基于船用輕柴油MGO管理實踐的分析

邵德強

摘 要：近年來，國際社會為防止船舶廢氣污染出臺了多項法規(guī)，IMO2020限硫令的實施對于燃油系統(tǒng)的設計、相關設備的選用和低硫油的使用管理帶來了巨大的挑戰(zhàn)。本文以某遠洋物探船低硫油系統(tǒng)設計為基礎，通過MGO管理實踐案例展開分析，指出在實際應用過程中需要面對的管控風險，探討應對措施、解決方法和新技術的可行性，在預防事故、消除隱患方面具有一定的參考價值。

關鍵詞：船舶限硫;MGO;案例;故障;分析

中圖分類號：U677.2 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2020）07-0044-04

1 引言

近年來，隨著航運業(yè)迅猛的發(fā)展，大功率柴油機船舶不斷增長，排出的有害廢氣嚴重污染了全球大氣環(huán)境。國際社會對大氣環(huán)境日益關注，2016年10月，海上環(huán)境保護委員會第70次會議（MEPC70）確定自2020年1月1日起，在全球海域實行船舶燃油0.5%m/m含硫量上限的規(guī)定，推動船舶應用環(huán)保的低硫油、天然氣（LNG）、生物燃油等替代燃料。我國也印發(fā)了 《船舶大氣污染物排放控制區(qū)實施方案》，除實施IMO2020限硫規(guī)定外，還確定在長江干線和西江干線內河控制區(qū)域使用硫含量不大于0.1% m/m的燃油，以減少對氣候環(huán)境影響，改善空氣質量和保障居民健康。國內海事主管部門使用嗅感式監(jiān)測裝置和快速檢測儀器等高科技手段，不斷加大對船舶尾氣排放和燃油使用情況的監(jiān)控力度，促使我們進一步提高燃油的管理和使用水平。

根據(jù)表1列出的部分水域對燃油硫含量限制的規(guī)定，現(xiàn)階段大部分船舶進入MARPOL公約附則VI和EU法令等規(guī)定的特別排放控制區(qū)（SECA），通過換油操作滿足排放要求，而長期在此水域航行的船舶則需要使用含硫值不超過0.1%m/m超低硫燃油（ULSFO），通常為船用輕柴油（MGO）。

另外，所有 400 總噸及以上的國際航行船舶必須持有滿足要求的“船舶能效管理計劃”（SEEMP），以降低船舶能耗，提高能源利用率，其中最根本和關鍵因素即船舶燃油的管理和使用。船舶事故案例中由于燃油管理和使用不當引起的不在少數(shù)，如某輪在4月份航行至黃海中部時，由于燃油管理不善引發(fā)的燃油系統(tǒng)堵塞，造成主機故障無法啟動、發(fā)電機停車全船失電。

綜上所述，船舶燃油必須符合國際、國家法規(guī)要求，有效的管理能夠防止海洋環(huán)境污染，節(jié)約能源損耗，降低船舶運營成本，減少能耗設備的故障率，保障船舶安全運營和設備的穩(wěn)定運行。

2 MGO管理實踐案例

MGO是低硫餾分油的一種，是原油通過蒸餾等工藝加工生產出來。低硫餾分油在ISO8217（2017）船用燃油標準中為DM級，有七種規(guī)格，即DMX、DMA、DFA、DMZ、DFZ、DMB、DFB，其中DMA規(guī)格就是我們所使用的MGO（Marine Gas Oil）。大部分輪機管理人員認為使用MGO更安全、可靠、易于管理，往往忽視了其低粘度、低閃點、低潤滑等特征對船舶設備帶來的不利影響。

本文基于某電推船舶四沖程柴油機使用MGO出現(xiàn)的故障進行分析，表2為柴油機基本參數(shù)信息。

2.1燃油系統(tǒng)故障案例

加蓬讓蒂爾港加裝470噸MGO，燃油的主要參數(shù)為密度0.8687kg/m?@15℃，粘度3.87mm2/s@40℃，閃點73℃，硫含量2%m/m，傾點-15℃。隨后開往某工區(qū)進行二維地震勘探作業(yè)，期間燃油濾器壓差頻繁報警。根據(jù)統(tǒng)計濾器使用時間15～24小時，造成備件消耗過快，影響設備穩(wěn)定運行和船舶安全生產。次日對燃油日用柜、沉淀柜清潔后，濾器使用狀況逐漸好轉。

