两起低硫燃油引发的故障实例解析

刘伟强 中远海运船员管理有限公司广州分公司

1.引言

IMO海上环境保护委员会限硫令在2020年1月1日生效实施，规定全球船舶燃油硫含量不超过0.50%m/m,各个国家在限制区域提出更为严格的限制措施。我国规定自2020年1月1日起，海船进入长江区域，必须使用不超过0.10%m/m的燃油。目前大部分船舶的燃油系统和机器设备，都是基于高硫燃油设计，低硫燃油的不稳定、不兼容特性，给燃油管理提出了新挑战。在使用过程中，因为储存管理不当、质量不佳、润滑油匹配问题，引发机器设备的损害和故障。

2.案例1 不合格低硫燃油造成的主机故障

（1）故障经过。

某轮2020年2月3日航行途中主机NO.3、NO.5缸排气温度、扫气温度异常升高，伴有透平喘振和敲缸，停车检查发现NO.3、NO.5缸活塞环断令，吊缸更换活塞环。恢复航行后，2月7日再次出现NO.1、NO.6排气温度、扫气温度升高，检查也发现活塞环断令，更换活塞环后续航。2月10日出现NO.2、NO.4缸活塞环断令，空气冷却器、废气锅炉烟管严重赃堵（见图1），主机降速航行。该航次共计停车吊缸八次，其中NO.2、NO.3缸吊检更换活塞环各两次；清洗透平滤网两次、主机空气冷却器一次、废气锅炉烟管一次，清洁扫气箱两次。

（2）原因分析。

经查该主机使用的活塞环都是原厂件，不存在质量问题。喷油器雾化试验正常，排气阀和阀座接触面、填料函密封正常。主机喷油定时、排气阀定时、气缸油蓄压器正常。使用低硫燃油后，配合使用低碱值BN40气缸油。新加装的燃油含硫量0.42%，按主机厂技术资料，HMI Setting74，对应供油率应为0.77g/k wh。为保证气缸润滑和清洁，将HMI Setting设置在80，对应供油率为0.83g/kwh，气缸油注油量稍稍偏大，也在正常范围之内。出现异常磨损后，更换使用高碱值BN70气缸油，状况没有得到改善。

吊缸发现活塞头积碳严重，活塞环槽、缸套磨损增大，尤其是吊检过两次的2、3缸，缸套磨损增量分别为0.22和0.18mm。燃烧情况恶化，积碳和固体颗粒增多，加大了气缸和活塞环的磨损。轮机长怀疑燃油质量问题，船上没有其他替代燃油，只能继续使用。抵港后，燃油取样交专业机构化验，发现沥青质、金属元素硅铝超标，燃油质量不佳是造成主机严重磨损的根本原因。

为适应法规要求，船上将高硫油用空后加装低硫燃油，只凭供油商提供的化验报告，没有现场取样交第三方检验合格便开始使用，发现问题后没有替代燃油，导致主机故障进一步扩大。

（3）注意事项。

在加装低硫油之前，应存有一定数量的可替代燃油。新加装燃油必须经检验合格才能使用，一旦出现高压油泵、喷油器、活塞环等异常磨损，需更换燃油，查明原因后再继续使用。船舶可根据厂家的建议，使用适合低硫燃油的备件，如更换耐磨的新型陶瓷活塞环等。同时应存有充足的易损备件，以便在出现故障时妥善修复。

船上应储备不同碱值的气缸油，根据燃油化验结果、润滑油的技术参数、以及活塞环积碳情况进行调整。如积碳较多，建议交替使用高、低碱值气缸油，从而达到最佳的润滑和清洁效果。也可安装气缸油混合装置，将使用超过1000小时的主机系统油，与添加剂调和成适宜燃油硫含量的气缸油。

图1 脏堵的废气锅炉烟管

图2 脏污的日用柜底部

3.案例2 不兼容低硫燃油混合引发的全船失电

（1）事故经过。

某轮2020年1月27日航行于黄海，0115时供油单元自清滤器压差高报警，转用旁通滤器，0123时发电机燃油压力低报警，启动备用发电机并电运行。0128时供油单元出口压力低报警，自动切换备用泵，NO.1燃油日用柜手动放残无法放出，转备用NO.2燃油日用柜，燃油压力继续降低，0133时机舱风机、空调自动卸载，主机自动慢车，0135发电机解列、主机停车、全船失电，0136应急发电机启动供电。经过两个多小时的作业，清通了脏堵的日用柜出口管路和燃油系统滤器，0356启动发电机供电，0410时恢复航行。

