船舶柴油机与船舶柴油机润滑油探析

船舶柴油机与船舶柴油机润滑油探析

邱增斌

广东中远海运重工有限公司523146

摘要：概述了按照柴油机转速和活塞平均速度划分的现代船舶柴油机分类。介绍了船用柴油机油的技术规范,包括主要的理化性能和台架试验性能,以及船舶柴油机燃料硫含量与船用柴油机油总碱值的对应关系。通过分析,指出了在船用柴油机油开发和应用时,认识船用柴油机结构、工作方式、转速类型和燃料油的含硫量是重要的;在船用油应用时,认识船用柴油机的结构、转速类型和燃料油的含硫量是必要的。

关键词：船舶;柴油机;柴油机油;性能;选油

前言

自1405年7月11日明成祖下令郑和七下西洋以来,人类开启了海洋交通往来的历史。世界经济的一体化和一系列双边或多边贸易协定的签订,更是给世界范围内海洋船舶运输的高速发展提供了广阔的市场空间。人类也从最初的使用以风能为动力的风帆木船发展到如今航行于世界各大洋的大型、超大型船舶,从一般的杂货轮、散货轮到集装箱轮、油轮等,无不体现出人类思想智慧结晶的科技成果――船舶内燃式柴油机的强大作用。那么,船用柴油机具有哪些基本特点,而与之相匹配的船用内燃机油又应具备哪些性能呢?本文将就船用内燃机的基本类型特点,以及船用内燃机油的技术规范及如何合理使用进行论述。

一、船舶柴油发动机分类

经过几十年来,尤其是近十年的发展,现代船用柴油机已经发展到一个较高的技术水平。以节能为中心,并充分兼顾到排放与可靠性的要求不但是现代柴油机的发展方向,而且已经成为现代船用柴油机的显著特征。

通常船舶柴油发动机的分类有三种方式。一是按柴油机工作循环特点分类;二是按柴油机进气方式分类;三是按柴油机转速和活塞平均速度分类。

按照柴油机转速和活塞平均速度分类方式,柴油机的速度是以曲轴转速或活塞平均速度来表示。可以分为:低速机、中速机和高速机三种。

1.1船舶低速柴油机

船舶低速柴油发动机是船舶的主机,主要为船舶提供动力。按照工作循环特点的不同,低速机可分成二冲程低速机和四冲程低速机。

(1)二冲程低速柴油机

二冲程低速柴油机是船舶低速柴油机的主导产品,作为大型船舶的主机,二冲程低速机。

可以看出,二冲程低速机从普通机型向现代机型的进步,主要体现在功率的提高和单位耗油量的降低,同时满足了国际海洋环保的要求。功率的大幅度提高,极大地满足了建造大型和巨型船舶的需要;单位耗油量的降低,满足了当今人类对环保的追求和愿望,达到环保型发动机的要求。

(2)四冲程低速柴油机

四冲程低速柴油机是船舶低速柴油机的一种,目前世界上见到的不多。其结构与二冲程低速机相同,分气缸和曲轴箱上下两部分。曲轴箱的工作方式与四冲程机相同,气缸的工作方式则与二冲程机相同。根据机型的大小,缸数一般在4~8之间,冲程、单位耗油量与同等气缸数的二冲程低速机接近,也能满足国际海洋环保的要求。但转速较之高些,一般最高设计转速可以达到390r/min。

日本的船用柴油机设计制造商通常拥有四冲程低速柴油机的技术专利,并常用于日本制造的各类船舶中,如各种运输船、工程船和海洋渔船等作为主机。表2分别列出采用日本新泻铁工制造所技术制造的现代四冲程低速柴油机和AKASAKA四冲程低速柴油机的主要技术参数。

1.2船舶中速柴油机

船舶中速机一般作为船舶的副机,与船舶发电机相连,用于驱动发电机发电,保障船舶在航行期间的电力供应。但有时也可作为船舶的主机使用。

船舶中速机为四冲程柴油发动机,从普通型向现代机型的进步,主要体现在功率提高、活塞平均速度加快和单位耗油量的降低,同时满足了国际海洋环保的要求。

1.3船舶高速柴油机

大型船舶高速柴油机是船用柴油机的一种。现代大型船舶高速柴油机都使用了直喷和涡轮增压设计。作为船舶动力和发电使用,具有节能、大功率、气缸数量多、转速一般在1200r/min以上等特点,能使船舶获得更高的航行速度。国际发动机制造商一般都具有制造船舶高速机的能力,如著名的发动机制造商德国MTU发动机制造公司在船舶高速机制造上一直在国际上享有盛名。德国MTU公司制造的“V”型20缸高速机排气量达到了8000L,最大持续功率已经达到8200kW,满足了21世纪船舶发展趋势的要求。

在船舶高速机中,还有专门用于如渔船、捕捞船、散货轮以及拖轮、挖泥船、工程船等小型高速船舶的小型船用高速柴油机,可用作主机和副机。

二、船用柴油机油技术性能要求

虽然国际上船用柴油机油每年的总消费量多达近300万t,但没有统一的规格标准。各船用油生产厂商一般是针对各种类型船舶柴油机的工作特点,结合所拥有的船用油添加剂技术,进行船用油产品开发的。虽然没有统一遵循的产品标准,但总的来看描述产品的基本性能趋于一致,使得产品的规格牌号及其命名规则基本相同。这为船用油产品和技术在世界范围的交流提供了便利。

