實(shí)施單位：中遠(yuǎn)集團(tuán)所屬的中遠(yuǎn)集裝箱運(yùn)輸有限公司

　　項(xiàng)　　目：電子控制式氣缸注油器應(yīng)用

　　一、背景

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，航運(yùn)企業(yè)油耗占總成本的10~20%，而船舶主機(jī)潤(rùn)滑油成本占主機(jī)維護(hù)總成本的70%。在國(guó)際能源日趨短缺的緊張形勢(shì)下，如何降低油料消耗，減少環(huán)境污染，提高企業(yè)效益，始終是各航運(yùn)公司的研究課題。

　　電子控制式氣缸潤(rùn)滑技術(shù)最早是在2001年5月德國(guó)漢堡舉行的第23屆國(guó)際內(nèi)燃機(jī)大會(huì)上與用戶見(jiàn)面的，引起了眾多船舶柴油機(jī)制造商與航運(yùn)企業(yè)的 關(guān)注。在隨后的一年多時(shí)間里，世界著名的船用柴油機(jī)制造廠均將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到其產(chǎn)品中，也有眾多的國(guó)外船東將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)有船舶柴油機(jī)氣缸油潤(rùn)滑系統(tǒng) 的改造中，并取得成功，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　中遠(yuǎn)集團(tuán)及中遠(yuǎn)集運(yùn)通過(guò)對(duì)國(guó)外電子控制式氣缸注油器的研究、消化、吸收，與有關(guān)產(chǎn)品制造商進(jìn)行了技術(shù)交流，就現(xiàn)有船舶技術(shù)改造進(jìn)行了可行性論 證，選用了ALPHA電子控制式氣缸注油器對(duì)實(shí)船進(jìn)行改裝使用。經(jīng)過(guò)近一年的運(yùn)行，取得了良好的效果。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)中遠(yuǎn)集團(tuán)組織專家對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行成果鑒 定后，決定在本系統(tǒng)實(shí)施推廣。目前中遠(yuǎn)集運(yùn)已有20艘船舶使用了該設(shè)備，氣缸油消耗量減少30%以上，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

　　二、基本原理

　　傳統(tǒng)的機(jī)械式氣缸注油方式是：注油器在活塞上行時(shí)，注油點(diǎn)位于第一、二道活塞環(huán)之間向缸內(nèi)注油。但實(shí)際上，現(xiàn)有注油設(shè)備難以做到精確地定時(shí)向氣 缸內(nèi)注油。研究表明，只有當(dāng)缸內(nèi)氣體壓力低于氣缸油注油管中的壓力時(shí)，氣缸油才會(huì)注入缸內(nèi)。在短裙活塞柴油機(jī)中，這樣的機(jī)會(huì)曲軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)有二次，一次是在上 止點(diǎn)附近，活塞下邊緣打開(kāi)注油孔，另一次是在下止點(diǎn)附近，缸內(nèi)進(jìn)行掃氣時(shí)；而對(duì)于長(zhǎng)裙活塞，這樣的機(jī)會(huì)曲軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)只有一次，即在缸內(nèi)進(jìn)行掃氣時(shí)。由于現(xiàn)有 機(jī)械式定時(shí)注油很難精確地將氣缸油按需注入缸內(nèi)，所以在實(shí)際操作中，主管人員為防止缸壁缺少潤(rùn)滑而造成缸壁嚴(yán)重磨損或?qū)е乱Ц资鹿拾l(fā)生，采取加大注油量， 造成實(shí)際耗油大大高于氣缸潤(rùn)滑所需。這不但造成氣缸油的大量浪費(fèi)，同時(shí)還造成柴油機(jī)活塞頂面、環(huán)帶區(qū)、氣口、排氣閥處的結(jié)碳，引起活塞環(huán)粘著、氣流通道的 不暢，嚴(yán)重時(shí)多余氣缸油進(jìn)入活塞下部引起掃氣箱著火。

