1、前言本文作者为 MAN B&W 培训师杨永东先生。原文最早发表于大连海事大学世界海运2016 年 7 月第 39 卷，总第 253 期， 后经上海船舶机务技术联合会推荐，经杨先生（公众号 DieselPort）同意转发如下。此文为上海市船舶机务技术联合会 9 月大讲堂的电喷机主题文章之一，也是继 HCU 故障、冷腐蚀、FIVA 阀之后的第四篇文章。届时，杨先生会和大家分享更多详细内容。这里分享给大家，也欢迎积极投稿或反馈意见和建议。投稿或具体建议请邮件：SUPERINTENDENTMAN B&W ME-C 系列船用电喷柴油机从 2003 年面世至今，以其优良的性能、更经济的油耗、低排放、易于操
2、作等特点，得到市场的高度认可。但是，和所有其他产品一样，该系列船用柴油机也有不完美的地方，使用或管理不当仍然会出现各种问题。本文通过 MAN B&W 服务工程师实船收集的案例，分析 ME-C/B 电喷柴油机在运行过程中常见的问题，并总结使用者和管理者在日常工作中应该注意的要点。由于 MC 主机比较普及（1982 年引入市场），很多用户还是觉得 MC 机械式喷油系统的主机结构简单，容易操作和维护，实际上 ME 电喷柴油机比MC 更简单，更容易操作。认为 MC 简单，主要是因为轮机人员大多对它比较熟悉。相比 MC，ME 引入了更多的电子控制系统和智能化控制软件，而 90%的机械部件和传统 MC 主
3、机是一样的，事实上，增加的电子控制系统和智能软件能够对轮机人员进行故障分析和诊断提供更多的帮助和相关信息。既然 ME电喷主机是在 MC 主机的基础上升级改进而来的（见图 1 和图 2），这里仅针对最常见的并且是由于 ME 设计改变而带来的“新 ”问题进行分析，主要从机和电（控制）两大方面来列举和分析其常见问题。关于 MC 主机的机械故障，相信有经验的轮机管理人员已经耳熟能详，而ME 主机的机械故障也大同小异，其中最常见的故障包括缸套低温腐蚀、高压油泵柱塞积碳、排气阀行程不正常等。由于 ME 系列同时引入了 200-300 Bar 的伺服油系统，本文对其带来的问题也一并作简单介绍。1.缸套低温腐
4、蚀缸套低温腐蚀已经不是什么新的课题，但传统 MC 主机却没有像 ME 主机这么明显和普遍。如果将现在的 ME 主机的爆压、行程和转速与传统 MC 主机对比一下，就能够清楚为什么 ME 主机的缸套低温腐蚀比 MC 主机严重。与MC 相比，ME 主机行程更长，导致转速更低、爆压更高，直接后果就是燃气在气缸里停留时间更长，燃烧室形成的硫酸蒸汽随着活塞下行温度降低，最终接近三氧化硫的露点，从而在缸套上形成硫酸液体，造成低温腐蚀。在冲程更长的 G 型机上，缸套低温腐蚀现象尤为明显。这是不断追求主机高功率和高效率带来的负面影响。但是，与其更低的油耗相比，ME 主机的这些缺点已然可以被接受，同时设计厂家也在
5、不断地从设计和制造方面来改进和完善。那么，作为使用和管理者，能够从哪些方面来尽量降低低温腐蚀带来的影响呢？从强酸形成的机理来看，我们可以从这几个方面入手：（1）提高缸套高温冷却淡水出口温度很多轮机员还习惯于过去的 MC 主机的管理理念，把缸套冷却水的出口温度控制在 80 多度，然而对 ME 主机来说，这是完全错误的做法。现在新的 G型和 S 型 ME 主机建议缸套冷却水的温度在 88-92 摄氏度之间。为了更好地控制缸套冷却水温度，设计者将缸套冷却水的温度控制设计在主机的控制系统软件里，有主机控制系统根据主机负荷来自动调整缸套冷却水温度，我们称它LDCL（Load Dependent Cyli
6、nderLiner Cooling Water System）。如果当前使用的机器没有这套系统，可以重新加装 LDHT（Load Dependent HighTemperature Cooling Water System），原理和 LDCL 是一样的，或者改装缸套冷却水的控制管系JBB （Jacket Cooling Water By Pass Basic）。作为主机的设计厂家，MAN Diesel & Turbo 也已经在某些机型上推出新的缸套（RDL ，RatingDependent Liner），针对每一台机器的功率和负荷要求，设计出相对应的缸套单独用于此台主机。同时，在很多新的 G
