本文格式為Word版，下載可任意編輯——船用柴油機(jī)主要系統(tǒng)介紹第五章柴油機(jī)系統(tǒng)

第一節(jié)燃油系統(tǒng)

一、作用和組成

燃油系統(tǒng)是柴油機(jī)重要的動(dòng)力系統(tǒng)之一，其作用是把符合使用要求的燃油暢通無(wú)阻地輸送到噴油泵入口端。該系統(tǒng)尋常由五個(gè)基本環(huán)節(jié)組成：加裝和測(cè)量、貯存、駁運(yùn)、凈化處理、供給。

燃油的加裝是通過(guò)船上甲板兩舷裝設(shè)的燃油注入法蘭接頭進(jìn)行的。這樣，從兩舷均可將輕、重燃油直接注入油艙。注入管應(yīng)有防止超壓設(shè)施。如安全閥作為防止超壓設(shè)備，則該閥的溢油應(yīng)排至溢油艙或其他安全處所。注入接頭必需高出甲板平面，并加蓋板密封，以防風(fēng)浪天甲板上浪時(shí)海水灌入油艙。燃油的測(cè)量可以通過(guò)各燃油艙柜的測(cè)量孔進(jìn)行，若燃油艙柜裝有測(cè)深儀表的話，也可以通過(guò)測(cè)深儀表,然后對(duì)照艙容表進(jìn)行。

加裝的燃油貯存在燃油艙柜中。對(duì)于重油艙，一般還裝設(shè)加熱盤管，以加熱重油，保持其滾動(dòng)性，便于駁油。

燃油系統(tǒng)中還裝設(shè)有調(diào)駁閥箱和駁運(yùn)泵，用于各油艙柜間駁油。從油艙柜中駁出的燃油在進(jìn)機(jī)使用前必需經(jīng)過(guò)凈化系統(tǒng)凈化。燃油凈化系統(tǒng)包括燃油的加熱、沉淀、過(guò)濾和離心分開。圖5-1示出了目前大多數(shù)船舶使用的重質(zhì)燃油凈化系統(tǒng)。

圖5-1重質(zhì)燃油凈化系統(tǒng)

1-調(diào)駁閥箱；2-沉淀油柜燃油進(jìn)口；3-高位報(bào)警；3-低位報(bào)警；4-溫度傳感器；5-沉淀油柜；6、16-水位傳感器；7-供油泵；8-濾器；9-氣動(dòng)恒壓閥；9’-流量調(diào)理器；10-溫度控制器；11、12-分油機(jī)；13-連接納；14-日用柜溢油管；15-日用油柜

從圖可以看出，通過(guò)調(diào)駁閥箱1，燃油被駁運(yùn)泵從油艙送入沉淀油柜5，每次補(bǔ)油量限制在液位傳感器3與3之間，自動(dòng)調(diào)理蒸汽流量的加溫系統(tǒng)加速油的沉淀分開并且可使沉淀油柜提供給供油泵7的油溫變化幅度很小。供油泵后設(shè)氣動(dòng)恒壓閥9和流量控制閥9’，以確保平穩(wěn)地向分油機(jī)輸送燃油，有利于提高凈化質(zhì)量。燃油進(jìn)入分油機(jī)前，通過(guò)分油機(jī)加熱器加溫，加熱溫度由溫度控制器10控制，使進(jìn)入分油機(jī)的燃油溫度幾乎保持恒定。系統(tǒng)設(shè)有既能與主分油機(jī)串聯(lián)也能并聯(lián)的備用分油機(jī)，還設(shè)有備用供油泵，提高了系統(tǒng)的可靠性。分油機(jī)所分的凈油進(jìn)入日用油柜15，日用油柜設(shè)溢流管。在船舶正常航行的狀況下，分油機(jī)的分油量將比柴油機(jī)的消耗量大一些，故在吸入口接近日用油柜低部設(shè)有溢流管，可使日用油柜低部溫度較低、雜質(zhì)和水含量較多的燃油引回沉淀柜，既實(shí)現(xiàn)循環(huán)分開提高分開效果，又使分油機(jī)起停次數(shù)減少，延長(zhǎng)分油機(jī)使用壽命。沉淀柜和日用柜都設(shè)有水位傳感器6、16，以提醒及時(shí)放殘。