　　電子控制式氣缸注油器是電子定時(shí)控制的氣缸油供應(yīng)系統(tǒng)，是由泵站、氣缸油注油器、主控單元、備控單元、人機(jī)界面、編碼器、轉(zhuǎn)速傳感器、油門(mén)刻度 發(fā)送器、反饋部分等組成。氣缸油的注射動(dòng)力來(lái)自泵站調(diào)節(jié)的液壓通用回路，供油壓力為4.5Mpa。通過(guò)該系統(tǒng)將等量的潤(rùn)滑油均勻輸送到各注油針閥，再通過(guò) 電子定時(shí)控制氣缸油注入。圖1為電子控制式氣缸注油器原理圖。該系統(tǒng)不僅具有準(zhǔn)確的供油定時(shí)，而且能夠根據(jù)主機(jī)的平均有效壓力(油門(mén)及轉(zhuǎn)速)的變化及時(shí)改 變氣缸油供油量。此外，它還提高了注油壓力，改進(jìn)了注油嘴結(jié)構(gòu)，增加了氣缸套上的油槽數(shù)量，并優(yōu)化了油槽方向。

圖1  電子控制式氣缸注油器原理圖

　　該電子控制式氣缸注油器的最大優(yōu)點(diǎn)是：

　　(1) 降低了氣缸油消耗量，比使用機(jī)械式氣缸注油器節(jié)省氣缸油；
　　(2) 縮短氣缸檢修后的磨合過(guò)程，減少磨合期氣缸油消耗量；
　　(3) 減少氣缸套的磨損，延長(zhǎng)主機(jī)缸套使用壽命。

　　三、具體做法

　　在中遠(yuǎn)集團(tuán)的指導(dǎo)下，項(xiàng)目組得到了柴油機(jī)及電子控制式氣缸注油器廠商對(duì)實(shí)施該項(xiàng)目的技術(shù)支持，同時(shí)組織資深輪機(jī)管理技術(shù)人員與院校的科研人員組成一個(gè)項(xiàng)目課題組，確保了該項(xiàng)目的順利開(kāi)展。

　　1、收集電子控制式氣缸注油器技術(shù)資料，對(duì)新設(shè)備新技術(shù)進(jìn)行技術(shù)消化；收集了解電子定時(shí)氣缸油潤(rùn)滑技術(shù)資料與成功的使用經(jīng)驗(yàn)，為下一步實(shí)船應(yīng)用 做好技術(shù)保障；做好向中遠(yuǎn)(集團(tuán))總公司提出立項(xiàng)申請(qǐng)的前期工作；2003年5月完成向中遠(yuǎn)(集團(tuán))總公司提出立項(xiàng)申請(qǐng)與費(fèi)用預(yù)算，2003年10月獲得 集團(tuán)批復(fù)。

　　2、中遠(yuǎn)集運(yùn)負(fù)責(zé)引進(jìn)由柴油機(jī)制造商MAN B&W公司推薦的ALPHA電子控制式氣缸注油器，選擇10L80MC為試驗(yàn)機(jī)型，對(duì)現(xiàn)有潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造、試用，最后確定 “天后”輪為本項(xiàng)目的試驗(yàn)船，并于2003年8月16日至8月22日，在香港友聯(lián)船廠塢修期間，由中遠(yuǎn)集運(yùn)安排對(duì)主機(jī)氣缸油供給裝置進(jìn)行了改造，安裝了一 套ALPHA電子控制式氣缸注油器。

　　3、項(xiàng)目組對(duì)電控氣缸注油潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)消化。各方協(xié)同為實(shí)船應(yīng)用做好技術(shù)保障及相關(guān)管理人員的技術(shù)培訓(xùn)工作，對(duì)試驗(yàn)船舶進(jìn)行技術(shù)跟蹤與服 務(wù)，測(cè)得實(shí)船試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并著重測(cè)量氣缸油耗量、缸套的磨損量，檢查氣缸殘油、缸內(nèi)結(jié)碳、排氣道、掃氣箱臟堵、活塞頭及廢氣鍋爐污染等情況，與使用機(jī)械式注 油系統(tǒng)的同類型船舶進(jìn)行比較，得出數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，指導(dǎo)試驗(yàn)船舶對(duì)電子控制式氣缸注油器潤(rùn)滑系統(tǒng)的使用。

　　4、項(xiàng)目組不間斷地做好試驗(yàn)船舶的技術(shù)跟蹤，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提出注意事項(xiàng)，在條件成熟時(shí)雙方召開(kāi)實(shí)驗(yàn)船舶、公司管理人員與生產(chǎn)廠商技術(shù)座談會(huì)，進(jìn)行技術(shù)交流、總結(jié)，為全面推廣該項(xiàng)科技成果奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

