电子控制式气缸注油器的技术与应用

　　一、背景

　　据统计，航运企业油耗占总成本的10~20，而船舶主机润滑油成本占主机维护总成本的70.在国际能源日趋短缺的紧张形势下，如何降低油料消耗，减少环境污染，提高企业效益，始终是各航运公司的研究课题。

　　电子控制式气缸润滑技术早是在2001年5月德国汉堡举行的第23届国际内燃机大会上与用户见面的，引起了众多船舶柴油机制造商与航运企业的关注。在随后的一年多时间里，世界的船用柴油机制造厂均将该项技术应用到其产品中，也有众多的国外船东将该项技术应用到现有船舶柴油机气缸油润滑系统的改造中，并取得成功，产生了很好的经济效益。

　　中远集团及中远集运通过对国外电子控制式气缸注油器的研究、消化、吸收，与有关产品制造商进行了技术交流，就现有船舶技术改造进行了可行性论证，选用了ALPHA电子控制式气缸注油器对实船进行改装使用。经过近一年的运行，取得了良好的效果。在此基础上，经中远集团组织专家对该项目进行成果鉴定后，决定在本系统实施推广。目前中远集运已有20艘船舶使用了该设备，气缸油消耗量减少30以上，经济效益和社会效益显著。

　　二、基本原理

　　传统的机械式气缸注油方式是：注油器在活塞上行时，注油点位于、二道活塞环之间向缸内注油。但实际上，现有注油设备难以做到地定时向气缸内注油。研究表明，只有当缸内气体压力低于气缸油注油管中的压力时，气缸油才会注入缸内。在短裙活塞柴油机中，这样的机会曲轴转一转有二次，一次是在上止点附近，活塞下边缘打开注油孔，另一次是在下止点附近，缸内进行扫气时；而对于长裙活塞，这样的机会曲轴转一转只有一次，即在缸内进行扫气时。由于现有机械式定时注油很难地将气缸油按需注入缸内，所以在实际操作中，主管人员为防止缸壁缺少润滑而造成缸壁严重磨损或导致咬缸事故发生，采取加大注油量，造成实际耗油大大高于气缸润滑所需。这不但造成气缸油的大量浪费，同时还造成柴油机活塞顶面、环带区、气口、排气阀处的结碳，引起活塞环粘着、气流通道的不畅，严重时多余气缸油进入活塞下部引起扫气箱着火。

　　电子控制式气缸注油器是电子定时控制的气缸油供应系统，是由泵站、气缸油注油器、主控单元、备控单元、人机界面、编码器、转速传感器、油门刻度发送器、反馈部分等组成。气缸油的注射动力来自泵站调节的液压通用回路，供油压力为4.5Mpa.通过该系统将等量的润滑油均匀输送到各注油针阀，再通过电子定时控制气缸油注入。为电子控制式气缸注油器原理图。该系统不仅具有准确的供油定时，而且能够根据主机的平均有效压力（油门及转速）的变化及时改变气缸油供油量。此外，它还提高了注油压力，改进了注油嘴结构，增加了气缸套上的油槽数量，并优化了油槽方向。

　　该电子控制式气缸注油器的大优点是：

　　（1）降低了气缸油消耗量，比使用机械式气缸注油器节省气缸油；

　　（2）缩短气缸检修后的磨合过程，减少磨合期气缸油消耗量；

　　（3）减少气缸套的磨损，延长主机缸套使用寿命。

　　三、具体做法

　　在中远集团的指导下，项目组得到了柴油机及电子控制式气缸注油器厂商对实施该项目的技术支持，同时组织资深轮机管理技术人员与院校的科研人员组成一个项目课题组，确保了该项目的顺利开展。

　　1、收集电子控制式气缸注油器技术资料，对新设备新技术进行技术消化；收集了解电子定时气缸油润滑技术资料与成功的使用经验，为下一步实船应用做好技术保障；做好向中远（集团）总公司提出立项申请的前期工作；2003年5月完成向中远（集团）总公司提出立项申请与费用预算，2003年10月获得集团批复。

　　2、中远集运负责引进由柴油机制造商MANBW公司推荐的ALPHA电子控制式气缸注油器，选择10L80MC为试验机型，对现有润滑系统进行技术改造、试用，后确定天后轮为本项目的试验船，并于2003年8月16日至8月22日，在香港友联船厂坞修期间，由中远集运安排对主机气缸油供给装置进行了改造，安装了一套ALPHA电子控制式气缸注油器。

　　3、项目组对电控气缸注油润滑系统进行技术消化。各方协同为实船应用做好技术保障及相关管理人员的技术培训工作，对试验船舶进行技术跟踪与服务，测得实船试验数据，并着重测量气缸油耗量、缸套的磨损量，检查气缸残油、缸内结碳、排气道、扫气箱脏堵、活塞头及废气锅炉污染等情况，与使用机械式注油系统的同类型船舶进行比较，得出数据进行分析，指导试验船舶对电子控制式气缸注油器润滑系统的使用。

　　4、项目组不间断地做好试验船舶的技术跟踪，总结经验，提出注意事项，在条件成熟时双方召开实验船舶、公司管理人员与生产厂商技术座谈会，进行技术交流、总结，为全面推广该项科技成果奠定了技术基础。

