1、第五章 柴油機系統第一節 燃油系統 一、作用和組成燃油系統是柴油機重要的動力系統之一，其作用是把符合使用要求的燃油暢通無阻地輸送到噴油泵入口端。該系統通常由五個基本環節組成：加裝和測量、貯存、駁運、凈化處理、供給。燃油的加裝是通過船上甲板兩舷裝設的燃油注入法蘭接頭進行的。這樣，從兩舷均可將輕、重燃油直接注入油艙。注入管應有防止超壓設施。如安全閥作為防止超壓設備，則該閥的溢油應排至溢油艙或其他安全處所。注入接頭必須高出甲板平面，并加蓋板密封，以防風浪天甲板上浪時海水灌入油艙。燃油的測量可以通過各燃油艙柜的測量孔進行，若燃油艙柜裝有測深儀表的話，也可以通過測深儀表,然后對照艙容表進行。加裝的燃油貯

2、存在燃油艙柜中。對于重油艙，一般還裝設加熱盤管，以加熱重油，保持其流動性，便于駁油。燃油系統中還裝設有調駁閥箱和駁運泵，用于各油艙柜間駁油。從油艙柜中駁出的燃油在進機使用前必須經過凈化系統凈化。燃油凈化系統包括燃油的加熱、沉淀、過濾和離心分離。圖5-1示出了目前大多數船舶使用的重質燃油凈化系統。圖5-1 重質燃油凈化系統1- 調駁閥箱；2-沉淀油柜燃油進口；3-高位報警；3-低位報警；4-溫度傳感器；5-沉淀油柜；6、16-水位傳感器；7-供油泵；8-濾器；9-氣動恒壓閥；9-流量調節器；10-溫度控制器；11、12-分油機；13-連接管；14-日用柜溢油管；15-日用油柜從圖可以看出，通過調

3、駁閥箱1，燃油被駁運泵從油艙送入沉淀油柜5，每次補油量限制在液位傳感器3與3之間，自動調節蒸汽流量的加溫系統加速油的沉淀分離并且可使沉淀油柜提供給供油泵7的油溫變化幅度很小。供油泵后設氣動恒壓閥9和流量控制閥9，以確保平穩地向分油機輸送燃油，有利于提高凈化質量。燃油進入分油機前，通過分油機加熱器加溫，加熱溫度由溫度控制器10控制，使進入分油機的燃油溫度幾乎保持恒定。系統設有既能與主分油機串聯也能并聯的備用分油機，還設有備用供油泵，提高了系統的可靠性。分油機所分的凈油進入日用油柜15，日用油柜設溢流管。在船舶正常航行的情況下，分油機的分油量將比柴油機的消耗量大一些，故在吸入口接近日用油柜低部設有

4、溢流管，可使日用油柜低部溫度較低、雜質和水含量較多的燃油引回沉淀柜，既實現循環分離提高分離效果，又使分油機起停次數減少，延長分油機使用壽命。沉淀柜和日用柜都設有水位傳感器6、16，以提醒及時放殘。燃油經凈化后，便可通過燃油供給系統送給船舶柴油機。近年來由于高粘度劣質燃油的使用，其預熱溫度大大提高。為避免在使用高（700mm2/s）重油時因預熱溫度過高而汽化，出現了一種加壓式燃油系統。如圖5-2所示，在日用燃油柜與燃油循環油路之間增設一臺輸送泵，保證柴油機噴油泵進口處的燃油壓力為800kPa（循環泵出口壓力為1Mpa），循環油路（回路）中壓力為400kPa，防止燃油系統在高預熱溫度（如150）時

5、發生汽化和空泡現象。圖5-2 加壓式燃油供給系統二、主要設備與作用1 重油駁運泵重油駁運泵的作用是將任一重油艙中的重油駁至重油沉淀柜中進行沉淀澄清處理；在各重油艙之間相互駁運；特殊情況下可把重油艙中的重油駁至舷外。駁運泵一般使用齒輪泵或螺桿泵。2 重油的凈化處理設備重油的凈化通常采用沉淀、分離和濾清等凈化處理措施。沉淀需在專設的沉淀柜（沉淀柜應設置兩個）中進行，按有關規定至少沉淀12h。為提高凈化效果，沉淀柜中的重油應預熱至5060，并可酌情加入泥渣分散劑和疏水劑，以使油中懸浮雜質易于沉淀。沉淀柜應定期放水排污。濾清由系統這的多個粗、細濾器來完成。凈化處理的核心環節是離心分離，其主要設備是離心

6、分油機。關于離心分油機，將在第四節具體介紹。3 霧化加熱器和加熱溫度的控制重油使用前的預熱處理是保證柴油機正常運轉的重要措施，通常采用分段預熱的辦法。按有關規定應采用飽和蒸汽作加熱源。預熱蒸汽壓力不應超過0.8Mpa（相當于飽和蒸汽溫度175），以防重油中的焦炭析出沉淀在加熱器中。霧化加熱器是一個重要的預熱設備。根據良好霧化的要求，重油進入噴油泵時其粘度應降低到12mm2/S25mm2/S范圍內。在根據此霧化粘度確定霧化加熱器的預熱溫度時，還應再提高1015，以抵償噴油壓力及散熱對粘度的影響。為避免加熱后迅速積垢，預熱溫度不得超過150。通常，在霧化加熱器出口裝設燃油粘度發訊器（圖5-2中未示

7、出）測量燃油粘度的變化，并通過某種調節機構（如氣動薄膜調節閥）調節蒸汽閥的開度，保證燃油粘度與設定的霧化粘度相符。三、燃油系統的維護管理1 燃油的加裝和測量、貯存加裝燃油是一項十分重要的工作，作業時應特別細心。根據船上存油的牌號和數量，考慮下一航次的運輸任務，由輪機長提出加油數量和規格，經與船長商定后，提出加油申請，電告公司主管部門。公司批復后，和船舶代理聯系具體加油事宜。加油前應掌握各油艙確實的存油品種和數量，盡量并艙，使新舊油分艙存放。加油油艙和數量確定后，再與大副商定，確保船舶的平衡。二管輪檢查裝油管系，正確開關閥門，堵好甲板出水孔，對可能發生滲漏的地方重點檢查。正式開泵裝油前，二管輪應

