船用MAN ME-C 电喷柴油机润滑油管理分析

刘小四

（安徽交通职业技术学院，安徽合肥 230000）

0 引言

由于传统柴油机的高排放量不符合当今社会可持续发展与清洁能源的要求，近几年来航运企业开始大量将电喷柴油机加装入船舶，使其作为船舶的主要动力输出，其中MAN ME-C 型柴油机就是应用的典型案例。该类型柴油机的特点之一就是将柴油机系统润滑油作为动力伺服油源，以实现对柴油机的伺服控制[1]。发挥伺服控制功能的系统润滑油意味着油质需要达到更高的水准，因此有必要对船用MAN ME-C 电喷柴油机润滑油管理的进行系统分析。

1 MAN ME-C 电喷柴油机的润滑油系统

MAN ME-C 电喷柴油机液压动力供应结构和系统如图1所示。当前实际应用的ME 型主机中超过95%的数量均应用了这种配置方案，仅在微小细节上存在一定差异。该机型在设计时将占系统润滑油总量的10%作为伺服油使之进入伺服控制系统，同时在其液压油系统中配备了一个200 kPa 的低油压系统，此系统的配备是为了冷却活塞并为轴承提供相应的润滑，同时还要负责向液压动力油系统供液。而在液压泵（多以机带液压泵或电动液压泵）为其增压之后，原本的油压会从200 kPa 上升至20～30 MPa，增压后获得的高压动力油可用于控制汽缸油注油器、排气阀执行机构、燃油增压泵及FIVA 阀（一个带有电磁先导阀的电液式比例节流型换向阀）。

图1 MAN ME-C 电喷柴油机液压动力供应结构和系统

结合其理论工况来看，达到这种高压水平的工作状态意味着润滑油油质也必须达到足够的清洁度标准。为使润滑油油质达到相应的清洁度，MAN ME-C 电喷柴油机在原有系统润滑油自清滤器（过滤精度达到50 μm）的基础上又加装了一套精细清滤器（过滤精度达到6 μm），使系统润滑油达到要求的清洁度，避免因润滑油清洁度不足导致系统部件产生磨损的情况出现。这套精细清滤器在结构上通常包括自清滤器与备用滤器两个部分，两者的过滤精度同步达到6 μm，其中自清滤器的绝对过滤精度处于2～5 μm，备用滤器的绝对精度为75 μm[2]。相比自清滤器，备用滤器在颗粒物过滤的效果上更加出色，这也意味着备用滤器的使用损耗较大，需要定期进行更换。

2 实际案例

2.1 案例发生经过

由中船黄埔文冲船厂建造的某应用MAN B&W 5S60MEC 型号主机的散货轮于2017 年1 月7 日前往加拿大温哥华的途中，其1300LT 主机的五号缸突发意外导致主机降速，船上工作人员在对主机进行检视之后进行了FIVA 阀的更换作业，并使整船恢复航行。但在数日之后，3#缸同样出现因FIVA 阀报警导致降速的情况，此时船上没有多余备件，只能对3#缸采取封缸运行措施。又过了几日，2#缸FIVA 阀同样发生报警，工作人员对2#缸进行复位之后发现，虽然可以继续工作但时隔几分钟就会再次触发报警，船务组只能安排专门值班人员看守2#缸断续执行复位作业，并在公司沿岸部门的许可下前往美国火奴鲁鲁接收备件。在随后的航行中4#缸出现与3#缸同样的故障，此时该船主机只有1#与5#两缸能够维持正常运转，3#、4#两缸封缸，2#缸处于间断工作状态。在这种情况下公司安排其他船舶搭载相应备件，追上该散货轮减速伴行，于天气状态良好时向该散货轮传递两套主机FIVA 备件，并帮助其装载在3#、4#缸上，使散货轮的1#、3#、4#、5#缸能够恢复正常运行。随后该散货轮抵达火奴鲁鲁后历经20 多天维修，终于在2 月底能够恢复正常营运[3]。

2.2 案例故障原因分析

主机服务工程师于此散货轮在火奴鲁鲁维修期间拆卸原有3#、4#、5#缸更换下的故障FIVA 阀并进行检视，在FIVA 阀的主阀芯与先导阀芯上均发现了明显的磨损腐蚀痕迹。通过对当时应用的伺服油进行检测，猜测导致FIVA 阀腐蚀磨损的主要原因是伺服油管系中残留的部分污染物从法兰接口、焊缝等位置进入润滑油系统，进而导致阀芯磨损腐蚀的情况出现。该猜测在检测过润滑油原有自清滤器（过滤精度50 μm）后，发现内部存在的杂质与锈蚀而被充分证实。

