從一起船舶主機(jī)拉缸故障談柴油機(jī)潤滑油的選用

通過某LPG船一起主機(jī)拉缸案例，闡述船舶柴油機(jī)潤滑油合理選用和管理的重要性，討論選用潤滑油應(yīng)根據(jù)船舶柴油機(jī)的型號、燃油品質(zhì)等具體情況，充分考慮潤滑油的黏度等級和堿度。介紹船用柴油機(jī)潤滑油國內(nèi)外主要生產(chǎn)商及其相應(yīng)的產(chǎn)品牌號。一、某輪主機(jī)拉缸故障某LPG船，日本建造，主機(jī)Akasaka6A-41型，四沖程，6缸，額定功率2427KW，額定轉(zhuǎn)速230r/min，活塞下部空間與曲軸箱間有隔板，軸系潤滑與氣缸潤滑各成系統(tǒng)，滑油回油溫度設(shè)定在44~45℃。該輪從事沿海航線運輸，2008年6月起，系統(tǒng)油使用3030船用中速筒狀活塞柴油機(jī)油（以下簡稱中速機(jī)油），黏度等級SAE30，堿值30mgKOH/g；氣缸油使用4040中速機(jī)油，黏度等級SAE40，堿值40mgKOH/g；主機(jī)一直燃用180cst船用燃料油。1、故障現(xiàn)象2008年6~8月：★系統(tǒng)滑油壓力低于正常值0.27MPa，船員不得已采用降低滑油進(jìn)機(jī)溫度來保證油壓（這種作法無助于甚至不利于軸承和導(dǎo)/滑板潤滑）；★多次檢查發(fā)現(xiàn)多個活塞異常磨損，但均不嚴(yán)重；2008年9月（自2008年6月，主機(jī)運轉(zhuǎn)1158小時），吊缸檢查No.1缸和No.6缸，發(fā)現(xiàn)缸壁和活塞表面有較嚴(yán)重磨損劃痕，局部表面微小“熔著”，顯然是拉缸；相繼檢查其它各缸，氣缸套內(nèi)壁和活塞表面均有不同程度拉毛。

現(xiàn)場取系統(tǒng)油油樣送檢（含光譜和鐵譜分析）結(jié)果顯示，金屬顆粒物含量高且與缸套和活塞環(huán)材料成分一致，證實主機(jī)多個缸拉缸。2、故障原因分析（1）機(jī)械方面★查對“輪機(jī)日志”和維修記錄知，1#和6#缸早已過了磨合期，可排除因磨合不充分而導(dǎo)致的拉缸。★2008年9月No.1缸和No.6缸吊缸檢查，見活塞組件、氣缸組件沒有缺損，安裝到位，可排除因零部件損壞導(dǎo)致拉缸的可能；冷卻水腔和冷卻水管無臟堵，吊缸后冷卻水系統(tǒng)和燃油系統(tǒng)正常，可排除因冷卻系統(tǒng)和燃燒不良引起拉缸的可能。排除機(jī)械原因后，根據(jù)故障排他法，只能從燃油質(zhì)量和潤滑油方面查找原因。（2）燃油方面該輪主機(jī)一直燃用180cst船用燃料油，供油商包括中國石化中海燃供大連分公司，以及中國石化中海燃供的寧波分公司和寧波甬石旺泰船舶燃料公司。這幾家公司的燃油理化性能分析見表1，經(jīng)眾多船舶多年使用證明燃油性質(zhì)穩(wěn)定，可基本排除燃油的影響。（3）氣缸油方面氣缸油總堿值，應(yīng)與燃油硫含量匹配。

因為燃油燃燒產(chǎn)物例如SO?和SO?容易與水結(jié)合形成硫酸腐蝕燃燒室部件，是低溫腐蝕的主要根源。

尤其是燃用高硫劣質(zhì)船用燃料油，要求氣缸油具有足夠堿性以中和燃燒生成的酸性物質(zhì)。

但由表1可知，該輪在大連加注的燃料油硫含量不到2%，在寧波加注的燃料油硫含量也只有2.8%，選用堿值40mgKOH/g的中速機(jī)油作為氣缸油基本滿足要求。氣缸油黏度等級SAE40，用于潤滑高溫氣缸、活塞及活塞環(huán)，似乎偏低。