　　四、具体措施

　　（一）完善节能管理、加强节能宣传

　　中远集团已经建立了由集团总公司、各二级公司以及船舶的三级船舶节能减排管理体系。集团总公司由安全技术监督部行使节能减排管理职能；中远集运的船舶燃润油的供应由贸易保障部负责，监督管理由安全技术管理部负责；船舶的节能减排由船舶负责。各企业、部门按照公司制订的《燃润油管理程序》负责组织实施，使企业节能管理工作更加规范化、制度化、科学化、合理化。

　　通过各种手段在全体船岸员工中宣传节能减排的重要性和紧迫性，使船舶积极主动地执行公司下达的有利于节约燃润油的各项措施，船员严格执行计划维修保养体系，从而达到节能减排的目的。

　　（二）强化基础管理、制定操作程序

　　为了充分发挥该设备的节能减排功能，方便船员维护保养，公司组织制订了该设备操作程序，并下发相关船舶执行。

　　（三）制订应急预案、确保船舶安全

　　在改装后的船舶上，保留原有机械式注油装置，并组织船员定期进行恢复原系统的应急演练，确保主机及船舶的安全。

　　（四）连续跟踪检测、检验改装效果

　　对改装后的船舶进行连续技术跟踪，测得实船试验数据，采集了大量的气缸油耗量、缸套的磨损量、气缸残油的数据，检验改装效果，为进一步发挥电子控制式气缸注油器的效能积累使用经验，力争效能大化。

　　五、项目成效

　　（一）大幅度地降低了气缸油耗量

　　天后轮主机气缸油日消耗量改造前的平均数为811.96千克/天（气缸油平均耗油率1.3913克/千瓦小时），改造后的平均数为620.63千克/天（气缸油平均耗油率1.1002克/千瓦小时），平均每天可节约气缸油191.33千克，年节省气缸油55.80吨，节油效果十分显著。

　　（二）有利于减轻柴油机气缸套磨损

　　电控气缸注油润滑装置的基本设计思想是在维持缸套适当的磨损率的同时降低气缸油消耗量。在对MANBW10L80MC柴油机气缸套磨损的研究过程中显示，柴油机未装电控气缸注油润滑装置前运行6258小时，吊缸检查，缸套磨损量为0.088mm/kh，柴油机安装电控气缸注油润滑装置后运行8148小时，吊缸检查，缸套磨损量为0.049mm/kh.由此可见，电控气缸注油润滑装置有利于减轻柴油机气缸套磨损。

　　（三）有利于环境保护

　　气缸油放残柜内残油油量明显减少，据观察比原来少20左右，减轻了污油处理工作量与费用，并有利于船舶履约要求。

　　环境问题在国际上引起越来越广泛的关注，航运界也新出台许多法制法规以限制船舶废气排放。气缸油注油率的大小对废气中灰尘微粒含量有很大的影响，柴油机排放废气中固体微粒的主要成份为：炭灰、灰烬、氧化硫（SOx）、碳氢化合物（HC）。气缸油的燃烧产物主要是炭灰和灰烬。

　　（四）减少了维修保养的工作量

　　采用新系统新技术后，柴油机气缸油的使用更趋科学性与合理性，使原本由于气缸油注入过多所造成的柴油机活塞顶面、环带区、气口、排气阀处的结碳，引起活塞环、排气阀的粘着、气流通道的不畅、严重时多余气缸油进入活塞下部造成扫气箱着火的各种故障与不安全隐患大大降低，日常的维修工作量也随之减少，降低了维修费用与船员的工作强度，柴油机的工作可靠性明显提高，由此产生的间接效益也相当可观。

　　六、适用范围

　　该项技术目前在MANBWMC系列柴油机上的使用已取得了成功的经验，在船舶剩余寿命10年以上、缸径大于600mm的柴油机上使用具有较好的节能减排效果。

　　经实船使用，电子定时气缸注油装置具有很好的投资回报率。给出的两个实例清楚地说明了该装置的回报率以及成本回收期情况。按中远集运现有船舶算，有一半以上的船舶可以采用该项技术，按气缸油节约量为30计算（4200吨/年），一年就可以节约700多万美元。

　　专家点评：

　　中远集团所属的中远集装箱运输有限公司（简称中远集运）是目前中国大的集装箱班轮运输公司，拥有142艘集装箱船舶，43万TEU，是水运交通行业的能耗大户。为响应国家节能减排的号召，践行中远集团在契约中对社会的承诺，实现企业的可持续发展，根据公司润滑油消耗特点，积极研究和采用国外先进气缸注油技术。自2001年通过对国外电子控制式气缸注油器的研究、消化、吸收，于2003年选用ALPHA电子控制式气缸注油器，对实船进行了改装使用。经过近一年的运行，取得了良好的效果。目前中远集运已有20艘船舶使用了该设备，实践结果表明气缸套的磨损明显降低，主机缸套使用寿命增长，且气缸油消耗量减少达30以上，经济效益和社会效益显著。

　　传统的机械式气缸注油器的注油量是与转速成正比的，而电子控制式气缸注油器采用了注油量与发动机平均有效压力成正比的方式，具有注油定时准确、注油量精准、布油均匀、工作可靠等特点，在不增加缸套磨损量的前提下，可大幅度地降低气缸油的消耗，减少污油排放及对大气的污染。

　　中远集运在国内首先将ALPHA电子控制式气缸注油器用于MANBWMC系列柴油机上，在改装、使用和管理等方面已获得成功。该技术在船舶剩余寿命10年以上、缸径大于600mm的柴油机上使用具有较好的节能减排效果，在航运企业具有良好的推广前景。