2.1二冲程低速机船用油基本性能要求

如前所述,由于船舶二冲程低速柴油机的结构和工作特点,使得柴油机的气缸和曲轴箱对润滑油有着不同的性能要求。

2.2四冲程中速机船用油基本性能要求

如前所述,由于船舶四冲程中速机在结构和工作特点上与车用柴油机相似,润滑曲轴箱、缸壁、钢套和大小头等润滑油部位共用一个润滑系统和一种润滑油,即船用中速机油。

2.3船用油台架性能

由于国际上在船用油上没有统一的产品规格标准,因此也就没有统一的评定船用油台架性能的标准台架。从船用油作为一种独立的润滑油品开始,船用油配方研究者为了使研究的船用油品能够尽快获得商业应用,通常是根据船舶柴油机类型进行油品配方开发的,对于大型船舶柴油机,一般是购买国际上有代表性的船舶柴油机改装成试验台架,设定一定的试验参数用于模拟评价所开发船用油品的柴油机使用性能。但为了方便评价船用油的台架性能,通常采用CD级柴油机油台架评定方法来模拟评价船用油的台架性能。对于小型船舶高速柴油机台架性能则按CD级柴油机油台架评定方法进行评价。这些CD级柴油机油台架主要是评价船用油的高温氧化和清净性能。

2.4实船试验

实船试验是最终考核所开发船用油能否满足船舶在航行过程中实际使用的需要,并最终取得油品在船舶航行安全应用方面的通行证。实船试验需要按船舶柴油机制造商规定的航行时间进行,通常规定实际行船试验时间应不少于4000h,重在考察油品性能变化规律、船舶柴油机磨损状况、摩擦面状况与各部件的参数变化情况等,从而对油品做出是否满足船舶柴油机使用要求的结论。

三、船用油应用

船用油的应用通常除依据船舶柴油机的类型及其技术参数外,从合理润滑的角度出发重点还有根据船舶柴油机在检验期内所使用燃料油的性质。前者主要决定船用油的粘度等级,一般情况下粘度等级由船舶柴油机设计商在船舶柴油机设计定型时已经设定好;而后者主要确定船用油的碱值等级。王红梅等人对不同硫含量与使用性能的影响进行了系统的研究,采用同一质量等级相同碱值的柴油机油和不同硫含量燃料进行相同程序的台架试验,表明尽管采用高硫燃料的清净性评分不一定比低硫燃料的差,但严重者已经产生活塞环卡死的现象。因此在船用油粘度等级确定以后,主要是碱值等级的确定,这给船舶润滑管理者和船用油制造商留下了一定的选择空间。

(1)船用气缸油碱值等级选择

在船用二冲程低速机燃烧室内,气缸油是和燃料一起燃烧,并在润滑缸壁和活塞面的同时,对因燃烧产生的酸性物质SO?X起快速中和作用。因此气缸油碱值等级的选择与所用燃料硫含量有对应关系。

(2)船用系统油碱值等级选择

船用系统油是用于船舶二冲程低速机曲轴箱的润滑油,以外部循环方式对曲轴箱各摩擦副进行润滑。由于二冲程低速机的曲轴箱和气缸之间有隔板分开,气缸中燃烧产物和未燃烧物不会流进曲轴箱中,因此系统油的碱值等级一般很少,碱值也不会太高,主要是能够保证提供足够的润滑性、清净化的可能性。因为双方关系的恶化不符合两国的利益。

中长期展望：利益纠纷及战略冲突。在经过了”磨合期”之后，中日关系有可能进入竞争期的第二阶段，即冲突期。导致中日冲突的焦点时双方的国家利益的纠纷和战略利益冲突。中日间存在的诸问题中，最令人担心的是领土和资源问题。

今后中日关系的走向应该是在经过“磨合期”、“冲突期”之后进入“和平共处期”。在21世纪的今天，毫无疑问，树立共赢意识，争取建立平等、互惠、和平共处的中日关系是时代的要求，也是今后中日关系应有的方向。

结语

中国发展对外开放日益扩大，同时面临的国际竞争日趋激烈，发达国家在经济科技上占优势的压力长期存在，可以预见和难以预见的风险增多，统筹国内发展和对外开放要求更高。我们在中国特色社会主义的道路上力争“把世界带给中国，把中国推向世界”。

随着中国国力的日益强大、利益的不断拓展，在客观上打破了原有的国际力量对比的平衡，在新的历史条件下如何处理好中国与世界的关系，也给我们带来了新的挑战。中国理所当然需要在这一历程中构建、优化和对外展示一种负责任大国的良好国家形象，以此助推中国实现和平发展的战略目标。

注释

冷战（英语：ColdWar，俄语：ХолоднаяВойна）是指1947年至1991年之间，美国、北大西洋公约组织为主的资本主义阵营，与苏联、华沙条约组织为主的社会主义阵营之间的政治、经济、军事斗争。

伙伴关系，亦译“合作关系”。是指一种理想的社会组织模式，相对于“统治关系”的社会模式而言。美国当代女思想家艾斯勒在其《圣杯与剑》一书中首次提出。认为伙伴关系要求人们合作并相互尊重。它包含参与、联系，并为大家的共同利益和平而和谐地工作”。它通过联系而形成一个整体的原则，不同于当今社会占据主导地位的强制性的等级服从体制;它要求公平合理，意见一致，互利互惠，民主地参与决策，积极地倾听，富有同情心地分担，相互支持，以促进共同兴旺发达;它包容并追求把人们结为一体。在伙伴关系的环境中人们感觉自己受到了重视，有真诚的关怀和安全感。

弱危机：是指高度相互依赖的国际环境下，主权国家之间所出现的一种不能构成严重冲突和战争，但是却能引起国际国内媒体高度关注，导致双边关系急剧下降的突然事件。这种事件带有危机所特有的突然性、紧迫性的特点，而没有危机的转折性大、高强度的特点，升级为大规模武装冲突的概率比较小。

作者简介

周娟女1987.1汉上海职称无学士学位长信基金管理有限责任公司。