燃油經(jīng)凈化后，便可通過(guò)燃油供給系統(tǒng)送給船舶柴油機(jī)。近年來(lái)由于高粘度劣質(zhì)燃油的

第五章柴油機(jī)系統(tǒng)151

使用，其預(yù)熱溫度大大提高。為避免在使用高（700mm/s）重油時(shí)因預(yù)熱溫度過(guò)高而汽化，出現(xiàn)了一種加壓式燃油系統(tǒng)。如圖5-2所示，在日用燃油柜與燃油循環(huán)油路之間增設(shè)一臺(tái)輸送泵，保證柴油機(jī)噴油泵進(jìn)口處的燃油壓力為800kPa（循環(huán)泵出口壓力為1Mpa），循環(huán)油路（回路）中壓力為400kPa，防止燃油系統(tǒng)在高預(yù)熱溫度（如150℃）時(shí)發(fā)生汽化和空泡現(xiàn)象。

2

圖5-2加壓式燃油供給系統(tǒng)

二、主要設(shè)備與作用1．重油駁運(yùn)泵

重油駁運(yùn)泵的作用是將任一重油艙中的重油駁至重油沉淀柜中進(jìn)行沉淀澄清處理；在各重油艙之間相互駁運(yùn)；特別狀況下可把重油艙中的重油駁至舷外。駁運(yùn)泵一般使用齒輪泵或螺桿泵。

2．重油的凈化處理設(shè)備

重油的凈化尋常采用沉淀、分開和濾清等凈化處理措施。

沉淀需在專設(shè)的沉淀柜（沉淀柜應(yīng)設(shè)置兩個(gè)）中進(jìn)行，按有關(guān)規(guī)定至少沉淀12h。為提高凈化效果，沉淀柜中的重油應(yīng)預(yù)熱至50℃～60℃，并可酌情參與泥渣分散劑和疏水劑，以使油中懸浮雜質(zhì)易于沉淀。沉淀柜應(yīng)定期放水排污。

濾清由系統(tǒng)這的多個(gè)粗、細(xì)濾器來(lái)完成。

凈化處理的核心環(huán)節(jié)是離心分開，其主要設(shè)備是離心分油機(jī)。關(guān)于離心分油機(jī)，將在第四節(jié)具體介紹。

3．霧化加熱器和加熱溫度的控制

重油使用前的預(yù)熱處理是保證柴油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要措施，尋常采用分段預(yù)熱的方法。按有關(guān)規(guī)定應(yīng)采用飽和蒸汽作加熱源。預(yù)熱蒸汽壓力不應(yīng)超過(guò)0.8Mpa（相當(dāng)于飽和蒸汽溫度175℃），以防重油中的焦炭析出沉淀在加熱器中。

霧化加熱器是一個(gè)重要的預(yù)熱設(shè)備。根據(jù)良好霧化的要求，重油進(jìn)入噴油泵時(shí)其粘度應(yīng)

22

降低到12mm/S～25mm/S范圍內(nèi)。在根據(jù)此霧化粘度確定霧化加熱器的預(yù)熱溫度時(shí)，還應(yīng)再提高10℃～15℃，以抵償噴油壓力及散熱對(duì)粘度的影響。為避免加熱后迅速積垢，預(yù)熱溫度不得超過(guò)150℃。

尋常，在霧化加熱器出口裝設(shè)燃油粘度發(fā)訊器（圖5-2中未示出）測(cè)量燃油粘度的變化，

152船舶柴油機(jī)

并通過(guò)某種調(diào)理機(jī)構(gòu)（如氣動(dòng)薄膜調(diào)理閥）調(diào)理蒸汽閥的開度，保證燃油粘度與設(shè)定的霧化粘度相符。

三、燃油系統(tǒng)的維護(hù)管理1．燃油的加裝和測(cè)量、貯存

加裝燃油是一項(xiàng)十分重要的工作，作業(yè)時(shí)應(yīng)特別細(xì)心。根據(jù)船上存油的牌號(hào)和數(shù)量，考慮下一航次的運(yùn)輸任務(wù)，由輪機(jī)長(zhǎng)提出加油數(shù)量和規(guī)格，經(jīng)與船長(zhǎng)商定后，提出加油申請(qǐng)，電告公司主管部門。公司批復(fù)后，和船舶代理聯(lián)系具體加油事宜。

