氣閥導管間隙吸入到氣缸内消耗掉或直接氣化吹出到大氣中去。

2、缸套的磨損及變形，活塞環的磨損，活塞環槽的磨損，都直接造成燃燒室這個密封腔不密封，導緻機油上竄到燃燒室而消耗掉。

 

 

3、二沖程柴油機因爲活塞杆與填料函磨損與變形密封失效，造成機油上竄到掃氣窒而消耗掉。

4、由于機件的磨損，或油泵壓力的調整不當，造成飛濺注入到缸壁的機油量過大，刮油環失效，造成過量的潤滑油被泵入燃燒室而消耗掉。

 

二.船舶柴油機降低機油耗的方法。

    從以上分析可以看出，船舶柴油機機油損耗的最主要的途徑就通過活塞、活塞環、氣缸套這個運動密封洩漏到燃燒室而消耗。所以，解決活塞、活塞環、氣缸套這個運動磨損與密封的問題，就爲柴油機節約機油，降低機油損耗找到方法。

 

1、活塞的制造必須保證壁厚均勻，設計必須配合相關的節油技術的改進。活塞環槽的間隙與平行度，直接影響了活塞與活塞環槽之間的密封效果。爲了提高活塞環槽的耐磨性，通常采用在環槽上下平面激光淬火淬硬，然後再磨至尺寸的方法比較多。

 

2、新型節油活塞環的使用:活塞環在氣缸的燃燒室中主要起到一個密封，導向，導熱，布油等作用。

活塞環的發展，由傳統的普通鑄鐵材料到合金鑄鐵---合金鑄鐵加鍍鉻耐磨層---球墨鑄鐵鍍鉻耐磨層---球磨鑄鐵耐磨塗層---新一代活塞環。

在我國，具有耐磨塗層的活塞環正不斷的被廣泛使用。耐磨塗層有早期的鉻陶瓷複合塗層（CrN）到類金剛石塗層（DLC）等。類金剛石塗層硬度高，同時含有石墨成分，具有超硬和超低摩擦系數同時又有良好的自潤滑性能。在惡劣潤滑條件下能提高環的抗拉缸性能，同時也大大降低了活塞環的摩擦功耗。

 

 

 

 

3、氣缸套的耐磨環改造

①高耐磨節油減排氣缸套制造的新材料，新工藝。

船舶柴油機氣缸套的材料從早期普通合金鑄鐵，球墨鑄鐵，到釩钛合金鑄鐵，而稀有金屬的加入和石墨成分的出現都大大的提高了缸套的強度硬度。

鑄造工藝從普通型模鑄造到離心澆鑄，還有人嘗試拉壓鑄技術等。缸套内壁表面處理也多種多樣，有鍍鉻硬化、有表面淬火硬化處理、氮化處理、激光熔覆合金耐磨層或噴塗合金耐磨層處理等工藝手段。這些不斷改進和提高的技術與工藝對改善潤滑，減少磨損，提高氣缸套的使用壽命起到很大的作用。

 

②氣缸套耐磨環（又叫刮碳環，火焰環）結構對機油耗的改變。

安裝和使用耐磨環的技術已經有二十多年的曆史了，耐磨環一般采用分體式結構，對于壁厚比較溥的缸套，一般采用整體式激光熔覆耐磨環。耐磨環一般爲單層，但也有分段雙層設計的。

氣缸套耐磨環主要是起到刮碳，和阻止氣流往上将潤滑油泵入氣缸燃燒室的作用。其對降低機油的消耗，改善柴油機的燃燒性能，減輕缸套的磨損具有很好的效果。

 

③氣缸套網紋對降低機油耗的作用。

柴油機缸套的網紋對潤滑，密封磨損以及柴油機的排放都存在着很大的關系。除傳統的缸套網紋之外，“平台槽網紋”和“阿維特曲線網紋”越來越廣泛的用于船舶柴油機的氣缸套上。這種新型的網紋，結合塗層活塞環的使用，可以更好的預防拉缸，保證潤滑，減少磨損，降低機油的消耗。

④新型高分子聚合物合成材料在二沖程柴油機填料函中的使用。

填料函的作用是爲了防止掃氣室的氣體進入曲軸箱，曲軸箱的氣體進入掃氣室。目前多數采用傳統的金屬密封環填料函，這種填料函制造成本低，但使用周期短，當活塞杆和金屬磨損之後，間隙加大，密封失效，導緻大量機油上竄到掃氣室被消耗，同時廢油渣排入曲軸箱，造成系統的油污染。

由宋鳳傑主持發明的一種新型的高分子聚合物複合材料的使用和通過對填料函的密封環的改造，能夠有效的解決這個問題。

這種具有潤滑等作用的新型合成材料，具有如下顯著的優勢，必将逐漸取代傳統的金屬環材料：

a.不需要潤滑，在活塞杆的直徑被磨小後，它也能在填料函中随着收縮而很好工作，不過活塞杆的不平行度必須控制在一定的範圍内；

b.高強度和高承載特性；

c.低摩擦系數；

d.良好的外形尺寸穩定性；

e.壽命長。國外已有公司對金屬填料函進行了技術改裝，他們的研究表明，合成成材料密封的使用壽命據稱等于或超過金屬密封。平均而言，下部密封爲 l5000~20000 小時。

 

⑤降低機油耗技術的應用與效果。

通過采用高強度耐磨合金材料制造氣缸套及耐磨環及改進網紋技術，改進活塞結構，采用塗層活塞環等技術。在宏鑫1号，粵安運68輪，興航69号及工程船等三十多艘（台）柴油機上得到廣泛應用，節約機油效果達15-30%不等。比如8320型柴油機，原來正常機油消耗30公斤/天，使用節油技術以後，可以降低到20公斤/天左右，缸套的使用壽命達10000小時左右。對竟争如此激烈的航運市場，無疑是一種增收節流的良方。

 

結束語：

 

在未找到新的能源完全取代化石燃料的情況下，在人類不斷提倡環保意識的訴求下，“節能減排”将是未來一段時間内越來越重要，越來越艱巨的任務。這裏感謝被引用的有關文獻資料的作者，感謝爲實驗記錄和提供數據的相關船舶管理人員。我們願意得到各界專家人士的指點，共同探讨，創新發展，既爲“節能減排”服務，又爲航運公司提高效益作應有的努力！