　　四、具體措施

　?。ㄒ唬┩晟乒?jié)能管理、加強(qiáng)節(jié)能宣傳

　　中遠(yuǎn)集團(tuán)已經(jīng)建立了由集團(tuán)總公司、各二級(jí)公司以及船舶的三級(jí)船舶節(jié)能減排管理體系。集團(tuán)總公司由安全技術(shù)監(jiān)督部行使節(jié)能減排管理職能；中遠(yuǎn)集運(yùn) 的船舶燃潤(rùn)油的供應(yīng)由貿(mào)易保障部負(fù)責(zé)，監(jiān)督管理由安全技術(shù)管理部負(fù)責(zé)；船舶的節(jié)能減排由船舶領(lǐng)導(dǎo)負(fù)責(zé)。各企業(yè)、部門(mén)按照公司制訂的《燃潤(rùn)油管理程序》負(fù)責(zé) 組織實(shí)施，使企業(yè)節(jié)能管理工作更加規(guī)范化、制度化、科學(xué)化、合理化。

　　通過(guò)各種手段在全體船岸員工中宣傳節(jié)能減排的重要性和緊迫性，使船舶領(lǐng)導(dǎo)積極主動(dòng)地執(zhí)行公司下達(dá)的有利于節(jié)約燃潤(rùn)油的各項(xiàng)措施，船員嚴(yán)格執(zhí)行計(jì)劃維修保養(yǎng)體系，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。

　　（二）強(qiáng)化基礎(chǔ)管理、制定操作程序

　　為了充分發(fā)揮該設(shè)備的節(jié)能減排功能，方便船員維護(hù)保養(yǎng)，公司組織制訂了該設(shè)備操作程序，并下發(fā)相關(guān)船舶執(zhí)行。

　?。ㄈ┲朴啈?yīng)急預(yù)案、確保船舶安全

　　在改裝后的船舶上，保留原有機(jī)械式注油裝置，并組織船員定期進(jìn)行恢復(fù)原系統(tǒng)的應(yīng)急演練，確保主機(jī)及船舶的安全。

　　（四）連續(xù)跟蹤檢測(cè)、檢驗(yàn)改裝效果

　　對(duì)改裝后的船舶進(jìn)行連續(xù)技術(shù)跟蹤，測(cè)得實(shí)船試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采集了大量的氣缸油耗量、缸套的磨損量、氣缸殘油的數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)改裝效果，為進(jìn)一步發(fā)揮電子控制式氣缸注油器的效能積累使用經(jīng)驗(yàn)，力爭(zhēng)效能最大化。

　　五、項(xiàng)目成效

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　　“天后”輪主機(jī)氣缸油日消耗量改造前的平均數(shù)為811.96千克/天（氣缸油平均耗油率1.3913克/千瓦小時(shí)），改造后的平均數(shù)為 620.63千克/天（氣缸油平均耗油率1.1002克/千瓦小時(shí)），平均每天可節(jié)約氣缸油191.33 千克，年節(jié)省氣缸油55.80噸，節(jié)油效果十分顯著。

　?。ǘ┯欣跍p輕柴油機(jī)氣缸套磨損

　　電控氣缸注油潤(rùn)滑裝置的基本設(shè)計(jì)思想是在維持缸套適當(dāng)?shù)哪p率的同時(shí)降低氣缸油消耗量。在對(duì)MAN B&W 10L80MC柴油機(jī)氣缸套磨損的研究過(guò)程中顯示，柴油機(jī)未裝電控氣缸注油潤(rùn)滑裝置前運(yùn)行6258小時(shí)，吊缸檢查，缸套磨損量為0.088mm/kh，柴 油機(jī)安裝電控氣缸注油潤(rùn)滑裝置后運(yùn)行8148小時(shí)，吊缸檢查，缸套磨損量為0.049mm/kh。由此可見(jiàn)，電控氣缸注油潤(rùn)滑裝置有利于減輕柴油機(jī)氣缸套 磨損。

　　（三）有利于環(huán)境保護(hù)

　　氣缸油放殘柜內(nèi)殘油油量明顯減少，據(jù)觀察比原來(lái)少20%左右，減輕了污油處理工作量與費(fèi)用，并有利于船舶履約要求。

　　環(huán)境問(wèn)題在國(guó)際上引起越來(lái)越廣泛的關(guān)注，航運(yùn)界也新出臺(tái)許多法制法規(guī)以限制船舶廢氣排放。氣缸油注油率的大小對(duì)廢氣中灰塵微粒含量有很大的影 響，柴油機(jī)排放廢氣中固體微粒的主要成份為：炭灰、灰燼、氧化硫(SOx)、碳?xì)浠衔?HC)。氣缸油的燃燒產(chǎn)物主要是炭灰和灰燼。