7、型机上已经应用两排汽缸油注油点，即 MC 机型只有在活塞四分之一冲程处有一排注油点，而新的 ME 机在活塞八分之一冲程处增加了一排注油点。同时，MARK II 电子注油器可以更加精细地控制汽缸油，不再是单纯的开关量控制，把燃油的控制理念引入到汽缸油控制。（2）提高汽缸油的总碱值（TBN，TotalBase Number）MAN 在其服务通函 SL2014-587 中明确指出，对于 MARK 8.2 以后的机型，燃烧含硫量大于 1.5%的重油时，需要使用 TBN100 的汽缸油，同时注油因子（ACC Factor）最大值已经从原来的 0.34 增加到了 0.4。船舶公司还可以根据自己每条船的实际
8、情况，进行为期连续 144 小时的汽缸油用量扫测（Sweep Test），来找到对应每一缸的最合适的注油因子。这种方法能够准确地找到适合单缸的汽缸油注油量。SL2014-587 中推荐的只是一个范围，这个范围需要覆盖所有使用电子注油器的 MAN B&W 低速主机，但是每台主机的使用情况各有不同，所以，用扫测是找到适当注油因子的最佳手段。SL2014-587 中有详细的扫测步骤和描述（3）提高扫气口检查的频率尽量做到每个航次都进行扫气口检查，并且以图片报告的形式发给公司或者专业的服务厂家。一份完整的扫气口检查报告或者缸套状态报告至少包括如下照片和信息：扫气总管的总体照片，活塞环天地间隙，活塞环
9、GL-GROOVE 深度（如果有），缸套表面照片（不同位置，扫气口附近、扫气口上部到汽缸注油嘴，以及汽缸注油嘴以上部分），活塞裙，活塞环，活塞头，活塞杆，扫气箱下部放残结垢状态，风机的单向阀，汽水分离器，汽水分离器放残管系布置，汽缸油的 TBN，燃油含硫量，注油因子，各缸注油量，缸套冷却水的出口温度，上一个航次信息（从哪里到哪里），上个航次的主机负荷工况点，MOP（Main Operating Panel）里面的 FQA 设定值，SDA 和 HFO 分析化验报告，以及汽缸油 24 小时的使用量。SDA 化验的残余 TBN 推荐控制在 15-55，铁的含量控制在 200ppm 以下，200ppm
10、 对应的缸套磨损率是0.10mm/1000h。船东公司可以根据实际情况来均衡汽缸油的消耗量和缸套磨损率，来选择最经济的注油量。当然，如果船上有VAK/LDM（ LinerDiameter Measurement，缸套测量工具）的话，还可以在不拆缸盖的情况下进行缸套测量，那样最佳。目前很多船上能快速检测扫气箱放残的 TBN 以及铁的含量，如果航次比较长的话，可以以此作为调整汽缸油的依据，同时注意保持记录的完整性。现在不都流行大数据嘛，这个在船上实际上最有用了。2.高压油泵喷油柱塞积碳众所周知，MC 主机的高压油泵靠旋转喷油柱塞改变喷油始终点来改变喷油量，喷油柱塞的行程无论在主机任何负荷下都是最大
11、的，并且是一样的。但是 ME 主机高压油泵的喷油柱塞行程可以直接由 FIVA（Fuel Injection Valve Actuation）控制，也就是说它的行程是和单缸的油门刻度成正比例的，是可以变化的，并且柱塞不会旋转。所以，在目前流行降负荷运行的情况下，主机长时间在部分负荷下运行，会导致喷油柱塞的行程永远只会是最大行程的一小部分，也就是说，一直在使用喷油柱塞最上面的一小段，大部分的喷油柱塞根本就没有机会到泵盖中。渐渐的，未被使用到的喷油柱塞下部就开始积碳，而当需要增加负荷时，喷油柱塞行程加大，有积碳的柱塞部分进入泵盖，就容易导致柱塞卡死在泵盖中，回不到原位，最终导致单缸自动停油。MC 和
12、 ME 高压油泵的设计对比见图 3，图 4 为 ME 主机高压油泵部件。图 5 是一条实船的照片，该轮低负荷运行 6000 多小时，开行前试主机，6 个缸有 4 个缸不发火，经检查喷油柱塞全部卡死，而且很严重。对于这种问题，用户可以： 在选择供油商的时候应该更加关注燃油的品质，每次加油都要自己做燃油化验分析，在船轮机员需确保燃油分油机能有效的工作（参考服务通函 SL2005-452）。 已经降负荷运行的船舶，应该根据厂商的要求，定期将主机负荷提高到要求的负荷点，运行一到两个小时，可以有效降低风险（服务通函 SL2011-544 中有详细描述）。 保持燃油进油压力在 10Bar 左右，喷油柱塞在