而在对主机循环柜进行检查之后发现，循环柜反顶出现严重锈蚀，柜内加温管也存在较为严重的锈迹，而底部的情况虽然较轻，但同样有锈迹出现。结合检查结果来看，推断主机系统内部的润滑油遭到污染，润滑油内的污染物是导致FIVA 阀异常磨损的主要原因[4]。在对该散货轮一年内的运行状态及停运信息进行调查后，推断导致其润滑油污染的原因包括以下两个：一是此散货轮在2016 年完工试航结束后，搁置了长达6 个月的时间才得到出航的机会，在对出航前系统润滑油油样进行化验后发现，主机润滑油含水量达到0.33%、超过0.2%的正常值；二是此散货轮在故障发生前的一次航行中，由于天气寒冷船员在斜杠锚泊期间擅自开启了主机循环柜加热，然而系统中的加热盘管存在泄漏问题，导致加热用的蒸汽进入主机循环油柜，造成主机润滑油与系统中污染程度进一步恶化，尽管后期船员及时更换了润滑油，但此时系统已经被污染，部分颗粒杂质的存在与运动磨损了FIVA阀的阀芯及其他相关精密部件，最终导致此次航行故障。

3 船用MAN ME-C 电喷柴油机润滑油管理策略

润滑油之于柴油机系统，几乎等同于血液之于人类，润滑油的清洁度会对柴油机的工况与使用寿命造成重要影响。上文中出现的案例虽然不具有典型性与普遍性，但同样会为航运企业造成严重的损失，因此这类事故造成的教训与经验具有非同寻常的借鉴意义与应用价值。为了使船舶的使用寿命及性能得到可靠保障，实现对船舶航运过程中故障的有效控制，相关工作人员应当重视设备装船试机、船只试航出厂及使用交船全过程中润滑油的管理工作，也就是说在船舶柴油机使用的全生命周期均要做好润滑油的质量管理工作，在最大限度上减少故障出现的可能，保障船舶航行的可靠性与稳定性[5]。结合上述案例来看，船用MAN ME-C 电喷柴油机在应用过程中的润滑油管理策略可围绕以下4 个方面内容进行。

3.1 严格执行润滑油取样化验操作

润滑油的取样化验操作应当贯穿MAN ME-C 电喷柴油机的整个生命周期。通常情况下单次主机润滑油化验周期应持续3～4 个月，其化验需要保证油样的真实性与代表性。润滑油的取样时机应该选择在船舶进港之前的运转过程中，取样位置则以柴油机润滑油系统中固定的取样点为主。此外，取样容器应选择专用的取样瓶，在执行取样操作前需要放出体积相当于取样管路中存油两倍的数量。化验机构的选择应以润滑油生产企业指定的机构为主，取样的具体时间点包括装船系泊试验前后、船舶试航前后以及出厂交船前的各个时间点，其中出厂交船前的润滑油取样工作需要得到造船厂、监造组及船只使用单位三方见证下进行，在确保润滑油化验合格后才能交船。每次润滑油取样化验报告均应予以备份，且每次化验后的报告应交由船员组主要负责人与岸基主管，由他们将化验报告与上一次化验报告进行核对，对比润滑油中各类型参数是否出现大的变动，判断柴油机是否可能存在部件磨损的情况，日常行驶过程中船员也可通过观察润滑油的状态、色泽、味道、触感以及活塞冷却箱内的积碳数量等，来判断润滑油是否变质。

3.2 做好试航前后的管理工作

新完工的船舶在进行试航之前需要由厂家在所有FIVA 阀前加装杂质过滤滤芯，此举的目的是为了预防新系统中的杂质对FIVA 阀内部的精密部件产生磨损作用，试航结束后可拆除过滤滤芯，但需要留下备件在船方有需求的时候（一般是怀疑润滑油可能存在污染的时候）加以供应。试航完成后长时间空闲处理的新船则需要由船东代表、监造组及船厂方面就船舶保养工作进行有效协商，主要是保养柴油机及整个润滑油系统，最好形成相应的保养制度与规范来保证监管工作的有效执行。

3.3 认真执行日常管理工作

MAN ME-C 电喷柴油机的日常管理需保证润滑油分油机的持续分离，分离温度应当控制在90～95 ℃，分离量选分油机额定分离量的30%～35%。如果出现特殊运行需求，则可根据需求程度适当减少分离量，或是采用两台分油机并联使用的举措，以获取更理想的分离效果。即使电喷柴油机停用也需要维持润滑油分油机的持续运行，严禁分油机带故障运行或是无故停用的情况出现，使用过程中应当密切注意分油机的工况。如果日常工作中工作人员需要进入柴油机内部执行作业，则需要做好人员保护措施，避免对润滑油系统造成污染，完工后还需进行充分的分离净化并取样化验润滑油状态。

3.4 加强系统滤器工况的检查工作

柴油机系统各滤器工况检查工作内容包括系统自清滤器的前后压差与反冲洗频次。航行期间如果遇到大风浪导致船身晃荡的情况更需要强化检查工作。船员在日常工作中应对滤器进行定期的拆卸检查工作，仔细检查滤芯的状态与清洁度。绝对过滤精度75 μm 的备用滤器每个月应转换应用10 h，以过滤润滑油中存在的杂质，且每年需要更换一次。

4 结束语

伺服油在柴油机工作过程中发挥了工作介质的作用，因此在柴油机的全生命周期中需要绝对保证伺服油的清洁度，而MAN ME-C 主机本身具有并行使用伺服油系统与主机润滑油系统的特征，因此更需要对伺服油清洁度实现精细化管理，进而降低设备故障发生的可能，保障船舶的正常运行。