【船机帮】燃油中 CATALYST FINES 超标引起船舶柴油机故障浅析与排除

导读

随着能源的日益紧张，油价的飚升，船舶柴油机技术的不断提高，船用燃油的质量越来越差，船用燃油中存在的对船舶柴油机构成危害的因素也越来越多，其中含有的有一种叫 CATALYST FINES 的物质越来越多的引起船舶柴油机管理者的重视。

CATALYST FINES 是铝和硅（AL₂O₃+SIO₂）的合称，该种物质是提炼燃油的催化剂。

CATALYST FINES这种物质很硬，如果燃油中含有一定量的该物质，一旦进入燃烧室后，就可能镶在缸套的表面，导致缸套与活塞环产生快速剧烈的磨料磨损。

对于低速柴油机还有可能导致油头及高压油泵磨损，而在高速柴油机则一般导致高压油泵磨损。

一、故障实例 

2006年1月中远新加坡公司某轮在正常航行期间先后出现一系列严重事故。

首先船舶主机某缸扫气室出现高温报警，继而相继出现该缸缸套水温度、滑油温度等全部高温报警。

停车后检查发现，该缸缸套出现裂纹，活塞已烧坏，活塞环断裂及卡在环槽内，因此吊缸更换缸套、活塞。

之后一段时间内该轮主机各缸轮流出现该问题。

在一个多月的时间内，该轮先后吊缸20只，更换缸套 5 只，活塞头 3 只，给船舶航行安全带来了极大的威胁，给公司造成了几十万美元的经济损失。

该轮在吊缸检修过程中发现所有的缸均有如下共同现象：

每缸四道活塞环磨损都非常严重，一般以第一道最为严重（最为严重的由原来的17mm 宽磨损至只有 8mm宽）；每个缸都有2-3 道环断裂（因过渡磨损，失去强度而断裂）；环槽磨损严重，导致间隙增大；缸套磨损非常严重，在一个多月的时间内，每个缸套都磨损掉了一个多毫米以上；由于串气及长期降速航行，扫气口结碳严重。

问题是即使在吊缸更换了更换缸套、活塞和活塞环后问题并没有得到彻底解决。

在经过一段时间的运行后问题重复出现。 

鉴于以上故障现象，经过反复分析判断，咨询厂家，并先后两次安排厂家服务工程师上船检查，用高倍放大镜对缸套表面及活塞环磨损进行观看检查，并取磨损表面的胶膜回其公司鉴定，最后确认故障是由于燃油中含有超量的CATALYST FINES引起的。

二、燃油中存在超量

CATALYST FINES 的原因 

作为提炼燃油的催化剂，CATALYST FINES 不可避免的存在于船舶柴油机的燃油中。

ISO 的标准允许燃油中CATALYST FINES 最大含量为 80mg/kg，而船舶主机厂家要求进机燃油中CATALYST FINES 的最大含量为15mg/kg。

通过对该轮在不同地区所加燃油的化验结果（如下表所示）表明，燃油中含有 CATALYST

FINES 物质的最小含量为 20.2mg/kg，最大为53mg/kg，说明都在ISO规定的标准范围之内，但都高于主机制造厂家要求的含量。

这就要求必须在燃油进机之前进行相应措施的净化，以使CATALYST FINES含量降低到船舶主机厂家所要求的范围内。

目前燃油净化的方法主要是通过燃油滤器和分油机。

由于船舶主机燃油二级滤器的密度是50微米，而CATALYST FINES的一般其尺寸在 5~50 微米，以10~20微米尺寸的对机器危害最大。

因此，燃油滤器没有办法把CAT FINES滤掉。

CATALYST FINES 高度亲水，其可以混于水中，因此只要把燃油中的水份分离掉，就能同时除去 CATALYST FINES。

而通过对船舶主机燃油进口样品的化验表明，分油机没有有效的把 CAT FINES 分离掉。

经过综合分析发现主要是燃油分油机由于管理不当特别是分油机比重环长期选用不当，致使分油机长期不能在最佳状态下运行。

比重环选择不当主要体现在以下方面：

船员没有及时根据燃油比重的变化及时更换比重环，使水份及CATALYST FINES 进入主机系统；

一般船员倾向于因担心跑油选用内径偏小的比重环，致使分水效果变差，此种现象较普遍存在；

一般燃油的实际比重都比加油单上的小，因此所使用的比重环尺寸与燃油的实际比重不匹配，导致分离水份的效果更差；

根据对分油机的比重环实际试验证明，分油机厂家推荐的对应于燃油比重的比重环尺寸也很保守或燃油加热后其比重变化特性与说明书中的标准有差别，因此，说明书推荐的比重环尺寸一般也偏小。 

三、采取的措施 

综上所述，不难发现只要采取正确的管理措施使分油机在最佳状态下运行就能将燃油中 CATALYST FINES 的含量降低到柴油机允许范围内。 

1、比重环的尺寸：

把燃油分油机的比重环换大 2~3 号或更多进行试验，以不跑油为准直至日用柜放残没有水或几乎没有水为止。

为防止跑油，请首先将分油机跑油报警装置试验修理正常。 

2、分离流量：

由于能否更有效、更彻底地把水及漂浮于其中的CATALYST FINES分离出来，与燃油在分油机中的逗留时间有很大的关系，因此，必须尽量降低流量，一般推荐15%的总流量左右及以下。

使燃油在分油机中有足够的逗留时间，同时流量小也相对不会跑油。 

3、分油机并联：

一般船上都有两部燃油分油机，只要是正常航行，要求两部分油机并联运行。

以便使每一部的流量降到15%或以下并能保持日用柜的液位。 

4、分油机的清洗：

如果分离片脏污，必然使分离片之间的空间变小，流道的阻力变大，速度变小，产生的离心力分离效果变差。

因此，分油机必须保持干净，定时及时清洗，使其处于最佳状态。 

5、加热温度：

由于重油的比重很大，接近水的比重，这使根据比重原理工作的离心式分油机要把水分离出来不那么容易。

但是，提高加热温度，可以使燃油变轻以次提高分离效果。

因此，建议燃油加热温度调高到95度以上。 

6、重油沉淀柜、日用柜放残：

重油沉淀柜是第一个有机会可以排出水及 CATALYST FINES 的地方，要每班根据实际情况，增加下部放残次数。

日用柜既是燃油进机前最后可以排水的地方，也是检验分油机分离效果的地方。

放残时发现仍然有水，则分油机的比重环尺寸、流量及加热温度等需要进一步调整。

有集油柜的船舶，同样要对集油柜进行定期放残。 

7、对于燃油的储存尽量不要长期存放不使用，加油后，应尽量先使用存放较久的燃油。

在修船时尽量合理安排清洗油舱，清除过多的油泥和可能存在的 CATALYST FINES 等有害物质。

这样对燃油的使用有利。对于燃油的加装，应尽量减少混舱加装，防止产地不同而产生化学反应。

END