船舶主机低负荷运行，原来有这么多问题！
我国内河很多船舶由于使用工况和环境，例如挖泥船，航速变化是通过改变主机转速完成，很多工况主机都在低转速、低负荷状态运转，如果不采取措施而让其长期在低于额定功率50%的条件下运行，会对主机产生不利影响。为了保障船舶柴油机适应低负荷运转的工况，就需要做好船舶柴油机的调整工作。
一
目前船舶柴油机低负荷运转易出现的问题
根据当前我国柴油机部件的正常情况分析来说，一般船舶的柴油机能够在25%至30%额定负荷下稳定运行，但是如果柴油机长时间处于低负荷运行状况下，会影响柴油机的工作状况，因此，只有我们做好船舶柴油机的调整工作，才能确保柴油机的正常运行，如果主机长期运行在25%额定负荷以下，甚至在10%额定负荷以下，则需要对某些部件进行改造， 否则会造成船舶柴油机的迅速恶化，甚至出现柴油机损坏的情况。
目前我国船舶柴油机低负荷运转时可能遇到的问题：第一是燃烧质量降低，造成主机燃烧室部件、增压器喷嘴环和叶片、废气炉烟管和烟囱积炭加重，严重时会造成烟筒着火，可能造成废气炉管子因局部过热变形而漏水；第二是柴油机辅助鼓风机出现故障；第三是柴油机气缸润滑情况变坏；第四是柴油机轴承润滑不良；第五是柴油机低温腐蚀；第六是柴油机扫气箱止回阀损坏；气缸下部扫气室油渣增加，扫气箱着火；第七是柴油机长期低负荷运转使运动部件磨损加剧，维修保养周期缩短，增加维修费用和备件费用。
二
船舶柴油机低负荷运转时产生问题的原因分析
NO.1 燃烧质量降低
燃烧质量降低造成主机燃烧室部件、增压器喷嘴环和叶片、废气炉烟管和烟囱积炭加重: 由于转速低，每个工作循环的注油量少，使得喷油雾化质量变差; 同时，由于负荷小，远离废气涡轮增压器的最佳工作点，效率会大幅度降低，增压压力低，从而导致燃烧不充分;低负荷运转时，气缸和排气阀漏气量加大，压缩压力减小，气缸内温度减低也会引起后燃。由于燃烧不好形成积炭在活塞、活塞环、增压器喷嘴环、透平叶轮和废气管路管子内沉积，加剧了活塞环、活塞和缸套的磨损，影响气缸密封使漏气加剧，主机排出背压加大增压器效率进一步降低，使得主机工况逐渐恶化。
NO.2 主机辅助鼓风机故障
主要是船舶柴油机在低于40%额定负荷运转时，会造成辅助鼓风机的长时间运转，但是如果鼓风机的保养不及时或检查的不到位，就很容易造成鼓风机泄放孔堵塞， 从而导致马达轴和轴封磨损。如果船舶柴油机在停止运转的负荷状况下运转， 会加剧柴油机辅助鼓风机工作电流的加大，一旦负荷变化较为频繁的话，辅助鼓风机会由于变化的频繁过热而损坏。
NO.3 柴油机气缸过度润滑
对于机械式气缸油注油器，由于气缸油的注油率是和转速成正比的，而负荷的减少和转速的三次方成正比，但是目前船舶注油器设定的量都是一样的，船舶柴油机在低负荷运转过程中需要的油量会大大超出正常情况下的油量，这样一来会显著增加主机燃烧室部件的积炭，增加运动件的磨损。特别是对于ALPHA电子气缸油注油器，当主机负荷大于25%额定负荷时，气缸油的注油率随负荷减小而减小;但在主机负荷小于 25%额定负荷时，注油率不随负荷减小而减少，这时气缸油的注油量会偏大。
NO.4 轴承润滑问题
由于转速低，轴承动力润滑油膜建众相对困难，油膜容易被破坏，在低转速下轴瓦的应力点也会发生变化，容易在油楔边沿产生疲劳破坏。
NO.5 低温腐蚀问题