13、喷油完毕之后，主要靠燃油压力将其压回到原位。如果燃油压力不够或者不稳定，柱塞是无法回到原位的，也会导致卡死。尤其是船舶在使用轻油的时候，须严格遵循换油程序，提前做好充分的准备，保证燃油粘度缓慢变化。 定期检查高压油泵吸油阀，检查后用轻柴油试漏应该保持分钟无漏泄，如果有漏泄，需要换新，不可以自行研磨。如果吸油阀打不开，燃油是没有办法进入柱塞顶部推动柱塞回到原位的。那么，如何确定柱塞已经卡死？对于 ME-C 主机很好判断，一旦卡死， MOP会报警，即显示“FuelPlunger didnt returned”，在主机停机状态下，去对应报警的那一缸的高压油泵上把泵盖中间的反旋螺丝打开，用一根铁丝就可
14、以去量柱塞在哪个位置。为了确认，可以量另外一个没有报警的缸，进行对比。正常情况，停机状态下柱塞在最低的位置，如果卡死，柱塞可能在中间，或者最高的位置。图 6 示出了高压油泵顶部的反旋螺丝的位置，红色圆圈中即为上文提到的反旋螺丝。3.排气阀行程不正常（关闭/开启行程过小）相信大部分的 ME 主机都有过 “Exhaust Valve Stroke Two Low” 这个报警，并且会引起主机自动降速，这个报警不光涉及排气阀本身，还和控制排气阀的 CCU（Cylinder Control Unit）、FIVA 以及反馈探头有关系。在这里我们只讨论与机械部分有关的原因，与控制相关的电气原因将在后面介绍控
15、制系统常见问题的时候再进行探讨。从图 7 可以看出，MC 和 ME 主机在实现排气阀开关的原理上是一样的，都是通过液压顶杆里的系统油顶开排气阀，靠空气弹簧关闭。只是用来驱动排气阀执行机构的介质变了，MC 主机用排气凸轮，ME 主机用 200-300Bar 的伺服液压油。因为没有排气凸轮，所以， ME 主机排气阀的定时就只能通过排气阀的位置传感器来检测其开关位置和行程，当出现故障的时候，就会出现前文所说的报警。MC 主机也会出现这样的问题，只是没有报警而已，需要轮机员或者工程师根据主机工况先行判断是否出问题，再去找原因，更为复杂。ME 主机的这个报警直接告诉你出现了什么问题，轮机员只需要去分析故
16、障，查明原因，解决问题就可以了。同时在 ME 主机的MOP 中的 Alarm Infor 里已经把所有有关的可能原因罗列出来，轮机员只需要一个个去印证就可以找出原因。“Exhaust ValveStroke Low” 这个报警在排气阀没有全开或者没有全关都会出现，如果单纯从机械方面下手去找原因，可以从下面几个方面着手： 液压顶杆中有空气，会导致排气阀不能全开或者全关。Fig 8 中的 171 如果长时间没有检修，有可能损坏，134 中间有一个小孔，作用是让液压顶杆里的空气从这个小孔经由 229 排出，所以，先检查 229 是不错的选择。 Fig 8 右边图中的 184 是排气阀执行机构补油管路
17、的两个截止止回阀，如果失效，也会导致此类报警，还会敲缸。同时，172 也是一个放气的装置，同229 的原理和作用是一样的。 排气阀杆在导套中运动的过程受到卡阻，主要原因是排气阀杆在运行的过程中，空气弹簧下部的密封状态不好，滑油漏泄行程积碳，造成排气阀开关过程阻力过大，从而导致报警。建议船东不要因为节省几根橡皮密封圈（图 9）的钱而导致主机停车而耽误船期。采购正规的、质量好的备件才是解决这种问题最关键的地方。4.采用高压伺服油系统带来的问题在 MAN Diesel &Turbo 2012 年出版的服务经验中提到过有一条船的ME 主机高压油泵（俗称“油头”）频繁损坏的故障， MAN 以最快的速度从
18、总部哥本哈根派出四位工程师跟船航行解决问题，才有了那篇宝贵的服务经验，并且以后再也没有出现过类似的问题。这篇服务经验在 MAN Diesel & Turbo 的官方网站有免费下载。ME 电喷主机为了保证在任何负荷 /转速下良好的燃油雾化和经济排放性能，用 200-300Bar 伺服油来驱动高压油泵产生 700-1000Bar 的喷油压力。喷油定时和喷油量都是通过主机控制系统中的参数来控制。这些参数都是在主机台架试验和试航的时候进行最终调整，如果在这个过程中对参数设置不当，就会导致同一类事故频繁发生，并且故障现象一模一样。这个时候轮机员或者船东需要立即联系造机厂或者设计厂商参与调查，不要一味通过更换备件试图解决问题。图 10 是油头故障的各种事故照片采集。这类故障的表现，有时会先出现油头固定螺栓断裂，再出现油头和缸盖结合面裂纹，油头内部部件断裂损坏，甚至还会出现缸盖裂纹，等等。另外，轮机员在进行维修保养的时候，一定要按照说明书要求的上紧扭矩来紧固所有的固定螺栓，往往小的细节最后会酿成大祸。