加油前應(yīng)把握各油艙確實(shí)的存油品種和數(shù)量，盡量并艙，使新舊油分艙存放。加油油艙和數(shù)量確定后，再與大副商定，確保船舶的平衡。二管輪檢查裝油管系，正確開關(guān)閥門，堵好甲板出水孔，對(duì)可能發(fā)生滲漏的地方重點(diǎn)檢查。

正式開泵裝油前，二管輪應(yīng)檢查供油方的供油質(zhì)量和數(shù)量，記取流量計(jì)讀數(shù)，用驗(yàn)水膏檢查油中含水狀況。供油和受油雙方規(guī)定好聯(lián)系信號(hào)，以船方為主，雙方均應(yīng)切實(shí)執(zhí)行。同時(shí)與供油方確定好供油速度。

裝油中，在油氣可能擴(kuò)散到的區(qū)域應(yīng)阻止吸煙和明火作業(yè)。泵開動(dòng)后，馬上傾聽油流聲響和透氣管的出氣狀況，確認(rèn)油已進(jìn)入預(yù)定的艙位。裝油人員要堅(jiān)守崗位，嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，把握裝油進(jìn)度，防止跑、冒、漏。

中止裝油時(shí)，應(yīng)關(guān)好有關(guān)閥門。拆除輸油軟管時(shí)，應(yīng)事先用盲板將管口封好或采取其它有效措施，防直管內(nèi)存油倒流入海。重新測(cè)量各艙柜存油數(shù)量，并核對(duì)供方加油實(shí)際數(shù)量，索取油樣并當(dāng)場(chǎng)封好，以備發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)有據(jù)可查。

除加裝燃油時(shí)需測(cè)量油艙外，每航次開始和終止都要實(shí)測(cè)油艙燃油存量，并予以記錄。測(cè)量時(shí)要注意船舶前后吃水差，對(duì)照艙容表計(jì)算。

在燃油的貯存中應(yīng)注意不同牌號(hào)的同一油品以及不同加油港加裝的同一牌號(hào)燃油不可混艙，必要時(shí)需進(jìn)行試驗(yàn)。

當(dāng)兩種不同的油混兌使用時(shí)，最大的問(wèn)題是它們的不相容性，當(dāng)混兌后發(fā)生不相容狀況時(shí)，往往會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，大量瀝青質(zhì)、淤渣析出，造成堵塞和主機(jī)燃燒不良，大量冒黑煙。嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起柴油機(jī)運(yùn)行困難。

2．燃油加熱溫度的選擇

對(duì)燃油（特別是重油）進(jìn)行加熱是一項(xiàng)十分重要的工作。海船上大多用蒸汽加熱，為確保安全規(guī)定使用飽和蒸汽。加熱溫度隨使用粘度要求而異，一般采用分段加熱法。燃油艙中加熱是為了便于駁運(yùn)，因此應(yīng)確保油管出口附近燃油不發(fā)生凝固為原則，將油艙加熱至

OOO

15-20C，出口附近為35-40C即可。在沉淀柜中，要加熱到50-70C（要比閃點(diǎn)低一定溫度）以提高沉淀效果。為了提高分開效果，分油溫度不能太低，也不能太高，對(duì)于重油，最高溫

OO

度不準(zhǔn)超過(guò)98C。在日用油柜中，重油溫度應(yīng)保持在70-80C。為使噴入氣缸中的燃油應(yīng)有適合的溫度以確保燃燒完善，對(duì)噴油泵前的燃油加熱十分重要。對(duì)中低速柴油機(jī)而言，霧化

22

加熱器的加熱溫度應(yīng)使重油粘度降至12mm/S-25mm/S?？紤]到壓力增高會(huì)使粘度增大，

OO

以及經(jīng)管路到噴油器有溫度降，加熱溫度應(yīng)再提高10-15C，一般加熱到100-150C。

以上各處的加熱溫度可以通過(guò)蒸汽量來(lái)調(diào)理。3．確保燃油清潔

主要是在營(yíng)運(yùn)中認(rèn)真把握好沉淀、分開、過(guò)濾等凈化環(huán)節(jié)。定期對(duì)沉淀柜和日用油柜進(jìn)行排污放水，保證油柜清潔，定期清洗燃油濾器。特別是風(fēng)浪天，要增加放殘和燃油濾器的清洗次數(shù)?？筛鶕?jù)燃油流經(jīng)濾器前后的壓力差來(lái)判斷濾器的工作狀況：若壓差增大超過(guò)正常值，說(shuō)明濾器已變臟堵塞，需馬上清洗；若無(wú)壓差或壓力差變小，則說(shuō)明濾網(wǎng)破損或?yàn)V芯裝配不對(duì)，需馬上拆卸檢查。

