實施單位：中遠集團所屬的中遠集裝箱運輸有限公司

　　項　　目：電子控制式氣缸注油器應(yīng)用

　　一、背景

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

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

　　中遠集團及中遠集運通過對國外電子控制式氣缸注油器的研究、消化、吸收，與有關(guān)產(chǎn)品制造商進行了技術(shù)交流，就現(xiàn)有船舶技術(shù)改造進行了可行性論 證，選用了ALPHA電子控制式氣缸注油器對實船進行改裝使用。經(jīng)過近一年的運行，取得了良好的效果。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)中遠集團組織專家對該項目進行成果鑒 定后，決定在本系統(tǒng)實施推廣。目前中遠集運已有20艘船舶使用了該設(shè)備，氣缸油消耗量減少30%以上，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。

　　二、基本原理

　　傳統(tǒng)的機械式氣缸注油方式是：注油器在活塞上行時，注油點位于第一、二道活塞環(huán)之間向缸內(nèi)注油。但實際上，現(xiàn)有注油設(shè)備難以做到精確地定時向氣 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，氣缸油才會注入缸內(nèi)。在短裙活塞柴油機中，這樣的機會曲軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)有二次，一次是在上 止點附近，活塞下邊緣打開注油孔，另一次是在下止點附近，缸內(nèi)進行掃氣時；而對于長裙活塞，這樣的機會曲軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)只有一次，即在缸內(nèi)進行掃氣時。由于現(xiàn)有 機械式定時注油很難精確地將氣缸油按需注入缸內(nèi)，所以在實際操作中，主管人員為防止缸壁缺少潤滑而造成缸壁嚴重磨損或?qū)е乱Ц资鹿拾l(fā)生，采取加大注油量， 造成實際耗油大大高于氣缸潤滑所需。這不但造成氣缸油的大量浪費，同時還造成柴油機活塞頂面、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，嚴重時多余氣缸油進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、人機界面、編碼器、轉(zhuǎn)速傳感器、油門刻度 發(fā)送器、反饋部分等組成。氣缸油的注射動力來自泵站調(diào)節(jié)的液壓通用回路，供油壓力為4.5Mpa。通過該系統(tǒng)將等量的潤滑油均勻輸送到各注油針閥，再通過 電子定時控制氣缸油注入。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，而且能夠根據(jù)主機的平均有效壓力(油門及轉(zhuǎn)速)的變化及時改 變氣缸油供油量。此外，它還提高了注油壓力，改進了注油嘴結(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)點是：

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

　　三、具體做法

　　在中遠集團的指導(dǎo)下，項目組得到了柴油機及電子控制式氣缸注油器廠商對實施該項目的技術(shù)支持，同時組織資深輪機管理技術(shù)人員與院校的科研人員組成一個項目課題組，確保了該項目的順利開展。

　　1、收集電子控制式氣缸注油器技術(shù)資料，對新設(shè)備新技術(shù)進行技術(shù)消化；收集了解電子定時氣缸油潤滑技術(shù)資料與成功的使用經(jīng)驗，為下一步實船應(yīng)用 做好技術(shù)保障；做好向中遠(集團)總公司提出立項申請的前期工作；2003年5月完成向中遠(集團)總公司提出立項申請與費用預(yù)算，2003年10月獲得 集團批復(fù)。

　　2、中遠集運負責(zé)引進由柴油機制造商MAN B&W公司推薦的ALPHA電子控制式氣缸注油器，選擇10L80MC為試驗機型，對現(xiàn)有潤滑系統(tǒng)進行技術(shù)改造、試用，最后確定 “天后”輪為本項目的試驗船，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，由中遠集運安排對主機氣缸油供給裝置進行了改造，安裝了一 套ALPHA電子控制式氣缸注油器。

　　3、項目組對電控氣缸注油潤滑系統(tǒng)進行技術(shù)消化。各方協(xié)同為實船應(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，對試驗船舶進行技術(shù)跟蹤與服 務(wù)，測得實船試驗數(shù)據(jù)，并著重測量氣缸油耗量、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，與使用機械式注 油系統(tǒng)的同類型船舶進行比較，得出數(shù)據(jù)進行分析，指導(dǎo)試驗船舶對電子控制式氣缸注油器潤滑系統(tǒng)的使用。

