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关于船机润滑油的“小秘密”


随着船舶工业的不断发展,各种类型的船用柴油机经过几十年的不断发展,各种性能都有很大提高,科学技术的高速发展,各种新材料、新技术也越来越多的运用在船舶柴油机上,趋向于高温、高压、大功率、低排放(NO…)、低油耗(低燃油消耗和低润滑油消耗)、高的可靠性等。

1、船用润滑油市场简述

2008年,在金融危机爆发前,全球船用润滑油市场达到300万千升,从扇形船用润滑油分布图中可以看出:其中散货船、油轮和集装箱船占57%,其他主要是化学品船、杂货船、渔船、游轮、轮渡等等。

2008年全球加油量为300万千升,亚太地区供应量占全球供应量的40%左右,大约有120万千升,欧洲地区供应量占全球供应量的35%左右,大约有105万左右,美洲占15%,非洲、中东和印度约占10%。

由于船舶流动性大、技术服务水平高、供应要求及时、便捷等特点,需要国际上各石油公司在产品、网络和服务各方面全面发展。随着全球生产一体化的进展,生产产业链的全球配置已经形成新的分工协作体系,国际石油公司重组合兼并,大的跨国石油联盟纷纷成立,目前仅EXXON/MOBIL、SHELL、BP/CASTROL、TOTAL、CHEVRON等5家石油公司在国际船用油市场达到90%以上的占有率。

2、船用柴油机油性能及选用

2.1船用柴油机的分类

船用柴油机按其运转速度分为三种:

1)高速柴油机,转速高于1500rpm;

2)中速柴油机,转速在1500到1000m之间;

3)低速柴油机,转速低于1000rpm。

2.2船用柴油机油的性能

船舶柴油机要求润滑油具备以下性能:

清洁性:清除部件表面形成漆皮和沉淀物的能力;

分散性:把不溶物悬浮在油中而不会沉积下来的能力;

热稳定性和抗氧化性:抵抗高温和空气氧化的能力;

中和性:中和燃烧期间所产生的酸的能力,即抗腐蚀磨损的能力;

抗拉缸性能:在高温条件下保持润滑油油膜的能力;

抗乳化性:受污染时能与水分离的能力;

抗水解的能力:抵抗水对添加剂的影响的能力;

离心分离性和过滤性能:有分离出不溶物的能力;

抗泡沫性能:滑油受激烈搅动时,抵抗气泡形成的能力。

2.3船用柴油机油的选用

船舶润滑油是船用柴油机必须使用的专用润滑油。它具有良好的耐水性和高碱值(减低高硫劣质燃料带来的酸性腐蚀)等独有特性,是陆用柴油机油无法替代的。船用润滑油的选择主要考虑以下两方面。

粘度等级:船用润滑油的粘度比较单一,航行环境气温偏高、发动机工况较差者应选用粘度等级高为宜,反之,可选择粘度较低油品。

质量等级:船用油的质量等级是以油品总碱值(TBN)的大小来区分的。油品碱值的选择十分重要:碱值过小,油品的酸中和能力不足会造成腐蚀磨损;碱值过大,添加剂量增大,也将增大油品的成本。

1)船用系统油

系统油主要用于十字头发动机曲轴箱的润滑,曲轴箱和气缸之间由填料箱密封,燃烧产物和杂质不会进入曲轴箱中,使用环境相对(气缸油和中速机油)缓和,一般选择碱值稍低油即可。

2)船用气缸油的选择

首先应考虑燃料的硫含量。此外,在根据燃料硫含量选择气缸油碱值的同时,还应考虑柴油机的增压度。对低增压二冲程柴油机,燃料油硫含量不超过3%时,可选择TBN40的气缸油,对中、高增压的柴油机,燃料油硫含量大于2%时,就得选用TBN为5070的气缸油,目前用量较大的气缸油主要有5040、5070等。

3)船用中速筒状活塞柴油机油

船用中速筒状机油兼有气缸油和系统油二者的全部特性,曲轴箱和气缸之间没有分开,燃烧产物和杂质会随未燃烧的中速机油沿着缸套流入进入曲轴箱中,润滑工况苛刻,对润滑油的使用要求更高,其选择也要根据发动机工况及燃料油含硫量选用。