8、檢查供油方的供油質量和數量，記取流量計讀數，用驗水膏檢查油中含水情況。供油和受油雙方規定好聯系信號，以船方為主，雙方均應切實執行。同時與供油方確定好供油速度。裝油中，在油氣可能擴散到的區域應禁止吸煙和明火作業。泵開動后，立即傾聽油流聲響和透氣管的出氣情況，確認油已進入預定的艙位。裝油人員要堅守崗位，嚴格執行操作規程，掌握裝油進度，防止跑、冒、漏。停止裝油時，應關好有關閥門。拆除輸油軟管時，應事先用盲板將管口封好或采取其它有效措施，防直管內存油倒流入海。重新測量各艙柜存油數量，并核對供方加油實際數量，索取油樣并當場封好，以備發現問題時有據可查。除加裝燃油時需測量油艙外，每航次開始和結束都要實測油

9、艙燃油存量，并予以記錄。測量時要注意船舶前后吃水差，對照艙容表計算。 在燃油的貯存中應注意不同牌號的同一油品以及不同加油港加裝的同一牌號燃油不可混艙，必要時需進行試驗。當兩種不同的油混兌使用時，最大的問題是它們的不相容性，當混兌后發生不相容情況時，往往會發生化學反應，大量瀝青質、淤渣析出，造成堵塞和主機燃燒不良，大量冒黑煙。嚴重時會引起柴油機運行困難。2 燃油加熱溫度的選擇對燃油（尤其是重油）進行加熱是一項十分重要的工作。海船上大多用蒸汽加熱，為確保安全規定使用飽和蒸汽。加熱溫度隨使用粘度要求而異，一般采用分段加熱法。燃油艙中加熱是為了便于駁運，因此應確保油管出口附近燃油不發生凝固為原則，將油

10、艙加熱至15-20OC，出口附近為35-40 OC即可。在沉淀柜中，要加熱到50-70 OC（要比閃點低一定溫度）以提高沉淀效果。為了提高分離效果，分油溫度不能太低，也不能太高，對于重油，最高溫度不準超過98 OC。在日用油柜中，重油溫度應保持在70-80 OC。為使噴入氣缸中的燃油應有合適的溫度以確保燃燒完善，對噴油泵前的燃油加熱十分重要。對中低速柴油機而言，霧化加熱器的加熱溫度應使重油粘度降至12 mm2/S -25 mm2/S。考慮到壓力增高會使粘度增大，以及經管路到噴油器有溫度降，加熱溫度應再提高10-15 OC，一般加熱到100-150 OC。以上各處的加熱溫度可以通過蒸汽量來調節。

11、3 確保燃油清潔主要是在營運中認真掌握好沉淀、分離、過濾等凈化環節。定期對沉淀柜和日用油柜進行排污放水，保證油柜清潔，定期清洗燃油濾器。特別是風浪天，要增加放殘和燃油濾器的清洗次數。可根據燃油流經濾器前后的壓力差來判斷濾器的工作情況：若壓差增大超過正常值，表明濾器已變臟堵塞，需立即清洗；若無壓差或壓力差變小，則表明濾網破損或濾芯裝配不對，需立即拆卸檢查。4 系統放氣燃油系統中容易積氣，氣往往聚集在系統的高處。系統有氣后供油壓力波動，甚至無法供油而停車。油柜上都有透氣管，燃油供給系統又是封閉系統，在正常運轉中一般不會有空氣進入燃油供給系統。系統中的氣大部分是清洗濾器時和維修管路時進入，也可能在停

12、機過程中，由噴油泵偶件間隙進入。因此，清洗完濾器和管路后應注意充油驅氣。5 換油時的正確操作當船舶需要較長時間的停泊或燃油管系中某些設備需要拆卸時，應在柴油機停車前改用輕柴油，以便把管系和設備中的重油沖凈。此外，當柴油機處于機動操縱狀態時，為使柴油機具有機動性能（特別是起動性能），最好也使用輕柴油，而船舶正常航行后應使用重油，以提高經濟性。這種在柴油機運行中進行的輕、重油轉換操作稱為換油。換油操作的基本原則是防止油溫突變，以避免噴油泵柱塞卡緊或咬死。由重油換為輕油時：首先關閉燃油霧化加熱器的加熱閥，關掉粘度計，隨后切斷燃料油，同時接通柴油。在集油柜中使原來的燃料油和新注入的柴油逐步混合稀釋。由

13、于稀釋粘度比油溫下降得快，所以不需再加溫。最后燃油管道、低壓燃油輸送泵、燃油霧化加熱器、回油管充滿柴油，以供下次起動。由輕油換為重油時：首先，必須將燃料油日用柜加熱至使用狀態，同時略為開啟燃油霧化加熱器使柴油溫度上升至40以上，隨后再切斷柴油，接通燃料油。要在消耗完系統內柴油的時間內將燃油溫度加熱至燃料油霧化要求的溫度。近年來推出的船舶中、低速柴油機，在燃油系統中都采用了能夠使燃油經過噴油泵，噴油器循環流動的設計。在正常使用時，廠家要求使用重油這一種單一燃料，除非柴油機預計停車較長時間，否則不必換用輕油。第二節 低質燃油的使用和降速運行低質燃油泛指品質低劣、使用困難、價格低廉的船用燃料油（俗稱

14、重油）。通常，低質燃油即指前述的“中間燃料油”及“殘渣油”。船舶柴油機使用的低質燃油（重油）多為“中間燃料油”，其最粘滯者質量最差者可稱為重質燃料油。目前，隨著石油煉制工藝的發展，低質燃油的品質正在逐年下降，對柴油機提出了愈加苛刻的要求。一、 低質燃油的特點低質燃油有下列突出特點。（1） 密度大。劣質油密度可高達0.94g/cm31.06g/cm3 。由此造成燃油凈化和霧化困難，同時油滴燃燒時易產生熱裂，導致機件結炭增多。（2） 粘度高。低質油粘度約在50mm2/s2000mm2/s之間。由此造成燃油貯存、輸送、凈化和霧化的困難。（3） 成分復雜。低質油含有較多的水分、灰分和硫、釩、鈉、硅、殘