　　4、項目組不間斷地做好試驗船舶的技術(shù)跟蹤，總結(jié)經(jīng)驗，提出注意事項，在條件成熟時雙方召開實驗船舶、公司管理人員與生產(chǎn)廠商技術(shù)座談會，進行技術(shù)交流、總結(jié)，為全面推廣該項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、加強節(jié)能宣傳

　　中遠集團已經(jīng)建立了由集團總公司、各二級公司以及船舶的三級船舶節(jié)能減排管理體系。集團總公司由安全技術(shù)監(jiān)督部行使節(jié)能減排管理職能；中遠集運 的船舶燃潤油的供應(yīng)由貿(mào)易保障部負責(zé)，監(jiān)督管理由安全技術(shù)管理部負責(zé)；船舶的節(jié)能減排由船舶領(lǐng)導(dǎo)負責(zé)。各企業(yè)、部門按照公司制訂的《燃潤油管理程序》負責(zé) 組織實施，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)積極主動地執(zhí)行公司下達的有利于節(jié)約燃潤油的各項措施，船員嚴格執(zhí)行計劃維修保養(yǎng)體系，從而達到節(jié)能減排的目的。

　　（二）強化基礎(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。

　　（三）制訂應(yīng)急預(yù)案、確保船舶安全

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

　?。ㄋ模┻B續(xù)跟蹤檢測、檢驗改裝效果

　　對改裝后的船舶進行連續(xù)技術(shù)跟蹤，測得實船試驗數(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)，檢驗改裝效果，為進一步發(fā)揮電子控制式氣缸注油器的效能積累使用經(jīng)驗，力爭效能最大化。

　　五、項目成效

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　　“天后”輪主機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），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），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輕柴油機氣缸套磨損

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

　　（三）有利于環(huán)境保護

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

　　環(huán)境問題在國際上引起越來越廣泛的關(guān)注，航運界也新出臺許多法制法規(guī)以限制船舶廢氣排放。氣缸油注油率的大小對廢氣中灰塵微粒含量有很大的影 響，柴油機排放廢氣中固體微粒的主要成份為：炭灰、灰燼、氧化硫(SOx)、碳氫化合物(HC)。氣缸油的燃燒產(chǎn)物主要是炭灰和灰燼。

　　（四）減少了維修保養(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 氣缸油注入過多所造成的柴油機活塞頂面、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、嚴重時多余氣缸油進入活塞下部造成掃 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，降低了維修費用與船員的工作強度，柴油機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

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

　　經(jīng)實船使用，電子定時氣缸注油裝置具有很好的投資回報率。表3給出的兩個實例清楚地說明了該裝置的回報率以及成本回收期情況。按中遠集運現(xiàn)有船舶算，有一半以上的船舶可以采用該項技術(shù)，按氣缸油節(jié)約量為30％計算(4200噸/年)，一年就可以節(jié)約700多萬美元。

　　專家點評:

　　中遠集團所屬的中遠集裝箱運輸有限公司(簡稱中遠集運)是目前中國最大的集裝箱班輪運輸公司，擁有142艘集裝箱船舶，43萬TEU，是水運交 通行業(yè)的能耗大戶。為響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召，踐行中遠集團在“全球契約”中對社會的承諾，實現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，根據(jù)公司潤滑油消耗特點，積極研究和采 用國外先進氣缸注油技術(shù)。自2001年通過對國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，對實船進行 了改裝使用。經(jīng)過近一年的運行，取得了良好的效果。目前中遠集運已有20艘船舶使用了該設(shè)備，實踐結(jié)果表明氣缸套的磨損明顯降低，主機缸套使用壽命增長， 且氣缸油消耗量減少達30%以上，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。

　　傳統(tǒng)的機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)動機平均有效壓力成正比的方式，具有注油定時準(zhǔn)確、 注油量精準(zhǔn)、布油均勻、工作可靠等特點，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，減少污油排放及對大氣的污染.

　　中遠集運在國內(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的柴油機上使用具有較好的節(jié)能減排效果，在航運企業(yè)具有良好的推廣前景。