目前经常使用的中速机油有4015、4030、4040等。

3、船用润滑油使用常见案例分析

案例1:系统油粘度、水分增长过快原因分析

某船发动机使用二冲程十字头系统油,累计运行时间50000h后,船上反映近期油品很脏、有水,经对油样化验分析,发现系统油粘度增长幅度达到85%,水分达到1%以上,不溶物含量较高,立即更换大部分新油,运转1000h后,对分油机前油样进行化验分析,油品粘度仍有较快增长,水分达到1%左右,不溶物含量偏高,对分油机后油样进行化验分析,发现粘度和不溶物含量变化不大,但水分含量却有增长,对油样进行金属含量分析,显示油中铁、钒含量均超出正常值,可能油品受来自燃料油及盘根箱废油的污染。

上船了解实际工况,发现该发动机活塞环在正常的更换周期内未进行更滑,磨损严重、变形,间隙过大,造成燃烧不好,燃料油及燃烧产物漏入盘根箱,盘根箱使用时间长,维护不好,密封效果差,致使燃料油及燃烧产物和盘根箱中废油一起漏入曲轴箱中,使得曲轴箱中系统油变质速度加快,油泥增多,油品粘度和不溶物含量增长速度较快。

从分油机前后油样分析数据对比来看,分油机分离效果不明显,且水分有增大现象,船上检查分油机系统后发现,分油机内蒸汽线有内漏现象,造成油品经分油机后水分增大。该船分油机开动后加热温度低于55℃,油品分离时粘度较大,分离效果较差。

案例2:曲轴箱脏污原因分析

某船主机为中速机,燃烧重质燃料油,长期使用某牌DCB4030(TBN30)中速筒状活塞柴油机油,近期突然反应曲轴箱内油泥很多、很脏,有粘环现象。立即取在用润滑油样和燃料油进行分析,本次润滑油样分析结果与前次分析结果对比来看,该油粘度、不溶物有明显上升和增加,特别是碱值有明显下降,与长期以来在用润滑油定期分析变化趋势不符。燃料油分析结果来看,除硫含量低于0.5%以外,其他各项指标均符合180CST的标准,且残渣过多。

经与船上沟通润滑油和燃料油采购和使用情况,船上表示,由于近期燃料油中硫含量较低,为降低润滑油成本,就私自更换使用CD40(TBN4)左右,导致在用油碱值明显下降。

由于国际上对排放要求越来越严,因此,燃料油均降低硫含量,但沥青质等杂质含量未降,燃油及其不完全燃烧产物对润滑油的污染依然很高,如果润滑油的溶解及分散性能不足,沥青质就容易在曲轴箱表面、燃油泵、活塞等部分形成沉积物,俗称“黑漆”。润滑油中的高碱值清净剂除具有酸中和作用外(润滑油中清净剂含量越高,碱值TBN也越高),还有清净效果,有助于分散燃油污染的沥青质而提高润滑油的清净分散性能,保持发动机活塞、曲轴箱干净,某些清净剂还具有抗氧化效果。选择油品不能仅根据硫含量选择润滑油的碱值,还要看其高温情境性和抗氧化能力。因此,使用CD40后,不足以满足使用要求,导致对在用机油使用性能和寿命影响较大,粘度和不溶物上升较快,曲轴箱脏污、活塞环粘结,严重影响航行安全。

现代大型船舶柴油机使用燃料越来越恶劣,对船用润滑油的要求也越来越高,在选用时,需要结合燃料油的综合性能,确定适当的润滑油。

每一种润滑油都必须根据柴油机技术的发展不断更新,在最新机型上实船试验后,获得柴油机厂商的认可和推荐,在选用时,尽量选用通过柴油机厂商认证的油品。

船用发动机油要求及使用维护与陆用发动机油明显不同,需要定期对在用油进行监测,通过分析,掌握设备当前润滑与磨损状态,对综合试验结果,从设备运行工况、成本、安全等方面全面考虑,及时采取有效措施,减缓油品劣化,减少不必要的损失和浪费,确保设备长周期可靠运行。

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