15、炭等雜質。油中的雜質加劇了柴油機燃燒室部件和噴油設備元件的腐蝕和磨損。表5-1示出國際內燃機學會（CIMAC）發表的K55燃料油的技術條件。表5-1K55燃料油技術條件粘度(mm2/s)密度(g/cm3)殘炭(%)硫分(%)灰分(%)水分(%)釩(×10-6)鋁(×10-6)7001.0102250.2160080（4） 發火性差。低質油CN值很低（一般為25左右）。滯燃期i長，燃燒持續期長，排氣溫度tr值偏高，且因燃燒不完全，其be和煙度均有所增加。二、 低質燃油的使用1 使用低質燃油的意義低質燃油的使用是船用柴油機發展中的一項重要技術成就。使用這種燃油可以大幅度降低船舶

16、營運成本，同時可以合理使用石油資源。自70年代以來，由于柴油機燃油大幅度漲價，燃油費用支出約占船舶營運成本的50%，使船用柴油機使用低質燃油成為一項普遍采用的技術。目前，不但船用低速柴油主機使用低質燃油，而且船用中速柴油機（主機和發電柴油機）也使用低質燃油。2 柴油機使用低質燃油后出現的技術問題使用低質燃油時，如果處理不當則會導致以下不良后果：（1） 影響噴油設備正常工作。增加噴油設備的機械負荷和熱負荷，引起噴油設備偶件過度磨損、腐蝕、噴孔結炭、變形等故障。（2） 惡化燃燒性能。低質燃油霧化困難，自燃性差，使燃燒性能惡化，最高爆發壓力降低：后燃嚴重，排氣溫度增高，排氣煙度增加，缸內結炭嚴重。（

17、3） 損壞主要部件。低質燃油中的灰分、機械雜質、結炭以及燃油裂化使用的含硅、鋁的催化劑等，都會使缸套和活塞部件發生異常顆粒磨損：低質燃油中的高硫分和高鈉、釩含量所產生的低溫腐蝕與高溫腐蝕將使缸套、軸承、排氣閥與閥座、渦輪增壓器等發生嚴重的腐蝕磨損，加劇部件損壞。4） 加速曲軸箱內滑油變質。含硫氧化物的燃氣漏入曲軸箱，將使曲軸箱滑油迅速變質并腐蝕有關軸承。三、 使用低質燃油時的管理技術要點1 低質燃油的預處理預處理指低質燃油進入噴油泵之前所進行的預熱、凈化、添加有關添加劑等技術措施。預處理的目的是改善低質燃油的貯存、駁運和使用性能，以滿足柴油機工作的需要。1） 預熱采用分級預熱方案保證低質燃油在

18、輸送、凈化和霧化等環節中的不同使用要求。預熱溫度應以滿足其粘度要求為準，因而對不同粘度的低質燃油，其預熱溫度不同。表5-2示出燃油系統中各部位的預熱溫度。如重油貯存柜中的預熱溫度以泵出為準約為3038；為保證霧化質量要求，噴油泵處的燃油粘度應為12 mm2/S25 mm2/S，據此可從重油的粘溫曲線上查出相應的預熱溫度值。按我國有關規定，燃油預熱應使用飽和蒸汽（蒸汽壓力不應超過0.8Mpa）作為預熱熱源以防重油中的焦炭析出沉淀在加熱器中。在小型船舶上也可采用電加熱。目前船用柴油機使用的低質燃油其霧化加熱溫度的上限為150。為防止預熱溫度高使燃油汽化中斷供油，在近代船用柴油機中采用加壓式燃油系統

19、（提高燃油輸送泵壓力達1.6Mpa）。表5-2 預熱溫度推薦值名 稱預 熱 溫 度()180 mms400 mms重油貯存柜3038重油沉淀柜6060重油日用油柜708080分油機加熱器8590霧化加熱器901151101302） 凈化燃油的凈化包括沉淀、濾清和分離。沉淀應在沉淀柜中沉淀12h，并在柜底定期排污以達初步凈化的目的。濾清是燃油凈化的重要環節，由分布在燃油系統中的粗、細濾器完成。在噴油器入口處還可設置高壓縫隙式濾器，對燃油進行最后濾清。離心分油是凈化燃油的主要有效手段，當凈化低質燃油時應使用兩臺分油機串聯布置（第一級為分水機，第二級為分雜機），并正確選擇比重環、分油預熱溫度、排渣時

20、間以及最佳分油量（30%50%標定分油量），以確保分油質量。對于密度大于991kg/m的劣質燃油，建議使用-LAVAL FOPX燃油分離系統分離。3)添加劑在低質燃油中加入各種添加劑以改善低質燃油的有關性能.如表5-3所示。表5-3低質燃油使用的添加劑種 類成 分作 用助燃劑銅、鐵、鋁的金屬鹽 鋇的有機化合物磷系化合物助燃并中和硫化物，減輕煙度剝離炭渣分散劑高分子化合物各種界面活化劑分散油中的炭渣和瀝青防止油中的海水氧化油水界面抗蝕劑氫氧化鎂懸濁液堿土金屬鹽懸濁液防止硫酸的低溫腐蝕防止鈉、釩的高溫腐蝕十六烷值增長劑亞硝酸戊脂、過氧化丙酮提高燃油的十六烷值降凝劑烷基萘、高分子化合物降低凝點4）