（2）原因分析。

该轮1月09日在北方加装了含硫量0.38%的低硫燃油，分别加入两个油舱，其中一个是清洗干净未使用过的空舱，另一个油舱存有其他港口加装的低硫油约35吨，新加入燃油137吨，混油比例25%，装油前没有做兼容性测试。1月15日开航后，开始使用混合过的低硫油，经分离净化分入NO.1燃油日用柜，与日用柜留存的低硫油混合使用，具体混油比例不详。经过两次不同比例的混合后，由于低硫油的不兼容性，产生了大量的油渣。而该日用柜近期并未做彻底清洁，底部油泥较多（见图2），放残管路在开航后堵塞过两次，也未引起重视，最终油泥进入到供油系统，堵塞了滤器和管路，导致全船失电事故。

（3）注意事项。

燃油不兼容问题会引起沥青质沉淀而形成油泥和油渣，导致滤器、分油机堵塞，在极端情况下，还会堵塞燃油管道，从而引发主机停车和失电风险。加装低硫燃油前要制定详细计划，尽量不要混油，如混油无法避免，加油前需做兼容性测试。便携式油品测试仪能够对燃油的兼容性、粘度、密度、水分和催化剂等指标做一些基本的测试。船上也可采用简单易行的测试燃油兼容性的（ASTM D4740）斑点测试法，这种方法可用于评价油品掺混互溶兼容性。选取两种油品按照 50%/50%比例加热混合搅拌均匀，取一滴混合油样滴在预热的试纸上，再将试纸放入烤箱中加热到一百摄氏度，一小时后观察试纸油点的情况。如斑点均匀内部没有环状物，说明兼容稳定；斑点内部出现模糊、薄弱环状物，会有沉淀物产生，不宜过度加温；如斑点内部出现明显黑色环状物，则说明两种油品不兼容不稳定。

混合后的燃油在船上储存时间不宜过长，不应超过6个月。燃油在油舱内长期存放，其沥青质成分会沉淀变成油泥或油渣，应加强燃油的分离净化。保持日用柜、沉淀柜的放残管路畅通，定期放残，防止沉淀物堆积。如发现油渣较多，应及时安排清理油柜，以免堵塞燃油管路。

4.低硫油其他注意事项

（1）粘度过低造成的润滑性能不足，会引起高压油泵柱塞、喷油器针阀磨损、泄露或卡死，温度过低会影响流动性和发动机工况。需注意燃油进机的温度与粘度的控制，满足燃油特性和柴油机的技术要求。

（2）燃油添加剂和催化剂粉末会加快活塞环、缸套、油泵、排气阀以及增压器叶轮的磨损。应采用多级滤器和循环分离的方式，根据燃油的温度、密度、粘度等调整分油机比重和流量，以达到最佳分离效果。

（3）保证机器所用润滑油和气缸油与低硫油相匹配。有些船在使用低硫燃油和低碱值气缸油后，主机缸套严重磨损，甚至在活塞头和缸套上出现成分为氧化铁的红色堆积物。这种磨损不同于高硫油的冷腐蚀磨损，一旦发生会快速导致缸套和活塞环磨损超极限。目前各大主机厂家，都给出灵活的气缸油使用建议，气缸油可以使用25BN、40BN、70BN甚至100BN。使用低碱值气缸油，如发现活塞环积碳，可逐步提高注油率，或直接改用高碱值气缸油。在更换燃油后，需安排缸套检查和气缸油分析，船舶可配备便携式铁谱分析仪，能够快速掌握缸内磨损情况。

5.结语

使用低硫燃油给船舶的安全产生较大影响，如管理不当或质量不佳，会给船舶燃油系统和相关设备带来极大危害。通过不断出现的故障和解决方案的进一步优化，相信很快可以解决这个难题。管理人员应高度重视，提高风险意识和制定防范措施，加大设备的维护保养力度，积极应对低硫燃油带来的新挑战。