據(jù)該船記錄，2008年6月前使用黏度等級SAE40的中速機(jī)油作為氣缸用油，也曾多次發(fā)現(xiàn)活塞異常磨損。（4）系統(tǒng)油方面2008年6月更換潤滑油供應(yīng)商，該輪主機(jī)所用潤滑油質(zhì)量等級和黏度等級不變，系統(tǒng)油選用黏度等級SAE30、堿值30mgKOH/g的中速機(jī)油，氣缸油選用黏度等級SAE40、堿值40mgKOH/g的中速機(jī)油。系統(tǒng)油黏度等級SAE30，滑油壓力低于正常值，降低進(jìn)機(jī)溫度可提高油壓，可能是系統(tǒng)油黏度偏低。結(jié)論：該輪主機(jī)滑油壓力低于正常值、拉缸，原因是系統(tǒng)油和氣缸油黏度偏低。3、糾正措施及效果（1）系統(tǒng)油從3030中速機(jī)油改用4030中速機(jī)油4030中速機(jī)油黏度等級SAE40，明顯高于3030中速機(jī)油的SAE30，有利于改善油壓偏低狀況。2008年9月起，采用日常補(bǔ)加的方式，逐漸添加4030中速機(jī)油，2008年11月廠修時已全部更換。（2）氣缸油從4040中速機(jī)油改用5040氣缸油2008年10月改用5040氣缸油。5040氣缸油黏度等級SAE50，明顯高于4040中速機(jī)油的黏度等級SAE40，有利于氣缸壁與活塞及環(huán)的潤滑，堿性儲備也略高。（3）定期采樣檢測在用油的黏度、閃點、水分、堿值、不溶物、某些金屬和非金屬含量等（詳見表2），監(jiān)控系統(tǒng)油質(zhì)量，從而間接分析主機(jī)工作狀況（該輪主機(jī)構(gòu)造特殊，無法收集因而無法監(jiān)控氣缸油質(zhì)量）。這些糾正措施效果良好：★滑油系統(tǒng)油壓正常，主機(jī)各軸承摩擦副磨損正常，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)噪音較小，主機(jī)操縱更靈活?！锶齻€月后，吊缸檢查No.6缸，期間主機(jī)運轉(zhuǎn)1144小時，見表面劃痕尚在但光滑無毛刺，表明磨損異常沒有進(jìn)一步加劇?！锼膫€月后，從排氣口和排氣閥等部位檢查No.1缸和No.6缸，見缸壁劃痕明顯變淺，表明不再拉缸?！镏两褚荒陙恚麢C(jī)工況良好。上例充分說明，必須正確選擇潤滑油。二、柴油機(jī)滑油的正確選用不同的柴油機(jī)，結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、所用燃油質(zhì)量（例如十字頭式和筒形活塞、轉(zhuǎn)速的高低、負(fù)荷高低、增壓度）等不同，以及燃油含硫量不同，相應(yīng)地需要不同品質(zhì)的潤滑油。若能熟悉潤滑油牌號（型號）及其對應(yīng)的重要品質(zhì)，選用時只需查閱牌號即可選定所需的潤滑油。船用柴油機(jī)油，國外發(fā)展較早,殼牌、道達(dá)爾、美孚、嘉實多、雪佛龍等幾大油公司的產(chǎn)品已系列化，國內(nèi)具代表性的有中石化長城、中石油昆侖等品牌，見附錄。船舶柴油機(jī)潤滑油最重要的參數(shù)，是黏度和堿值。★船用柴油機(jī)油黏度等級主要有SAE30、SAE40、SAE50等幾檔，以滿足不同工作條件使用?！锎貌裼蜋C(jī)油堿值（即TBN，單位mgKOH/g），通常按柴油轉(zhuǎn)速分類：低速機(jī)，系統(tǒng)油總堿值一般低于10mgKOH/g，氣缸油總堿值在10~70mgKOH/g范圍分幾檔，分別適用于含硫量不同的燃油；中速機(jī)油總堿值在10~50mgKOH/g范圍分幾檔，分別適用于不同負(fù)荷（強(qiáng)度）及不同含硫燃料柴油機(jī)。為確保設(shè)備用油安全，需嚴(yán)格按照說明書的要求選擇相應(yīng)的潤滑油。

