船用二冲程低速机技术进展与船用发动机油评定

2010年10月O ct.2010

润滑油

LUBR I CAT I NG O I L

第25卷第5期

V o.l25,N o.5

文章编号:1002 3119(2010)05 0031 06

船用二冲程低速机技术进展与船用发动机油评定

黄胜军,赵玺,翟月奎

(中国石油大连润滑油研究开发中心,辽宁大连116032)

摘要:介绍了国内外船用低速二冲程发动机的现状、发展趋势,W artsil a和M AN B&W公司船机的最新技术以及美孚、道达尔、壳牌石油等国外油公司评定船用发动机油的试验台架。强调船用发动机油的开发要与船用发动机技术的发展紧密结合,通过与船用发动机制造商(OE M)的合作取得相关油品认证对于油品公司具有重要意义。

关键词:低速机;二冲程;发动机;船用油;评定;台架

中图分类号:TE626.3 文献标识码:A

Technical Progress of Two-Stroke Low Speed

M arine Eng i ne and M ari ne Engine O il Evaluation

HUANG Sheng-j un,ZHAO X i,ZHA I Yue-kui

(PetroChina Da lian Lubri c a ting Oil R&D I nstitute,Dalian116032,China)

Abstract:The present status and devel o pment trend of low speed t w o-strokema ri n e engines in China and abroad are in troduced.The l a test technol o gy of theWa rtsil a and MAN B&W marine engines and the test benches f or eva lua ting mari n e engi n e oilby overseas petrol e um cor porations,such as Exxon Mobi,l Tot a,l Shella re descri b ed.It is e mphasized tha t the development ofma ri n e engine oilshoul d be i n close connectionw ith the devel o pment ofma rine engine technol o gy.It is sig nifi c ant for oil co mpany to coopera te w ithmari n e enginemanufac turers(OEM)to obtain the oil products certifica tion.

K ey words:low speed engine;two-stroke;engi n e;mari n e engine oi;l ev a lua tion;test bench

0 引言

船用二冲程十字头低速机具有单机功率大、发动机效率高及可燃烧劣质渣油等优点,拥有直接、可靠的动力输出,运行和维护成本低,不论是现在还是将来,都是远洋货运船的最佳动力输出机组。

近年来,船用发动机技术进入快速发展期,船舶发动机技术在向大缸径、长冲程、大功率、低能耗和低排放等方向发展。由于气缸行程缸径比增大,注油量降低,润滑油在高温区的停留时间延长,要求润滑油具有更好的热氧化安定性和更高的酸中和能力、扩散速度及优异的抗磨性能;随着现代炼油工艺的不断发展,催化裂化技术广泛应用可能使船用渣油中的催化剂残留量提高,燃料油灰分和稠环芳烃含量增加,结果导致十字头低速机必须使用高温清净性及抗磨性更好的船用气缸油;现代船机应用了大量新材料及新工艺也要求有更加适用的润滑油产品。船用润滑油的研发要与发动机的技术进步紧密结合,加强与船用发动机制造商(OE M)的合作显得尤为重要。

1 船用低速机的现状及发展

全球船用低速机产品市场主要被MAN B&W公司、W artsila公司以及日本三菱重工所垄断。MAN B&W和W artsila公司的缸径260~1080mm,功率1600~97300k W的低速柴油机产品分别占世界份额的57%和33%,日本三菱重工的份额近10%,主要装备在本国船舶上[1]。

目前,船用低速机的发展趋势是:

(1)单机、单缸功率越来越大。MAN B&W公司已推出缸径为1080mm、单机最大功率可达9.8 104k W的柴油机,该公司K98MC机的最大单缸功率为5719k W。

(2)油耗、NOx排放和烟度不断降低。

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润 滑 油

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(3)产品性能不断提高,平均有效压力已达1.90~1.95MPa (19.0~19.5bar),最高燃烧压力为15.0~15.59M Pa(150~155.9bar)。

(4)采用先进的电子液压控制系统、高压共轨

燃油喷射系统等,低速二冲程柴油发动机的可靠性和操作简便性进一步提高。目前,MAN B &W 公司、W artsila 公司分别推出了电子控制的ME 型机以及RT -flex 智能型机。

(5)燃料多样化。为降低成本,增大动力,大功率的二冲程低速机正由燃用柴油转向重油,燃用重油的主机需求量大幅增加。

MAN B &W 公司和W artsila 公司均是采取技术外包方式,与世界许多国家和地区的发动机生产商签订技术许可证,生产MAN B &W 和W artsila 发动机。目前,MAN B &W 主机有80%在中国生产,W ar tsila 主机有30%也在中国生产。大连船用柴油机厂(D M D)、沪东重机股份有限公司(HHM )和宜昌船舶柴油机厂(YMD )承担了大批MAN B &W 和W artsila 发动机订单,不仅满足了我国国内造船厂的需求,还大量远销海外。

2 国外船机主要产品及其技术2.1 W artsila-Sulzer 低速机

W artsila-Su lzer RTA 系列低速柴油机已经经历了20多年的发展,成为一个能够适应现代船舶设计的最可靠的发动机系列。RTA 系列低速机可以适用

于各种货船的需求,功率覆盖5100~80080k W (7000~109000bhp)。

RTA 发动机的设计理念是:简单,可靠,紧凑,轻质。自从1982年应用以来,此系列发动机不断地进

行更新升级。RTA 系列发动机主要技术特点有:

(1)使用镍铬合金排气门,提高寿命。(2)阀控喷射泵精确控制喷射定时,并且稳定可靠。

(3)所有的缸套、燃烧室部件经受低温、拉压应力,以延长寿命。

(4)使用可变喷射定时以达到部分负荷下优越的燃料消耗。

(5)凸轮轴由齿轮传动保证定时的长期稳定。(6)采用多级气缸润滑以达到最佳的机油分布。

W artsila 引进了 Tr i b oPack !技术,它将使RTA 发动机大修间隔时间大大延长,以及较低的气缸油供给率。 T ri b oPack !的主要特点有(见图1):

(1)深度研磨出理想的气缸套跑合面。

(2)在缸套顶部加装抗抛光环,以清除顶环台积炭。

(3)缸套表面保证适当的温度分布。

(4)最佳的气缸润滑油供给和分配。(5)顶环采用陶瓷镀铬预处理。

(6)有效的去除扫气冷却器中携带的水分。

图1 W artsila-Su lzer 低速柴油机气缸技术

W artsila-Su lzer 目前在进行向RTA 系列发动机引入共轨技术,即RT-flex 系列。它使得排放大大降低,部分负载时燃料消耗下降,采用全电子控制使得操作更加简单,采用了液压驱动的排气阀等等。这些改变使RT -flex 系列发动机具备了顶级性能。W artsila 低速机采用了新的气缸润滑系统∀∀∀脉冲润滑系统,该系统可以在不影响活塞运行可靠性的

情况下,改善气缸油在缸套上的分布,减少润滑油耗,降低发动机运行成本。这一目的是通过使用非常灵活、精确的供油正时来实现。

W artsila RT-flex 燃油共轨技术的主要特点有:(1)能够精确控制喷油量。

(2)可变的喷油速率以及自由的喷油压力调节。(3)可独立控制喷射阀的开闭。