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船用燃料油问题探讨(三)

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  • 发布时间:2022-08-16 10:02
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【概要描述】

船用燃料油问题探讨(三)

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燃油润滑问题

瑞典保赔协会曾在其报告指出:“润滑失败是最昂贵和最频繁的损坏原因。”

燃油的润滑性是指其能够防止燃油喷射系统磨损的特性。常见的误解:认为粘度没问题,润滑性就没问题!

含硫量并不是一个应该用于衡量燃料油润滑程度的指标,但润滑度及其造成的机械磨损度问题是在使用低于0.1%的低硫蒸馏油时最容易发生的,这说明硫的确可以提高燃油的润滑性能。由于低硫燃油生产中普遍采用了加氢精制工艺进行深度脱硫,其硫含量很低,因而大大降低了其润滑性能,可能会导致导致燃油泵柱塞卡阻、燃油泵和喷油设备加速磨损。

燃油中的硫在发动机内进行燃烧反应时,同燃油中的其他成分产生的化学物质有一定的润滑作用。随着燃油中的硫含量降低,燃烧产物润滑性能也会降低,对按照传统重油设计的机器部件,如主副机排气阀、高压油泵柱塞套筒偶件、喷油器针阀等,将会产生异常磨损。

使用润滑性改进剂以恢复和提高燃油在脱硫过程中所损失掉的固有润滑性,从而减少燃油泵送及喷射设备在使用低润滑性燃油时所造成的磨损。

 

气缸润滑

低硫油问题的挑战并不止于燃油的供应问题,同时对润滑油(特别是发电机的系统油和主机气缸油)配方产生影响,这是我们不能忽略的一个事实,意味着一些船用润滑油的配方(碱值和清净分散能力之间的平衡)将需要重新调整,以便保持发动机的清洁。

对于低硫燃油来说,保持活塞清洁的重要性等同于在使用高硫燃油时控制酸腐蚀一样:保持活塞、活塞环、活塞环槽以及缸套的清洁,防止过量沉积物的形成以保持活塞环的自由活动能力和良好的气缸状况。

由于新型低硫燃油可能会由于燃烧问题如燃烧不良以及由于燃烧不良而产生一些异常的产物,需要被及时清洁,这时就需要根据气缸油的性能表现来考虑是换用高碱值的气缸油还是加大气缸油的注油率。

通常采用低碱值和高碱值气缸油交替使用来提高气缸油的清洁分散性,原本是由气缸油的清洁分散能力来完成的工作就交给了过量的碱值来完成。如果需要高碱值的气缸油来保持清洁性,那么就要注意拉缸的潜在风险,考虑碱值(金属灰分)高低和清洁性的平衡,从而发现清洁问题没有从根本上解决,反而造成残留碱值过高而引发的一些问题。

有时为了保证安全,注油率就高不就低,但日积月累就会造成缸套寿命缩短的问题。在保证安全的前提下(保证清洁性以及控制磨损)需要尽可能地降低气缸油注油率。注油率比较高的话,对于酸碱中和以及油膜的建立没有太大的帮助,但可以起到冲刷、带走异物的作用(有点像磨合期注油率的要求)。活塞环和缸套间的间隙在一定程度上决定了油膜的厚度,而如果气缸油性能不是很好的话,一旦注油率太大(接近或超过“浴盆”曲线临界点),则过量的气缸油在高温下烧结形成沉积物或为形成漆膜创造了条件,从而有可能引发“超磨”故障。

碱值高低不等同于清洁能力的强弱,不同气缸油产品的性能是有很大区别的,不能一概而论;气缸油的清净分散剂是具有basic(中碱性)或者是overbased(超碱性),传统配方的气缸油清洁性能和碱值是成一定的比例的,所以给大家造成的理解误区就是:碱值越高,清洁性能越好;碱值一样的气缸油并不代表这些产品的性能就一样,气缸油的性能千差万别,需要谨慎选择合适的气缸油产品,在实际使用中来体验和证实;碱值太低容易酸腐蚀,太高则容易引发异常磨损,而这种磨损是肉眼很难发现的(除非测量缸径),一旦等发现就无法逆转。

在气缸油清洁性能不是特别好的情况下,掌握好平衡很重要,是选择低碱值高注油率还是选择高碱值低注油率?需要考虑气缸内的实际情况来决定,按照扫气口检查情况和结合气缸残油的在船检测结果来做相应的调整非常重要。针对船舶低速柴油机异常磨损的情况,无论是主机制造商,还是物料、备件、服务提供商,都在强调气缸残油检测的重要性,特别是在船的实时检测。

对气缸残油的日常检测可以有效预防突发磨损的发生,在安全运行的前提下优化气缸油注油率,从而达到节约发动机总体运行成本的目的。

由于航行中不能每天都进行扫气口检查,所以在日常船舶管理中定期检测气缸残油碱值和铁含量的变化趋势,可以及时发现故障发生的前兆,并及时采取一些补救措施,从而避免气缸“超磨”状况的突发。要密切监控气缸残油的残留碱值和总铁含量,不同缸径的缸套铁含量限值不一样(不同缸径的发动机给出了相应的总铁含量的限值建议),残留碱值需要保留在新油基础的25%以上,如果发现有沉积物产生,则需要提高残留碱值的水平。需要强调的是测试结果的变化趋势与任何单个测试结果一样重要。

碱值和清洁性平衡非常重要,对双燃料主机的高温高压工况更加具有挑战性。了解气缸油酸碱中和能力和清洁能力的平衡,需要认识到有时候并不是碱值越高越好,选用的气缸油(保持发动机的清洁)和注油率(防止润滑过度和不足)应与所使用的燃料(包括低硫调和燃油、甲醇、LNG、LPG等)相匹配以及调整合适的注油率,并做好燃油的识别以及在船处理操作,以确保主机安全运行。

