【船机帮】船舶柴油机主要性能指标调整分析

已知表征柴油机性能的主要指标有平均有效压力 (pe)、有效扭矩 (Me)、有效功率 (pe)、有效效率 (ηe)和有效耗油率 (ge)、平均指示压力 (pi)等 ，而运转中的柴油机这些性能指标是随着柴油机运转工况而变化的，柴油机的主要性能指标和工作参数主要有最高爆发压力 (Pz)、排气温度等，它们随着运转工况变化的规律称为柴油机的特性。

柴油机出厂时测定的各种特性从不同的侧面反映出柴油机的性能，根据柴油机的各种运转特性可以鉴定柴油机的性能，分析和解决柴油机使用与调节中的一些关键问题：

评价柴油机性能，对柴油机的动力性、经济性、可靠性和使用可能性等做出鉴定；

确定柴油机工况，可以在船舶使用条件下的极限允许范围内，选择最佳工作点和合理地调整柴油机；

分析影响特性的因素，便于改善柴油机特性途径；

检测柴油机的转速，以对比查明柴油机在运转中的工作质量和技术状态等。

因此，在正确的负荷和转速的工况下对柴油机的性能调试很关键，只有这样才能正确进行增压器的配机和排放测试及后续机调整等环节。

为此，笔者就柴油机主要性能指标调整做出分析，为轮机员加强船舶柴油机日常运行管理和维护提供一定的参考。

1.最高爆发压力 (Pz)的调整 

最高爆发压力爆压 (Pz)体现了柴油机在运行中主要的周期性变化的机械负荷，能够造成柴油机各运动部件的振动、疲劳破坏和磨损，适当提高最高爆发压力爆压 (Pz)可以提高柴油机的热效率和降低燃油消耗，但是过大的最高爆发压力爆压 (Pz) 会使得柴油机结构尺寸增大而变得笨重、螺栓预紧力增加而造成比压很高的结合面、破坏润滑油膜、 冲击振动和噪音增大等，所以在跑合调整中要适当调整，一般先依据专利商提供的性能曲线将最高爆发压力爆压 (Pz)调整到要求值后再对透平转速和柴油机扫气压力 (Ps)作出判断，以确定透平匹配与否等。

在ISO工况下实测最高爆发压力爆压 (Pz)与设计值差值控制在6kPa以内，同时允许存在±3kPa的调整公差，但注意当在25％和 50％等负荷时，若排除各种调整因素后还存在差值超过和3kPa的情况时是允许的。

2.压缩压力 (Pc)的调整 

扫气压力和余隙高度是决定压缩压力 (Pc)的 主要因素，而且随着扫气压力和余隙高度的增加而增加，但是一般在ISO条件下的任何工况压缩压力 (Pc)与最高爆发压力爆压 (Pz)要控制在Pz-Pc ≤35kPa，同时要注意各缸之间压缩压力差值控制在3kPa以内，如果超出范围，则应在满足设计扫气压力下利用调整存气垫片厚度 (仅对同一装置号的首台机)或调整排气阀缓冲活塞的桥规值高度来调节。

一般来说，当增加1mm厚的存气垫片时可以增加1.2至1.3kPa的压缩压力，而每增加 1mm的桥规值可以提升3kPa的压缩压力 (Pc)，但是一般增加的存气垫片以3-5mm 厚度为宜 (注意最大厚度不要超过该机型图纸允许的极限值，通常最大不能超过8mm，否则会产生机械事故 )，而桥规值可适当控制在47～51.2mm之间。

3.排气温度的要求

排气温度是直接反映柴油机缸内负荷大小和燃烧质量好坏，过高的排气温度不仅代表柴油机热负荷过高而且会造成其经济性和可靠性的下降。

因此在柴油机运行管理中要重点监测排气温度，并控制其最高值，一般在ISO条件下各缸排气温度 (排气阀后)在 320℃～390℃之间，最高应低于550℃,同时新机的各缸偏差应不超过30℃。 

4. VIT机构和燃油泵机构的调整要求

为了提高柴油机的经济性，可以通过提高最高爆发压力来实现，一般说来，最高爆发压力提高则燃油消耗率会下降，而目前最高爆发压力已经增大到13～15MPa，但是通常只有在标定负荷下才能到达如此高的最高爆发压力，尤其是在部分负荷下会随之下降而影响柴油机的经济性，为此当代新型船用二冲程柴油机配备了可变喷油定时机构 (VIT)。 

不论柴油机配有可变燃油正时机构 (VIT)还是燃油泵正时用垫片调整时，在调整爆压时必须考虑爆压齿条格数或燃油泵调整垫片不能超过规定值。 

对于VIT机构，当工况在转折点时VIT齿条格数应在低负荷和超负荷 (110％)时VIT机构均能控制调节，而一般转折点时的可变喷油正时机构的控制空气压力应设置在4~4.5kPa为最佳而且不能低于3.5kPa(否则应检查并重新设置机构的静态调整和燃油凸轮的正时)，同时在转折点时机构的齿条格数要结合极限值以5.5～6.5格为最佳。 

对于不带VIT机构的柴油机，在改变油泵垫片数时务必依据图纸要求进行调整，一般情况下，S42MC机型的图纸设置为6张垫片而 S60MCC机型的图纸设置为9张垫片，并要求差值在±1张，但是对需要较少垫片数的机型 (如S42MC机规定为6张)则尽量不要低于规定值，可考虑6到8张。 

具体各机型的油泵垫片数要求，如表1所示：

但应注意，无论在遥控操纵还是在应急操纵的情况下，柴油机的各缸的燃油齿条格数偏差应控制在±2以内，否则无法停车。 

5. 其他

1)柴油机润滑系统中滑油的压力和温度必须根据各种机型的要求调整到规定值范围之内，尤其是要经常监测活塞冷却液 (油冷)出口和推力轴承的温度。

一般情况下，MAN B&W船舶主机的滑油压力在2.2—2.5kPa左右，进口温度控制在 40—47℃，出口温度控制在50～60℃，温差控制在10～15℃;

2)船舶主机的缸套冷却水是高温系统，其出口温度和压力必须要加强监测记录，将温度控制在正常值之内，过高的温度会使得柴油机缸套内壁润滑油膜蒸发而损坏，加剧了缸套磨损，冷却腔内发生汽化，缸套密封圈迅速老化而漏水等严重问题，同时温度不能过低，否则会造成大量的热损失，增加热应力，在缸套内壁上造成严重的低温腐蚀等。

一般低速机缸套冷却水的出口温度可控制在 60～70℃，增压度比较高的控制在85℃以下，其中进出口温差不大于12℃； 

3)燃油压力的调整：

一般来说主要是通过船舶柴油机燃油系统的背压阀进行调节，将背压阀的调整螺栓的螺纹旋出并露出其锁紧螺帽约1～2个螺牙即可，如果此时还不能满足主机的使用要求，可以继续通过调节燃油增压泵的旁通阀使压力处在正常范围之内。

一般来说，经过燃油供给泵的加压后，压力可达0.8～1.0MPa，压力不能太低，否则由于重油本身高粘度质量差需要高温加热 (150℃) 而造成燃油系统发生汽化和空泡现象。

燃油在气缸中燃烧的好坏和各缸负荷分配是 否均匀是判断柴油机运转性能和技术状态的主要依据，而在运行和日常维护中，轮机人员一定要精心操作、认真对待每次机舱巡视，确保柴油机机械负荷和热负荷的各项指标都在规定范围内，保证柴油机可靠运行。

END