21、乳化在燃油中摻水并使之成為油包水的乳化液，可改善低質燃油的燃燒性能，減少缸內結炭。燃油乳化可采用均質器，它可以使油中的水和雜質顆粒細化與均質化，以改善燃燒，減輕磨損。但此項均質技術因各種雜質顆粒在燃燒中的聚合而加速磨損，未能廣泛使用。2 柴油機的運行管理1） 燃油管理加強對低質燃油質量的檢查（如加油時留樣、送檢等），尤其應防止不同牌號的燃油或相同牌號而不同港口的燃油混艙，以避免兩種油品中懸浮的瀝青分發生凝聚而生成油泥沉淀物，即所謂燃油的不相容性。此時燃油變質產生大量油泥物，影響柴油機正常工作，如供油管路堵塞、分油機油泥過多、噴油設備咬死、排氣冒黑煙等。在船舶機動操縱時，應換用柴油。2） 噴油設

22、備的調整適當增大噴油提前角，保證在上止點附近發火以及最高爆發壓力的數值及相位正常；適當提高噴油器啟閥壓力以保證霧化質量；注意噴油器霧化質量。3） 氣缸潤滑選用堿性氣缸油以中和硫酸。氣缸油的總堿值（TBN）應與燃油的硫分相適應，并酌情增大氣缸油注油率。4） 冷卻水溫度的調節注意調節并控制各冷卻部位的冷卻溫度。防止因過熱引起高溫腐蝕以及因過冷而引起低溫腐蝕。在低負荷運轉時應適當提高進氣溫度和淡水冷卻溫度。5） 增壓系統、換氣系統的管理排氣閥與閥座易因高溫腐蝕而迅速損壞，廢氣渦輪增壓器的噴管環、工作葉輪以及壓氣機葉輪等易發生結炭堵塞、燒損、腐蝕，應定時檢查與清洗；空冷器、掃氣箱與氣口易發生污染、堵塞

23、，應定期檢查與清洗。3 改進部件結構，提高摩擦表面的工作性能采用鍍鉻、氮化等工藝提高缸套、活塞環、活塞環槽表面的硬度，以改善其耐磨性，改進噴油器頭部結構，加強冷卻效果以防噴孔周圍結炭。十字頭式柴油機氣缸下部裝有橫隔板，改進活塞桿填料函的結構并加強管理，以防燃燒產物落入曲軸箱使滑油變質。四、 降速運行及其優化調整近廿年來，多數營運中的船舶（如油輪、礦砂船、散裝船等大型船舶）出于貨運市場與船舶營運成本等多方面因素的考慮，大多采用降速運行的節能（油）措施。按不同船舶及貨源情況選用（75-80）%nb（標定轉速）作為長期運轉轉速（相應運轉功率約為（40-50）% Pb）。此時船舶航速雖相應降低，但降低

24、幅度不大，而主機燃油耗量降低幅度較大。如上例，航速降低約20%而主機油耗量降低達50%。因而采用降速運行是降低營運成本的一項行之有效的技術措施。但由于柴油機長期處于低負荷運行，偏離其最佳工況太多，必然使柴油機燃燒惡化，故障較多，如磨損加劇、缸內大量結碳等。使柴油機的有效油耗率be增加，可靠性降低。為改善柴油機低負荷運轉時的運轉性能，使降速運行節能技術更加完善，通常，在采取降速運行時，均對柴油機進行相應的優化調整措施。這些優化調整措施主要有：1 適當增大氣缸壓縮比，如在船用大端處加調整墊片。保證壓縮終點良好的熱狀態。 2 適當增大噴油提前角，保證足夠高的最高爆發壓力。3 采用小噴孔節能型噴油器（

25、孔徑減小，孔數稍有增多，但總流通面積降低），提高啟閥壓力等以提高霧化質量。4 適當減少氣缸油注油量，除可減少氣缸油消耗外，尚可降低缸內積碳與結焦現象。5 保證缸套、噴油器等正常冷卻，調整空冷器后增壓空氣溫度，防止因過分冷卻而產 生低溫腐蝕。6 改善增壓與掃氣系統。如適當減少噴管環通流面積，以提高增壓器轉速，調整氣閥 定時等。7 加強對柴油機的維護管理，如酌情縮短吊缸周期，加強對增壓器的維護與保養等。第三節 分油機船舶柴油機所用的燃油和滑油在進機使用前必須經過凈化處理，除去之中的水分和雜質。凈化的好壞對柴油機工作的可靠性和使用壽命影響極大。分油機是船舶凈化燃油和滑油必不可少的關鍵設備。一、 分油

26、機的基本工作原理和種類在混有水和雜質的油中，機械雜質的密度最大，油的密度最小，水的密度介于二者之間。油在沉淀柜中存放一定的時間能使機械雜質和水分沉淀分離，但速度極慢。目前船上主要靠離心式分油機來凈化燃油和滑油。其工作原理是：讓需凈化的油進入分油機中作高速旋轉，密度較大的水滴和機械雜質所受的離心力最大，被甩向外周，水被引出，雜質則定期清除（排渣）；密度較小的油所受離心力較小，便向里流動，從靠近轉軸的出口流出，油從而得到凈化。由于雜質、水分所受的離心慣性力比自身的重力大幾千倍，因此，離心式分油機具有凈化時間短、流量大和效果好的優點。 分油機根據用途不同可分為分水機(purifier)和分雜機(cl

27、arifier)。當待分油中所含水分較多時，使用分水機，分離油中的水分及雜質；當待分油中所含水分較少時，使用分雜機，分離出的雜質和少量水分從排渣口排出。分油機的核心部件是分離筒，其結構如圖53所示。分離筒本體2由立軸帶動高速旋轉（一般轉速為6000-8000r/min），分離筒內有若干不銹鋼分離盤3，盤厚約0.4-1.5mm，盤的間距約0.51.0mm，迭套在盤架10上。盤架與分離筒底盤12、本體2間彼此有銷固定，一起旋轉。分離盤呈傘狀，其中心角2在60100o之間。分水機的分離盤靠外邊緣附近開有若干分配孔11。分水機分油前應將一部分熱水（來自熱水壓力柜）經進油口注入分離筒（參見圖5 （a），