為方便用戶選擇，柴油機(jī)生產(chǎn)商在設(shè)備說明書中通常都會列出潤滑油的黏度、質(zhì)量等級，或直接指定潤滑油供應(yīng)商及潤滑油產(chǎn)品名稱。若無說明書可循，或當(dāng)?shù)責(zé)o法加到說明書要求的潤滑油產(chǎn)品，可按以下原則選則潤滑油。1、低速柴油機(jī)低速柴油機(jī)，絕大多數(shù)是十字頭式、二沖程，低速，分別選擇氣缸油（潤滑氣缸）和系統(tǒng)油（潤滑軸系等）。（1）系統(tǒng)油低速十字頭式柴油機(jī)，雖然燃用燃油多是硫含量高的，但一則燃油燃燒產(chǎn)生的酸性物質(zhì)被氣缸與曲軸箱之間的隔板隔離，系統(tǒng)油不宜被污染（僅在活塞桿填料函失效的故障狀態(tài)，燃油燃燒的酸性生成物才可能進(jìn)入系統(tǒng)油），二則另有專供氣缸油，故系統(tǒng)油堿值不必高，其黏度等級通常選用SAE30或SAE40。（2）氣缸油黏度——氣缸油黏度等級的選擇與柴油機(jī)負(fù)荷（例如爆壓、增壓度等）有關(guān)。

柴油機(jī)負(fù)荷越高，缸內(nèi)溫度越高，活塞環(huán)與缸套間壓力也越高，氣缸油需要較高黏度以防其在缸套/活塞間流失。

大型高負(fù)荷二沖程柴油機(jī)，往往選擇黏度等級SAE50的船用氣缸油，例如長城5070氣缸油。堿度——氣缸油的堿度，應(yīng)與燃油硫含量匹配。

堿度太低，不能有效中和燃燒產(chǎn)物，會造成嚴(yán)重的腐蝕磨損；堿度過高，又會因高灰分擦傷缸壁/活塞甚至拉缸。所以，選擇氣缸油堿度需考慮：★所用燃油的含硫量。十字頭式柴油機(jī)，幾乎都使用劣質(zhì)燃油，硫含量高，氣缸油的堿度應(yīng)相應(yīng)較高。★柴油機(jī)負(fù)荷（含增壓度）。

因為負(fù)荷越高，消耗燃油越多，燃燒產(chǎn)生酸性物質(zhì)越多，氣缸油的酸中和能力即堿值就應(yīng)越高。

對于低增壓二沖程柴油機(jī)（Pe為7.85MPa），燃油含硫量不超過3％，可選用TBN40的氣缸油；而中、高增壓柴油機(jī)，燃油硫含量大于2％時，就得選用TBN50～70的氣缸油。判斷氣缸油的堿值是否足夠，有一種直觀方法——若氣缸內(nèi)壁面注油點間有漆狀物，表明氣缸油堿值偏低。低速柴油機(jī)不同含硫燃油的氣缸油TBN見表3。2、中速柴油機(jī)——中速機(jī)油中速柴油機(jī)，筒形活塞，沒有像二沖程發(fā)動機(jī)一樣的橫隔板將氣缸和曲軸箱系統(tǒng)分開，燃料燃燒產(chǎn)物容易落到曲軸箱中污染潤滑油，因此對油品的質(zhì)量要求較低速十字頭式柴油機(jī)更高，應(yīng)選擇船用中速機(jī)油潤滑氣缸和軸系等。選擇船用中速機(jī)油時要合理結(jié)合柴油機(jī)的工況：★工況條件和緩（例如爆壓、增壓度等不高），中速機(jī)油堿值和黏度均可較低，反之則堿值和黏度應(yīng)較高?！餄櫥拖牧浚囱a(bǔ)加量）小，應(yīng)選擇堿值較高的中速機(jī)油。★老舊柴油機(jī)，軸承與軸等主要摩擦副配合相對變差，潤滑條件惡劣，宜相應(yīng)提高中速機(jī)油的黏度等級?！锃h(huán)境溫度高或低，則選擇的滑油黏度應(yīng)相應(yīng)高或低；環(huán)境溫度變化幅度大，應(yīng)選擇黏度隨溫度變化不大的中速機(jī)油。★燃油含硫量高，需選用堿值足夠高的中速機(jī)油。適于中速機(jī)燃油含硫量和工況的TBN見表4。3、高速柴油機(jī)高速柴油機(jī)，結(jié)構(gòu)與車用柴油機(jī)相似，可按產(chǎn)品說明書選擇相應(yīng)車用柴油機(jī)油。三、結(jié)束語船舶柴油機(jī)的潤滑油，具有潤滑、減磨、清潔和冷卻等功能。

根據(jù)船舶發(fā)動機(jī)的實際情況，正確選擇船用潤滑油，合理監(jiān)控在用油，才能保證柴油機(jī)安全運轉(zhuǎn)、延長其零部件壽命和節(jié)約潤滑油。