4．系統(tǒng)放氣

152

第五章柴油機(jī)系統(tǒng)153

燃油系統(tǒng)中簡(jiǎn)單積氣，氣往往聚集在系統(tǒng)的高處。系統(tǒng)有氣后供油壓力波動(dòng)，甚至無(wú)法供油而停車。油柜上都有透氣管，燃油供給系統(tǒng)又是封閉系統(tǒng)，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中一般不會(huì)有空氣進(jìn)入燃油供給系統(tǒng)。系統(tǒng)中的氣大部分是清洗濾器時(shí)和維修管路時(shí)進(jìn)入，也可能在停機(jī)過(guò)程中，由噴油泵偶件間隙進(jìn)入。因此，清洗完濾器和管路后應(yīng)注意充油驅(qū)氣。

5．換油時(shí)的正確操作

當(dāng)船舶需要較長(zhǎng)時(shí)間的停泊或燃油管系中某些設(shè)備需要拆卸時(shí)，應(yīng)在柴油機(jī)停車前改用輕柴油，以便把管系和設(shè)備中的重油沖凈。此外，當(dāng)柴油機(jī)處于機(jī)動(dòng)操縱狀態(tài)時(shí)，為使柴油機(jī)具有機(jī)動(dòng)性能（特別是起動(dòng)性能），最好也使用輕柴油，而船舶正常航行后應(yīng)使用重油，以提高經(jīng)濟(jì)性。這種在柴油機(jī)運(yùn)行中進(jìn)行的輕、重油轉(zhuǎn)換操作稱為換油。換油操作的基本原則是防止油溫突變，以避免噴油泵柱塞卡緊或咬死。由重油換為輕油時(shí)：首先關(guān)閉燃油霧化加熱器的加熱閥，關(guān)掉粘度計(jì)，隨后切斷燃料油，同時(shí)接通柴油。在集油柜中使原來(lái)的燃料油和新注入的柴油逐步混合稀釋。由于稀釋粘度比油溫下降得快，所以不需再加溫。最終燃油管道、低壓燃油輸送泵、燃油霧化加熱器、回油管充滿柴油，以供下次起動(dòng)。由輕油換為重油時(shí)：首先，必需將燃料油日用柜加熱至使用狀態(tài)，同時(shí)略為開啟燃油霧化加熱器使柴油溫度上升至40℃以上，隨后再切斷柴油，接通燃料油。要在消耗完系統(tǒng)內(nèi)柴油的時(shí)間內(nèi)將燃油溫度加熱至燃料油霧化要求的溫度。

近年來(lái)推出的船舶中、低速柴油機(jī)，在燃油系統(tǒng)中都采用了能夠使燃油經(jīng)過(guò)噴油泵，噴油器循環(huán)滾動(dòng)的設(shè)計(jì)。在正常使用時(shí)，廠家要求使用重油這一種單一燃料，除非柴油機(jī)預(yù)計(jì)停車較長(zhǎng)時(shí)間，否則不必?fù)Q用輕油。

其次節(jié)低質(zhì)燃油的使用和降速運(yùn)行

低質(zhì)燃油泛指品質(zhì)低劣、使用困難、價(jià)格低廉的船用燃料油（俗稱重油）。尋常，低質(zhì)燃油即指前述的“中間燃料油〞及“殘?jiān)通?。船舶柴油機(jī)使用的低質(zhì)燃油（重油）多為“中間燃料油〞，其最粘滯者質(zhì)量最差者可稱為重質(zhì)燃料油。目前，隨著石油煉制工藝的發(fā)展，低質(zhì)燃油的品質(zhì)正在逐年下降，對(duì)柴油機(jī)提出了愈加苛刻的要求。

一、低質(zhì)燃油的特點(diǎn)