28、使之在筒內外周形成水封區，然后使待凈化的油經分油機進油泵供至進油管7，進入分離筒后流向下部，再經盤架10的分配孔進入分離盤間，被分離盤分成若干層的油隨分離筒一起高速轉動。由于外周已形成一圈水封，故能防止油從出口跑掉。當從油中分出水時，它將擠兌原來的水封水，使之經頂蓋8和分離筒蓋5、重力環9間的環形空間，從出水口排出。油中的機械雜質將穿過水封區被甩聚在分離筒內壁上；凈油則連續地經過盤架和頂蓋間的環形通道流至出油口，流出分油機。圖53 分離筒簡圖1- 轉動立軸 2-分離筒本體 3-分離盤 4-鎖緊環 5-分離筒蓋 6-小鎖緊環 7-進油管 8-分水頂蓋 9-重力環 10-盤架 11-分配孔 12-

29、分離筒底盤 13-厚頂蓋 14-分雜盤 15-盤架（無孔）圖54 自動排渣分油機主要結構1-油進口；4-凈油出口；5-水出口；6-排渣口；10-水封水/置換水進口；15-開啟水進口；16-密封工作水進口；A-馬達；B-立軸；C-分離筒本體；D-蝸輪機構；E-摩擦離合器；F-彈性聯軸器水封區由油水分界面決定，若油水分界面向內（轉軸中心）移動進入分離盤組件，水封區將太厚，則造成分離盤組件阻塞，被油攜帶的若干水滴和細小雜質將分離不出而隨油一起排出分離筒，降低了分離效果。若分界面向外移動，一方面會降低從水中分離油的效果，從而造成水中帶油，另一方面有可能破壞水封，造成燃油由出水口流出，即出水口跑油。油水

30、分界面的位置由重力環的內徑確定。選擇重力環的原則是：在不破壞水封的前提下，應盡量選用內徑大一些的重力環。一般在分油機的說明書中都附有選擇重力環的圖表。分雜機主要用來分離機械雜質，它沒有出水口，使用時也不必引入水封水。分水機和分雜機主要結構相同，差別只是：（1）分水機盤架有一圈分配孔，分雜機無孔；（2）分水機有重力環和出油口、出水口，分雜機只有出油口，不需要重力環。因此，二者只需更改個別元件即可互換。例如以（b）圖中的無孔盤架15代替（a）圖中的有孔盤架10，以（b）圖中的厚頂蓋13和分雜盤14代替（a）圖中的分水機頂蓋8和重力環9，就可以將分水機改裝為分雜機。二、分油機的結構和工作過程分油機的

31、類型很多，但基本結構和工作過程大同小異。現以LAVAL WHPX型自動排渣分油機為例加以說明。圖54 示出了其主要結構。分油機機體下部安裝著分離筒的傳動機構。分離筒由馬達（A）經摩擦離合器（E）、渦輪機構（D）驅動，以較高速度旋轉。圖55 分離筒和自動排渣系統A-帶翅套筒；a-水腔；AA-重力環或分雜盤；aa-油腔；B-小鎖緊圈（帶油腔蓋）；C-液位環；D-配油器； E-頂盤；F-筒蓋；G-分離盤組；H-大鎖緊圈；I-排渣口；ii-渣空間；J-筒本體；K-滑動底盤；L-滑動圈；M1 、M2-外泄孔；N-定量環；O-彈簧；P1-開啟工作水進口；P2-密封和補償水進口；Q-油進口；R-凈油出口；S

32、-水出口；T-向心水泵；U-向心油泵；V-進口管；VV-配油錐體；W-筒蓋密封環；X-泄水閥；Y1-開啟水腔；Y2-密封水腔；Z-配水盤；ZZ-彈簧座；10-水封水/置換水進口圖55 所示為該分油機分離筒和自動排渣系統的結構。這種分油機由分水機改為分雜機只須將重力環改為分雜盤即可。分離筒本體（J）和筒蓋（F）用大鎖緊環緊把在一起。筒內安裝配油器（D）、配油錐體（VV）和分離盤組（G），待分油流過配油器、配油錐體，在分離盤組內進行分離。分離盤最上端為頂盤（E），其頸部與液位環（C）形成油腔（aa），向心泵（U）將油腔中的凈油泵出分離筒。分出的水沿分離盤組的外緣上升，經頂盤流至油腔上部的水腔（a）

33、溢過重力環（AA）由向心水泵（T）泵出。分出的渣朝筒內四周運動，匯集在分離盤組外緣的渣空間（ii），通過排渣口（I）定時排出。重力環或分雜盤被小鎖緊圈（B）固定在分離筒蓋上，此鎖緊圈也構成小腔的上蓋。其自動排渣系統主要由滑動底盤（K），滑動圈（L），配水盤（Z）及工作水系統等組成。該分油機的工作過程可以自動控制也可以手動控制，具體敘述如下： 1當要進行分油作業時，起動分油機，待達到額定轉速后，水閥（16）打開，密封和補償水進口（P2）進水，密封水經配水盤進入滑動底盤下部的密封水腔（Y2）。由于此時在彈簧（O）的作用下，滑動圈將泄水閥（X）關閉，密封水腔形成密封狀態。在分離筒高速運轉的情況下，滑

34、動底盤下方的壓力大于上方的壓力，從而使滑動底盤緊壓在分離筒蓋上，使其保持密封，以進行分油作業。2分離筒密封好后，便可開啟進水口（10）進水封水（若分雜可免此項作業）。待分離筒水封好后（一般以出水口（5）有少量水流出為準），便可進油。進行正常分油作業。若在分油過程中，密封水有少量泄漏，水閥（16）便打開，從密封和補償水進口（P2）進水進行補償。3當要排渣時，進油口（1）停止進油，進水口（10）進置換水，進行分離筒內部沖洗和趕油，以利排渣和減少排渣時油的損失。然后水閥（15）打開，開啟工作水進口（P2）進水，經配水盤進入開啟水腔（Y1），直至滑動圈上部開啟水壓力大于下部彈簧（O）彈力。此時滑動圈向