　?。ㄋ模p少了維修保養(yǎng)的工作量

　　采用新系統(tǒng)新技術(shù)后，柴油機(jī)氣缸油的使用更趨科學(xué)性與合理性，使原本由于 氣缸油注入過(guò)多所造成的柴油機(jī)活塞頂面、環(huán)帶區(qū)、氣口、排氣閥處的結(jié)碳，引起活塞環(huán)、排氣閥的粘著、氣流通道的不暢、嚴(yán)重時(shí)多余氣缸油進(jìn)入活塞下部造成掃 氣箱著火的各種故障與不安全隱患大大降低，日常的維修工作量也隨之減少，降低了維修費(fèi)用與船員的工作強(qiáng)度，柴油機(jī)的工作可靠性明顯提高，由此產(chǎn)生的間接效 益也相當(dāng)可觀。

　　六、適用范圍

　　該項(xiàng)技術(shù)目前在MAN B&W MC系列柴油機(jī)上的使用已取得了成功的經(jīng)驗(yàn)，在船舶剩余壽命10年以上、缸徑大于600mm的柴油機(jī)上使用具有較好的節(jié)能減排效果。

　　經(jīng)實(shí)船使用，電子定時(shí)氣缸注油裝置具有很好的投資回報(bào)率。表3給出的兩個(gè)實(shí)例清楚地說(shuō)明了該裝置的回報(bào)率以及成本回收期情況。按中遠(yuǎn)集運(yùn)現(xiàn)有船舶算，有一半以上的船舶可以采用該項(xiàng)技術(shù)，按氣缸油節(jié)約量為30％計(jì)算(4200噸/年)，一年就可以節(jié)約700多萬(wàn)美元。

　　專家點(diǎn)評(píng):

　　中遠(yuǎn)集團(tuán)所屬的中遠(yuǎn)集裝箱運(yùn)輸有限公司(簡(jiǎn)稱中遠(yuǎn)集運(yùn))是目前中國(guó)最大的集裝箱班輪運(yùn)輸公司，擁有142艘集裝箱船舶，43萬(wàn)TEU，是水運(yùn)交 通行業(yè)的能耗大戶。為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召，踐行中遠(yuǎn)集團(tuán)在“全球契約”中對(duì)社會(huì)的承諾，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，根據(jù)公司潤(rùn)滑油消耗特點(diǎn)，積極研究和采 用國(guó)外先進(jìn)氣缸注油技術(shù)。自2001年通過(guò)對(duì)國(guó)外電子控制式氣缸注油器的研究、消化、吸收，于2003年選用ALPHA電子控制式氣缸注油器，對(duì)實(shí)船進(jìn)行 了改裝使用。經(jīng)過(guò)近一年的運(yùn)行，取得了良好的效果。目前中遠(yuǎn)集運(yùn)已有20艘船舶使用了該設(shè)備，實(shí)踐結(jié)果表明氣缸套的磨損明顯降低，主機(jī)缸套使用壽命增長(zhǎng)， 且氣缸油消耗量減少達(dá)30%以上，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

　　傳統(tǒng)的機(jī)械式氣缸注油器的注油量是與轉(zhuǎn)速成正比的，而電子控制式氣缸注油器采用了注油量與發(fā)動(dòng)機(jī)平均有效壓力成正比的方式，具有注油定時(shí)準(zhǔn)確、 注油量精準(zhǔn)、布油均勻、工作可靠等特點(diǎn)，在不增加缸套磨損量的前提下，可大幅度地降低氣缸油的消耗，減少污油排放及對(duì)大氣的污染.

　　中遠(yuǎn)集運(yùn)在國(guó)內(nèi)首先將ALPHA電子控制式氣缸注油器用于MAN B&W MC系列柴油機(jī)上，在改裝、使用和管理等方面已獲得成功。該技術(shù)在船舶剩余壽命10年以上、缸徑大于600mm的柴油機(jī)上使用具有較好的節(jié)能減排效果，在航運(yùn)企業(yè)具有良好的推廣前景。