2.2柴油機故障案例

某日23時，4號柴油機排溫溫差報警，1缸排溫較低，6缸排溫持續(xù)上升，緊急啟動備用機組并電后停車檢查。燃油供給系統(tǒng)正常，1缸、6缸高壓油泵齒條無卡阻，拆檢噴油器發(fā)現(xiàn)，圖1所示1缸噴油器油嘴針閥斷裂咬死，圖2中6缸噴油器彈簧、頂桿磨損，噴嘴處大量結碳，油嘴偶件密封性不良，已遠遠達不到霧化試驗要求。

3 故障分析及對策研究

3.1 燃油系統(tǒng)故障分析

發(fā)生故障后通常會根據(jù)顏色和氣味判斷油質出現(xiàn)問題，如果油質出現(xiàn)問題或者不可獲得時，船舶應提交燃油不可獲得報告（Fuel Oil Non-Availability Report）。其他指標沒有問題時，一般不以柴油顏色作為判斷使用與否，但是顏色過深的柴油無疑質量不好，應保證顏色指標在3.5以下。根據(jù)與上次加油參數(shù)對比，此次燃油密度、閃點稍高，顏色較深，分析可能摻入了殘渣油，燃油品質存在一定的瑕疵。但是通過清潔油艙/柜等一系列的操作后，基本上解決了燃油系統(tǒng)臟堵的故障，所以說油質不是首要或者根本問題。

3.1.1 MGO的使用管理

加油前應該將油品參數(shù)詳細了解，要根據(jù)供應商提供的化驗報告，篩選出我們需要有用的數(shù)據(jù)。其中密度既是質量指標，又是計量參數(shù)，使用中有非常重要的意義。在油品質量控制中，密度反映了油品的輕重，可以粗略判定油品質地、混油情況等。對船用燃油來說，密度越大，高沸點成分越多，膠質瀝青質越多，質量越差。

另外，加油前已將待受油艙駁空，1號～4號燃油艙混油比例都控制在1.2%左右，導致燃油不兼容性產生沉淀物幾率很小。但是沉淀/日用柜中燃油未用盡情況下就轉換其他批次燃油，而且柜中至分油機、柴油機吸口高度都在40cm左右，即使到最低液位進行駁油操作，混油率仍在13%～14%以上?；煊捅壤^高，受機艙溫度影響，兩種品質較大的燃油就在柜中快速發(fā)生反應，瀝青質等成分析出，形成的如圖3所示沉淀物造成日用系統(tǒng)堵塞，在日常管理中往往忽視日用/沉淀柜的混用情況是造成設備故障的一大隱患。燃油中瀝青質普遍含量較低，但是在受到溫度影響時也會產生大量難溶解的含碳物質（油膠質、碳青質），接著發(fā)生聚沉。如瀝青質過多，易產生嚴重的后燃現(xiàn)象，同時產生大量的積碳。

3.1.2 燃油艙清潔度問題

燃油艙泵吸口距分流板高度約1cm，雖然在設計上避免不同品質燃油的混存問題，進一步降低了艙中混油比例。但是在實踐管理中，油中各相隨溫度、環(huán)境變化析出，產生的油泥、機械雜質、石蠟等沉淀物不斷聚積在艙底，經過較低的吸口通過駁運泵首先容易造成燃油輸送系統(tǒng)管路、濾器的堵塞，油泵部件的磨損;其次，一旦進入燃油日用系統(tǒng)，將引發(fā)柴油機故障、濾器堵塞，造成其性能下降，圖4所示為燃油艙雜質和沉積物。

做好油艙定期清潔，對保證低硫油凈度有重要作用，另外還需優(yōu)化燃油艙/柜至分油機和日用系統(tǒng)吸口管路，如圖5所示的高、低位雙吸口結構。日常使用高位吸口，配置直角彎頭和相應液位報警傳感器，在清艙或加油前轉用低位吸口，將燃油駁至接收設施或燃油儲存柜，低位為喇叭口設計并設有標定的分流板以保證其距地面高度。管路的優(yōu)化設計將更利于減少混油風險和清艙的工作量，保證艙柜中燃油的清潔和單一性。