35、下移動，打開泄水閥（X），使滑動底盤下部密封水腔的密封水泄出。滑動底盤此時在其上部的壓力作用下迅速下落，打開排渣口排渣。排渣完畢后，若需繼續分油作業，可重復上述動作1和2。若需停機，便可直接停機。目前，大多數船舶上使用的自動排渣分油機的結構和工作過程與上述基本相同，且多與一個控制器聯合使用。LAVAL FOPX 分油機結構和工作過程略有不同。其以流量控制盤代替分雜盤或重力環，與EPC400控制單元、水分傳感器和排水閥等聯合使用。分油機開啟，分離筒密封后可直接進油，排渣時也無須停油，所分油的密度最大可達1013kg/m3。 三、分油機的運行管理1 加熱溫度和分油量的確定表5-4 不同油料加熱溫度

36、范圍及最大分油量品 種粘度(mm2/s)加熱溫度建議的最大分油量(13，40；30，50)()標定分油量(%)柴油機用燃油1.55.52040781340703070986240809862608098471009098451809098313809826460982260098187009816潤滑油十字頭式抗氧防銹添加劑809035清凈劑809030筒式清凈劑809021燃油或滑油在分離前，要經分油機加熱器進行加熱，降低粘度，擴大雜質、水與油的密度差，以提高分離效果。油溫不能太高，以免水分蒸發，破壞油水分界面，造成跑油。加熱溫度取決于油的品質和水的沸點。分油機的分油量越小，分離效果越好。但

37、對于燃油而言，分油量必須滿足主機的耗油量，對于滑油而言，采用循環分離后，分油量越小，循環分離的次數越少，因此，不能追求過小的分油量。一般說來，油的粘度越大，質量越差，加熱溫度應適當增高，分油量也應酌情減少。表5-4 給出了不同油料加熱溫度范圍和建議的最大分油量占額定分油量的百分數，供參考。2 選擇最佳的工作方式分油機在船上工作時，工作方式有三種：單機工作：用一臺分水機處理全部流量。并聯工作：兩臺分水機并聯工作，各處理總流量的50%。串聯工作：兩臺分油機串聯，前一臺為分水機，后一臺為分雜機，每臺都要處理全部流量。這種方式效果最好，即使分水機油水分界面太靠內，分離效果差些，因后級還有分雜機，仍能保

38、持教好得分雜效果。3 操作要點 目前，全自動分油機在船舶上得到了越來越廣泛的應用。現以WHPX型分油機為例來說明全自動分油機分油作業時的操作管理要點。這種分油機除配有一個EPC400控制單元，一些控制和檢測輔助元件、分油機馬達起動箱外，還配有供油泵和加熱器等輔助設備，它們共同構成一個凈化系統。1） 起動前的檢查 在起動前除應檢查分油機齒輪箱滑油油位、剎車裝置、分離筒和摩擦離合器、各種閥件的開關位置是否符合要求外，還應檢查加熱器、空氣氣源是否正常，EPC400各設定參數是否符合要求。以上準備工作完成后，可以進行起動操作。2） 起動和運轉首先起動供油泵，起動分油機加熱器，然后起動分油機。分油機加速

39、過程約需5分鐘，在次期間要注意觀察分油機起動器上的電流表指針變化是否正常，應確保無不正常噪音或振動的發生。待分油機達到正常轉速、油溫加熱到所要求溫度后，便可按下控制單元上的程序開關按鈕，進行分油作業。分油期間應常注意出水口和排渣口是否跑油、滑油油位、日用油柜和沉淀油柜油位、高置水箱水位、分油機和供油泵的運轉情況等。注意分油機各種故障報警，消除警報并排除故障。3） 排渣 當運行到選定的時間時，由程序自動引發進行排渣，排完渣后又恢復正常分油作業。4） 停止分油機運轉當需要停止分油時，只要再次按下程序開關按鈕，分油機便自動先完成排渣，然后自動停止分油機，并將其起動開關鎖住3min，即在停機后3min

40、內分油機不能再起動。然后人工關閉分油機加熱器，當油溫下降后再停供油泵。由上可見，全自動分油機需要人工起動的設備依起動的先后順序為供油泵、加熱器和分油機，停止分油時的停止順序與起動順序相反，而且一定等油溫下降后才能停止供油泵。四、分油機常見故障1 分離筒達不到規定轉速 1）制動器未松開；2）摩擦離合器內混入油脂，摩擦片打滑或損壞；3）電動機或電氣設備故障。2 不能進油或分油過程斷油分油機供油泵一般為齒輪泵，它不能供油的原因通常有以下幾類。第一類是由于泵或管路的問題不能產生足夠低的吸入壓力，原因是：1）油泵傳動齒輪錐銷折斷；2）泵嚴重磨損，間隙太大；3）泵轉速太低；4）吸入管漏氣；5）油柜用空。第

41、二類原因是泵吸入壓力過低。屬于這類的原因有：6）油柜油位太低；7）供油泵前濾器堵塞或管路不通；8）油溫太低、粘度太大。3 出水口跑油第一類情況是水封未能建立或受到破壞：1）起動時水封水未加或加得太少；2）進油閥開得太猛，水封被破壞；3）油溫太高，水封水被蒸發，水封被破壞；4）轉速不足使水封壓力不夠；5）分離盤片間臟堵第二類情況是油水分界面外移至分離盤外。屬于這類原因的有：6）重力環內徑過大；7）油未加熱至要求值，密度大。4 排渣口跑油這是由于排渣口未能封閉。排渣口跑油原因有以下幾類：第一類是滑動圈不能上移堵死密封水腔泄水口。原因是：1）分離筒上小孔M1 、M2（見圖5-）堵塞，不能泄水；2）滑

42、動圈下方彈簧失效；3）滑動圈上方塑料堵頭失嚴。第二類原因是滑動底盤下部缺密封水，可能是：4）高置水箱無水；5）工作水系統管道或控制閥堵塞或嚴重漏泄；6）滑動底盤周向密封圈失效漏泄。第三類原因是滑動底盤與分離筒蓋不能貼緊，原因是：7）滑動底盤上端面主密封環失效；8）傳動齒輪和軸承過度磨損使立軸下沉。5 不能排渣 原因可能是缺少壓下滑動圈的開啟工作水，可能是：1）高置水箱無水；2）工作水系統管道或控制閥堵塞或嚴重漏泄；3）有關工作水孔臟堵不通；4）滑動圈周面密封圈失效。6 出現異常振動或噪聲 問題主要可能是：1）分離筒安裝不正確、緊固件松動或與機蓋、配水盤擦碰；2）傳動機械因缺油或油質差而損壞；3