有时由于供应问题不得不交替选用不同的气缸油产品,一定要选择主机厂推荐清单上的产品!目前完成曼恩、瓦锡兰等船用柴油机巨头的主机使用低硫燃油实船认证性测试(Confirmation field tests)并获得无异议函NOL (No Objection Letter) 的船用低碱值气缸油品牌有:道达尔(Total) BN57、美孚佳特(MobilGard) 540 X、雪佛龙Taro Ultra Advanced 40等。

总结淀物

总沉淀物(Total Sediment Potential)是指油品中所有不溶于溶剂(如甲苯)的无机物和有机物,是中、重质燃油的规格指标之一,总沉淀物含量的极限值为0.1m/m,如果超标,不建议使用这种燃料。

总沉淀物含量高甚至超标,燃油稳定性受到怀疑,随着时间的推移或在整个燃油系统的高温下,燃油将可能出现低稳定性沉淀物油泥,在燃油舱、沉淀柜和日用柜中产生更多的淤泥,这将导致过滤器、分油机、柴油机出现操作问题。

来自鹿特丹和新加坡等港口的定期加油预警显示,当“总沉淀物”测试表明燃油没有问题时,而船舶却在使用中遇到了操作性问题。这时,馏分油老化问题被纳入人们的视线:与 HSFO 相比,VLSFO 中馏分油混合物成分的百分比已显著增加,这些馏分油通常来自复杂的二次提炼组分,其中许多的自然稳定性已被消除或削弱。馏分油老化是一种化学过程,会在温度升高、存在氧气或燃料中的催化剂的情况下会产生大量的胶质油泥(特别是分离温度过高)。通过使用添加剂可以防止、但不能逆转这些过程。

尽管总沉淀物TSP在燃油接收检测时可能达标,但在随后的复测中也可能因为沥青的分离沉淀,测出比之前更高的沉淀物。  

在燃油日常管理和使用中要注意:

1、免在高温下长期存放;

2、加强对燃油系统滤器的检查,发现有破损的一定要及时更换;

3、注意观察分油机,避免超载,可能需要经常清洗/排渣;

4、避免与其他燃料混合,特别是船用柴油和其他燃料油,这种混合可能增加沉淀物问题;

5、清除油舱柜的污泥堆积,以便下次进行燃油加注;

通过使用燃油添加剂来防止或缓解油泥的产生。

 

催化剂颗粒

国际海上保险联盟(International Union of Marine Insurance, IUMI)的一份报告中表示,从历史数据来看,此前船舶40%的损坏索赔案件来自于机器损坏索赔,而此部分的索赔金额占据了全部索赔的30%,机器损坏大部分都是由于燃油中存在生产过程中所留下的残留催化颗粒而引起的。

催化剂颗粒(Cat-fines)是潜在的大问题,给发动机带来的危害最大,是造成磨料磨损的主要原因,极易加速高压油泵柱塞套筒偶件磨损,出现油阀卡阻和漏泄、喷油器针阀、缸套、活塞环及环槽异常磨损。

具有强磨蚀性的催化颗粒是一种直径约5-30μm的硅铝化物,通过特殊仪器放大100倍后呈现猫爪状,俗称"猫爪"(其末端如钩子一样、刀片般锋利的爪子状),极易附着在机器部件上,引起严重和快速的机器损坏,从而导致非常大的保险索赔。尽管这个因素所造成的影响需要一段时间才能显现出来,但已经引起了航运和保险界的高度关注。

目前关于燃油中到底存在多少 cat fines 是合理的,不会对发动机等造成损害仍然没有一个统一合理的标准。一般认为燃油中含有不超过25ppm的颗粒物,不会造成危害;现在的燃油国际标准ISO8217对cat fines含量要求是不超过60ppm,和主流柴油机生产商设计时建议的含量最多为15ppm存在较大偏差,而燃油供油商提供的燃油可能高达85ppm。低硫油润滑效果差,与增加的研磨材料催化剂颗粒(cat fines)结合更容易造成发动机损坏。

船上如何对燃油进行正确处理很重要:

1、 加强对燃油系统滤器的检查,发现有破损的一定要及时更换;

2、 保持沉淀柜85℃和日用柜温度在90℃以上,并加强对其放残的频率并制度化此项要求;

3、 在油泥不多的情况下,通过滤器、分油机,能有效减少铝、硅含量;若油泥量过多、含有酚类粘稠状物、微生物污染或燃油变质时,催化剂颗粒的净化率会很低。0.5%低硫燃油的催化颗粒含量不但比之前的高硫渣油含量高,并且颗粒趋于微小化,给传统的分离方式造成很大的挑战,需要分油机厂家、主机厂和油料供应商给出有效分离催化颗粒的指导意见;分离的流量和温度控制至关重要,两台分油机以最小的安全分离量并联使用,效果更加好;

4、 基伊埃韦斯伐里亚集团(GEA Westfalia Separator)首创的CatFine Master确保有效减少了cat fines,处理后的燃油中的cat fines少于5 ppm并且所有大于3 µm的被分离掉。

5、 稳定分散剂可以帮助催化剂颗粒的净化,实验数据表明燃油经过添加剂的处理之后再过分油机,其中的催化剂颗粒的数量会大大减少。

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——文中图片来自网络

下期预告:酚酯及微生物含量、燃油添加剂的选择与使用、结语

(敬请期待)

 

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