低質(zhì)燃油有以下突出特點(diǎn)。

33

（1）密度大。劣質(zhì)油密度可高達(dá)0.94g/cm～1.06g/cm。由此造成燃油凈化和霧化困難，同時(shí)油滴燃燒時(shí)易產(chǎn)生熱裂，導(dǎo)致機(jī)件結(jié)炭增多。

22

（2）粘度高。低質(zhì)油粘度約在50mm/s～2000mm/s之間。由此造成燃油貯存、輸送、凈化和霧化的困難。

（3）成分繁雜。低質(zhì)油含有較多的水分、灰分和硫、釩、鈉、硅、殘?zhí)康入s質(zhì)。油中的雜質(zhì)加劇了柴油機(jī)燃燒室部件和噴油設(shè)備元件的腐蝕和磨損。表5-1示出國(guó)際內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)（CIMAC）發(fā)表的K55燃料油的技術(shù)條件。

表5-1K55燃料油技術(shù)條件

粘度(mm2/s)密度(g/cm3)7001.010殘?zhí)?%)22硫分(%)5灰分(%)0.2水分(%)1釩(×10-6)600鋁(×10-6)80（4）發(fā)火性差。低質(zhì)油CN值很低（一般為25左右）。滯燃期τi長(zhǎng)，燃燒持續(xù)期長(zhǎng)，排氣溫度tr值偏高，且因燃燒不完全，其be和煙度均有所增加。

二、低質(zhì)燃油的使用1．使用低質(zhì)燃油的意義

低質(zhì)燃油的使用是船用柴油機(jī)發(fā)展中的一項(xiàng)重要技術(shù)成就。使用這種燃油可以大幅度降

154船舶柴油機(jī)

低船舶營(yíng)運(yùn)成本，同時(shí)可以合理使用石油資源。自70年代以來(lái)，由于柴油機(jī)燃油大幅度漲價(jià)，燃油費(fèi)用支出約占船舶營(yíng)運(yùn)成本的50%，使船用柴油機(jī)使用低質(zhì)燃油成為一項(xiàng)普遍采用的技術(shù)。目前，不但船用低速柴油主機(jī)使用低質(zhì)燃油，而且船用中速柴油機(jī)（主機(jī)和發(fā)電柴油機(jī)）也使用低質(zhì)燃油。

2．柴油機(jī)使用低質(zhì)燃油后出現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題

使用低質(zhì)燃油時(shí)，假使處理不當(dāng)則會(huì)導(dǎo)致以下不良后果：

（1）影響噴油設(shè)備正常工作。增加噴油設(shè)備的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，引起噴油設(shè)備偶件過(guò)度磨損、腐蝕、噴孔結(jié)炭、變形等故障。

（2）惡化燃燒性能。低質(zhì)燃油霧化困難，自燃性差，使燃燒性能惡化，最高爆發(fā)壓力降低：后燃嚴(yán)重，排氣溫度增高，排氣煙度增加，缸內(nèi)結(jié)炭嚴(yán)重。

（3）損壞主要部件。低質(zhì)燃油中的灰分、機(jī)械雜質(zhì)、結(jié)炭以及燃油裂化使用的含硅、鋁的催化劑等，都會(huì)使缸套和活塞部件發(fā)生異常顆粒磨損：低質(zhì)燃油中的高硫分和高鈉、釩含量所產(chǎn)生的低溫腐蝕與高溫腐蝕將使缸套、軸承、排氣閥與閥座、渦輪增壓器等發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕磨損，加劇部件損壞。

4）加速曲軸箱內(nèi)滑油變質(zhì)。含硫氧化物的燃?xì)饴┤肭S箱，將使曲軸箱滑油迅速變質(zhì)并腐蝕有關(guān)軸承。

三、使用低質(zhì)燃油時(shí)的管理技術(shù)要點(diǎn)1．低質(zhì)燃油的預(yù)處理

預(yù)處理指低質(zhì)燃油進(jìn)入噴油泵之前所進(jìn)行的預(yù)熱、凈化、添加有關(guān)添加劑等技術(shù)措施。預(yù)處理的目的是改善低質(zhì)燃油的貯存、駁運(yùn)和使用性能，以滿足柴油機(jī)工作的需要。

1）預(yù)熱

采用分級(jí)預(yù)熱方案保證低質(zhì)燃油在輸送