43、）軸承過度磨損而立軸下沉；4）供油泵卡阻或損壞；5）摩擦離合器損壞或過度磨損，質量不均勻；6）排渣不凈，分離筒內積渣不均。第四節 潤滑系統一、 潤滑系統的組成和作用柴油機的滑油循環系統通常由氣缸油潤滑、曲軸箱強制潤滑和曲軸箱油分油凈化等系統組成。柴油機潤滑系統的作用是保證供給柴油機動力裝置各運動部件的潤滑和冷卻所需的潤滑油。曲軸箱強制潤滑和曲軸箱油分油凈化系統的主要組成設備有：1 滑油泵 滑油泵常設有兩臺，其中一臺備用。為保證滑油壓力穩定和流動均勻，常采用螺桿式油泵。在泵的吸入端管上一般裝有真空表，真空度不超過33.3Kpa（250mmHg）。泵的排出管上裝有安全閥和調節壓力、流量的旁通閥。2

44、 濾器滑油泵的進口端和出口端分別設有粗、細濾器，濾器一般為雙聯式。裝在進口端的一般為粗濾器（有時還用磁性粗濾器），裝在泵出口端的為細濾器，其前后裝有壓力表。3 滑油冷卻器滑油冷卻器通常采用管殼式或板式熱交換器。4 滑油分油機滑油分油機一般采用離心分離，它是曲軸箱油分油凈化系統最重要的設備關于氣缸油潤滑系統，將在本章第五節講述。柴油機中潤滑有以下作用：(1)減磨作用 在相互運動表面保持一層油膜以減小摩擦。這是潤滑的主要作用。(2)冷卻作用 帶走兩運動表面因摩擦而產生的熱量以及外界傳來的熱量，保證工作表面的適當溫度。(3)清潔作用 沖洗運動表面的污物和金屬磨粒以保持工作表面清潔。(4)密封作用 產

45、生的油膜同時可起到密封作用。如活塞與缸套間的油膜除起到潤滑作用外，還有助于密封燃燒室空間。(5)防腐作用 形成的油膜覆蓋在金屬表面使空氣不能與金屬表面接觸，防止金屬銹蝕。(6)減輕噪音作用 形成的油膜可起到緩沖作用，避免兩表面直接接觸，減輕振動與噪音。(7)傳遞動力作用 如推力軸承中推力環與推力塊之間的動力油壓。柴油機潤滑系統的作用是保證供給柴油機動力裝置各運動部件的潤滑和冷卻所需的潤滑油。 二、潤滑油的性能指標 潤滑油的性能指標主要有粘度、粘度指數、閃點、凝點、殘炭、灰分、酸值(總酸值與強酸值)、腐蝕性、抗氧化安定性、熱氧化安定性、總堿值、抗乳化度、機械雜質和水分等十余種。這些指標均按國家規

46、定的試驗方法進行測定。它們基本上反映出滑油品質的優劣，在選擇和使用滑油時有著重要作用。上述指標中有些與燃油性能指標相同，以下僅介紹滑油特有的一些指標。1粘度和粘度指數(VI)粘度是滑油最重要的指標。它在很大程度上決定著兩個摩擦表面間楔形油膜的形成。長期以來，國外廣泛使用按滑油的粘度進行分類的SAE分類法，把發動機用滑油按粘度分成10個等級，如表5-5所示。ISO(The International Standardization Organization)把滑油按40時的運動粘度cSt(mms)的數值分成18個等級：ISO（iscosity Grade），如表5-6所示。表5-5 滑油的SAE

47、分類法SAE粘度等級最大粘度(MPa·s)邊界泵出溫度100時粘度(mm2/s)(相應溫度)()最 小最 大0W3 250(30)-353.8-5W3 500(25)-303.8-10W3 500(20)-254.1-15W3 500(15)-205.6-20W4 500(10)-155.6-25W6 000(5)-109.3-20-5.6小于9330-9.3小于12540-12.5小于16350-16.3小于219表5-6 ISO粘度分類表粘度等級中點粘度(mm2/s,40)粘度限(mm2/s,40)粘度等級中點粘度(mm2/s,40)粘度限(mm2/s,40)最小最大最小最大IS

48、O-VG22.21.982.42ISO-VG686861.274.833.22.883.5210010090.011054.64.145.0615015013516576.86.127.4822022019824210109.0011.0320320288352151513.516.5460460414506222219.824.2680680612748323228.835.21 0001 0009001 100464641.450.61 5001 5001 3501 650滑油的粘度隨溫度的升高而降低，這種性能稱滑油的粘溫特性。對于航行在不同季節和不同緯度的船舶，柴油機在冷車起動和正常運轉

49、時，滑油的工作溫度不同，其粘度的大小也不相同，這對保證可靠的潤滑影響極大。因而僅以測定溫度下的粘度來判斷滑油的品質還是不夠的，還必須注意粘度隨溫度的變化規律。研究表明，不同滑油的粘溫特性是不同的，如有的滑油溫度每升高10，粘度能減小四分之三，有的滑油則減小不到一半。若滑油的粘度隨溫度變化程度小，它就能在比較大的溫度范圍內滿足使用要求，這種滑油的粘溫特性就好。在國外，通常用粘度指數(VI)來說明滑油的粘溫特性。它是通過與兩種標準油相比較而得出的。粘度指數的物理意義表明，粘度指數大者，則溫度變化時其粘度變化小。一般，粘度指數在80以上者稱高粘度指數，小于35者為低粘度指數，介于3580之間者稱中間