3.1.3 燃油凈化系統(tǒng)的管理

分油機是燃油凈化系統(tǒng)的關鍵性設備，可以有效去除燃油機械雜質、油泥等，當雜質量過大、過多時給分油機、濾器造成較大負擔，凈化效果下降，還增加其損壞幾率。前期使用燃油比重在0.84 kg/m?@15℃時，分油機使用?73的比重環(huán)，但是隨著油泥增多、燃油比重增大，油中雜質無法得到有效的分離凈化，進一步造成燃油濾器的臟堵或更換頻繁。這時需及時調整分油機比重環(huán)和工作狀態(tài)，應基于發(fā)動機的特定燃油消耗量式1計算并減小流量、串聯(lián)運行，

對于低硫油中部分催化劑顆粒物分油機也無能為力，需要根據(jù)燃油中雜質成分含量合理選用濾器，此機型燃油過濾精度要求為 7～10μm，精度高過濾效果較好但容易造成濾器堵塞，供油量減少或供油中斷，過濾的精度程度與濾器消耗、設備運行情況是矛盾的。在低壓回路燃油供給泵后布置圖5所示的自動反沖洗濾器，可以更好地解決燃油適應狀態(tài)。其過濾精度可達到6～10μm，能實時對燃油進行再過濾和反沖洗處理，可把過濾攔截下來的顆粒物定時單獨排出濾器外，解決了顆粒物在沉淀柜和日用柜大量累積的問題，正常情況下4～6個月拆洗一次即可，對柴油機提供保護的同時，大幅度減輕了輪機員維護保養(yǎng)的勞動強度。

3.2 柴油機故障分析

3.2.1 低粘度引發(fā)故障

MGO硫含量極低，隨之而來的是粘度低，一般在2～4cSt@40℃，由于柴油機噴射系統(tǒng)主要通過燃油本身進行潤滑，部件表面油膜附著力差，潤滑性不佳。柴油機低負荷運轉，油泵供油量低，1缸噴油器針閥偶件得不到足夠潤滑，發(fā)生粘著磨損，最終導致咬死。6缸噴油器故障首先是噴油器彈簧、頂桿部件磨損產生的顆粒物，進入針閥偶件后發(fā)生磨粒磨損導致徑向間隙變大，霧化效果變差，噴油提前角增大，長時間的燃燒不良，在油嘴處形成的積碳堵塞噴嘴。

ISO8217-2010E列入了發(fā)火質量的測算公式圖，結果表明，在密度一定的情況下，粘度越小，發(fā)火質量下降。事實上，燃油溫度升高的同時造成密度不斷變小，內摩擦力的摩擦系數(shù)即粘度也不斷減小，滿足不了泵送、噴射等設備使用要求。一方面為了增加凈化效果，需要提高分油機進口溫度，一般不超過40℃;另一方面為了減少油泵泄露、偶件磨損，就需要盡量降低燃油溫度，提高其粘度和潤滑性，這兩點在管理上是矛盾的。此機型配置的板式燃油冷卻器，相比殼管式冷卻器其特點就是傳熱效率高、易于安裝和清洗，設計上由于高溫回油通往冷卻器進油口，使得進機油溫升高，攜帶的雜質會造成油泵等部件的二次磨損，尤其是在海水溫度較高、柴油機低負荷運轉時，冷卻器的使用效果變得更差。

3.2.2 MGO冷卻系統(tǒng)管理

根據(jù)本船柴油機使用說明及粘溫曲線圖分析，燃油噴射溫度控制在20℃最佳，粘度可達6cst。本船安裝的低硫油冷媒系統(tǒng)（Chiller Unit）該開而未開，僅僅依靠板式冷卻器遠遠達不到柴油機使用溫度要求。如圖6所示的Chiller Unit實際上就是使用PLC或MPC控制技術的制冷單元，可以實現(xiàn)壓縮機進出口壓力、冷媒溫度以及MGO溫度等參數(shù)監(jiān)控及報警，通過設定冷媒出口溫度來實現(xiàn)MGO溫度的基本恒定，也就使得其年度相對穩(wěn)定，可大大降低MGO粘度低、潤滑性差所造成的危害。故應做好低硫油冷媒系統(tǒng)的維護管理，保持設備的正常運轉。

4 結束語

實施MGO細化管理是當前船上工作的重中之重，是保證柴油機等關鍵設備穩(wěn)定運行的基礎。使用MGO還必須注重儲存、駁運、凈化、供給等操作，各環(huán)節(jié)之間是息息相關的，需要在管理實踐中做好參數(shù)分析、經驗總結，針對性的執(zhí)行預防管控措施。不能按照以往使用高硫油的慣性思維操作，否則會造成燃油浪費和設備故障頻發(fā)，增加運營成本和船舶安全隱患。

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