由于低负荷运转时气缸平均温度会较低，如果扫气温度控制不好，会产生冷凝水并和燃烧产物中的二氧化碳反应生成亚硫酸，造成气缸套低温腐蚀。
NO.6 扫气箱止回阀损坏
低负荷运转时，由于扫气压力低，活塞运行中会产生压力波， 可能造成扫气箱止回阀频繁开关，容易使止回阀损坏。其次由于低转速运转时未燃烧的炭粒增加，且气缸漏泄加重，加入过量润滑，导致掉到气缸下部的扫气室油性颗粒增加， 如果检查和清理不及时，容易出现扫气箱着火事故。
NO.7 机件的寿命缩短
由于长期低负荷运转造成燃烧不良，产生积炭，同时由于转速降低，运动件相对运动速度降低，气缸润滑条件恶化，使活塞、活塞环和缸套的磨损加剧， 轴瓦和轴的磨损也会变大，使得保养周期缩短维修费用增加。由于燃烧不好，排温高，燃烧室、增压器喷嘴环和锅炉管子的积炭增加，使得高温腐蚀加剧，也会造成机件的寿命缩短。
三
改善柴油机低负荷运行的主要技术措施
由于我局定距桨自航式挖泥船施工航行的特殊性，抛泥航行时主机在高负荷，高转速工况运行， 在船舶挖泥施工时要求主机在低转速，低负荷工况下运行，但是由于上面船舶柴油机在低于额定负荷50%的工作状况都会出现各种困难的情况，因此，为了保证我局柴油机的运行情况，需要柴油机在原有结构的范围内采用各种技术措施来解决当前柴油机中出现的各种问题，从而改善我局船舶柴油机的低负荷性能情况下运行状况，在施工中，可根据施工区与抛泥区距离的远近，施工工艺的要求采用如下措施：
NO.1 提高压缩比
可通过在连杆大端底脚加压脚改变压缩容积，提高压缩比。
NO.2 增大喷油提前角
通过这两项调整措施，提高压缩终点的压力P和温度T，燃烧始点向前推移，气缸内最大爆炸压力 Pmax 增大。Pc、Tc和Pmax等参数向接近额定工况的设计值靠近，从而提高循环效率，使柴油机的燃油消耗率有所下降。通过提高压缩比:和增大喷油提前角这两项措施是充分利用柴油机的设计强度，利用减速后的剩余功率来提高柴油机的经济性的。
NO.3 改用小喷孔内缘倒角的喷嘴，适当降低喷嘴的通流能力。
由于压缩比加大后，喷油雾柱长度会减少，对雾化质量和燃烧过程非常不利，尤其是主机低负荷燃用轻油时更为明显。改用小喷孔内缘倒角的喷嘴后，对低负荷工况的改善非常明显。但是需要注意的是采用以上措施时，对参数的选择不能认为压缩比越高越好，也不能认为喷油提前角越大越好，在选用调整参数时，需注意以下两点：首先是应根据常用功率(一般为额定功率的40%一50%) 选择调整参数，使柴油机在常用功率范围内具有良好的性能; 其次是采用以上措施后，额定工况时的三种参数已经向低转速方向转移，此时，假如恢复原来的额定工况运转，主机便会超负荷而不安全。因此，在选择参数调整时，要留有一定的余量，以适应施工和抛泥航行时船舶航速的变化。要求在调整能发挥的最大功率在额定功率的75%左右，作为允许使用的最大应急功率。对最大功率的限制条件 Pmax是不超过说明书要求的设计值。尤其需要说明的是，采用以上措施是在原有结构许可的范围内，充分利用柴油机本身的剩余功率而进行的，不会对柴油机产生其他不良影响。
四
结语
主机根据实际工况，若长期在低负荷低转速运行，为了保证船舶主机的正常运行，根据采取文中措施对柴油机进行相应的调整工作是必须的，同时在日常管理上也要调整，这样对柴油机长时间在低负荷运行产生的问题和不良影响是可以改善和解决的。
本文转自：船泊天下