50、粘度指數。最好的石蠟粘度指數可達124，加入增粘劑(后述)后可高達200以上。我國曾用粘度比來評定粘溫特性。它是該滑油在50和100時的運動粘度的比值。粘度比小，表示它在規定溫度范圍內粘度變化小，質量好。如已知滑油的粘度比，可由曲線法求出相應的粘度指數。2酸值和水溶性酸或堿滑油中的酸可分為有機酸和無機酸兩種。新鮮滑油中的有機酸來源有二：一是原存于石油中的精制時沒有全部除去；二是有意識加入的呈酸性的抗氧、抗腐添加劑。使用中滑油的有機酸主要來自于自身氧化而產生的有機酸。有機酸含量少時，對金屬無多大腐蝕作用，反而能增加滑油的油性以保持較好的邊界潤滑性能。當其含量較多時，它就會對一些軸承材料(有色金屬

51、及其合金，特別是鉛)產生腐蝕作用。無機酸指硫酸，它對金屬有強烈腐蝕作用，滑油中一般不允許有硫酸存在。新鮮滑油中可能含有的硫酸是在精制過程中經酸洗和中和后殘留下來的；使用中的滑油由于含硫燃油的燃燒產物漏入曲軸箱而可能形成硫酸。我國用“酸值”表示滑油中的有機酸含量，用“水溶性酸或堿”表示無機酸或強堿的有無。“酸值”用中和1 g滑油中的酸所需要的氫氧化鉀毫克數來表示，單位為mgKOH/g。“水溶性酸”指能溶于水的無機酸(強酸)及低分子有機酸，這種酸幾乎對所有金屬都有腐蝕作用；水溶性堿是在油品加工時的堿洗剩余物或貯存中污染而生成的，它對鋁有腐蝕作用。“水溶性酸或堿”只說明油品呈酸性或堿性，僅用于定性檢

52、查。國外用總酸值TAN(Total Acid Number)表示有機酸和無機酸的總和，用強酸值SAN(Strong Acid Number)單獨表示無機酸的含量。單位均為mgKOH/g。3抗乳化度海水或淡水漏入滑油經攪拌后使滑油形成乳濁液并生成泡沫，這個過程叫乳化。乳濁液影響潤滑性能，加速滑油變質，并在兩相界面上吸附機械雜質，污損摩擦表面，加劇部件磨損。滑油的抗乳化度系指滑油在乳化后自動分層(油層和水層)所需的時間(以分計)，即滑油的破乳化時間。破乳時間短，抗乳化度就好，反之則差。4熱氧化安定性和抗氧化安定性這兩個指標都用來衡量滑油在使用條件下抵抗空氣氧化的能力。只是試驗方法和應用對象不同。前

53、者，屬于薄油層在高溫條件下氧化試驗，用氧化形成漆膜所需時間(以分計)來表示。我國標準規定用“巴包克法”，系指在規定的高溫250條件下，空氣自由流過薄油層試驗油，測定試驗油由氧化而生成50%的漆狀物所需時間(min)，用此時間來評定試驗油的熱氧化安定性。這種試驗方法是模擬氣缸壁上的油膜工作條件，適用于柴油機潤滑油。抗氧化安全性屬于較低溫度條件下的厚油層氧化試驗，用氧化后生成的沉淀物和酸值來表示。按我國規定系指在125條件下，向試驗油中通入一定流速的空氣或純氧4 h或8 h，分別測定試驗油氧化后生成的沉淀物(%)和酸值(mgKOH/g)。如氧化后沉淀物少、酸值小，則試驗油的抗氧化安定性好。這種試驗

54、方法模擬液壓系統中滑油的工作條件，故用于液壓油和透平油等品種。5腐蝕度腐蝕度用來衡量高溫條件下工作的滑油在與氧氣充分接觸時，對金屬(鉛)腐蝕的程度。它是柴油機潤滑油的一個重要指標。現代柴油機中的銅、鉛等合金軸承材料對腐蝕十分敏感，只要滑油中有少量酸就能嚴重腐蝕軸承。我國標準規定腐蝕度試驗用“品克維奇法”，即把試驗油加熱到140，用特制的一定面積的金屬片以每分鐘1516次的速度交替地浸在油中和露置在空氣中，經過50 h后，測定金屬片減少的重量(g/m)。金屬片減少重量越大，滑油的腐蝕性越強，品質越差。6堿值堿值BN(Base Number)表示滑油堿性的高低。它的單位與酸值相同，也用mgKOH/

55、g表示，但意義相反。堿值表示一克滑油中所含堿性物質相當于氫氧化鉀的毫克數。天然礦物油本身無堿性，只有加入堿性添加劑后才呈現堿性。在使用過程中，由于添加劑的損耗，堿值會逐漸降低。7浮游性浮游性表示含添加劑滑油清洗零件表面膠質炭渣，使之分散為小顆粒而懸浮攜帶的能力。通常是在專用試驗機上在規定條件下進行一定時間的試驗，然后根據活塞上的漆膜情況，按0至6七個級別進行評定。0級為活塞非常清潔，沒有漆膜形成；6級為嚴重臟污，活塞完全為漆膜覆蓋。8抗泡沫性抗泡沫性表示在規定試驗儀器內以專用泡沫頭并通入一定數量的空氣測量試驗油的起泡體積和消泡時間。滑油在運轉時受激烈攪動，使空氣混入油中形成泡沫。泡沫過多，除損

56、失滑油外，還會使油泵和軸承引起空泡腐蝕，潤滑效能降低，造成軸承燒毀。三、潤滑油的質量等級國外有些國家和有關學會曾經根據滑油的性能特點和工作狀態把滑油分成若干質量等級。比較通用的是美國SAE、ASTM和API三方聯合公布的一種質量分類方法，稱為API分類法。這種分類方法按油品質量和適用機型特點把滑油分為CA、CB、CC和CD四個質量等級。CA輕載荷柴油機潤滑油。燃用優質燃料并在溫和到中等程度條件下運轉的柴油機使用。在非增壓和優質燃料條件下具有抗軸承腐蝕和防止高溫生成沉淀物(漆膜、積炭)的性能。CB一般負載的柴油機潤滑油。用于溫和到中等條件下運轉的柴油機。在非增壓和使用含硫燃料時，具有抗軸承腐蝕和防高溫下形成沉淀物的性能。CC中等負載柴油機潤