导读
某公司大型集装箱船舶配有四台副机，一台CME-MAN6L27/38，功率 1980kW 和三台 CME-MAN9L27/38，功率 2 970kW。
额定转速为 720RPM, 国内某厂许可证生产。
自该船出厂以来，柴油发电机暖缸温度一直无法达到说明书要求的 55℃以上，在停车状态下，暖缸水进机压力 2.5-2.8bar，缸套水温度只能保持在40℃～ 45℃，滑油温度也只有 40℃～ 45℃，甚至更低，并且随着机舱环境温度变化而发生高低变化。
副机总是处于冷车起动状态，造成滑油压力偏高，滑油滤器压差偏大，压损纸质滤器和安全滤芯的情况时有发生。
一、副机冷却水系统
副机暖缸单元设定温度为 70℃，三组电加热投入工作，只能加热到 50℃，厂家也一直没能解决这一问题。
针对这种情况，分析、究其原因并寻求解决办法。
1、副机冷却水系统布置
船舶日常状态使用一台副机，三台副机备用。
设计上采用外设暖缸装置，对三台备用副机进行保温，说明书上明确表述，冷却系统的布置具备利用运行中的副机对备用副机进行保温的功能。
副机冷却水系统由低温和高温两部分组成一个串联冷却系统，高、低温冷却水分别由各自的热力控制阀控制温度。
低温冷却水热力控制阀温度设定在 35℃，高温冷却水热力控制阀温度设定在 79℃，如图 1、图 2。
▲图 1 副机冷却水系统(1)
▲图 2 副机冷却水系统(2)
2、副机暖缸系统
副机暖缸装置采用安庆船用电器责任有限公司生产的船用加热器，型号 C6S(或 CGS)，功率 120kW。
由四组加热器组成二个加热单元，每组加热器 30kW，每组加热器分别与一台副机对应。
暖缸装置控制系统在自动状态下，运行中的副机对应的加热器自动切断电源。
暖缸装置配备有二台暖缸水泵，泵型号 CR10-04 A-A-A-F-HOOE，每台水泵排量 12.1M3/h(201L/min), 如图 3。
▲图 3 副机冷却水暖缸装置
副机说明书中对暖缸温度有如下要求：
(1)暖缸温度要求设置在 60±5℃;
(2)为确保负荷区域的燃烧性能同时避免低温腐蚀，备用副机冷却水必须预热到至少 60℃。
(3)为避免起动时太大温度波动对发动机的应力冲击，起动前副机缸头暖缸温度至少应保持 60℃的温度 2 小时。
说明书对暖缸装置容量配置的要求：
加热器功率：3.0-3.5kW/cly;
暖缸水流量：4L/min。
二、探析故障根源
1、暖缸水的流量
四台副机共33个缸，应配备：
99-115.5kW 132L/min 的暖缸装置。
根据实船暖缸装置配置是满足要求的。
正常航行中，使用一台副机，三台副机备用，所需加热器功率为 81-94.5kW，暖缸水流量 108L/min。
如果加热器设置在自动状态，有 3 组加热器可用，加热器功率共 90kW，暖缸水流量 201L/min。
由此可见，正常情况下的暖缸加热器功率基本能满足要求，但现有的暖缸水流量太大了，导致暖缸温度达不到60℃，这是故障的主要原因。
2、低温冷却水热力温度控制阀温度设定值
从副机冷却系统布置来看，副机低温冷却水热力温度控制阀温度设定值仅为 35℃，船舶中央冷却系统低温淡水的供水温度设定在 36℃，也就是说副机冷却系统进机温度只有是36℃，低温冷却水热力温度控制阀一直处在打开回流至低温淡水中央冷却系统的位置，实际使用中，暖缸装置保持在额定流量 201L/min 的状态下，能将水温提高 10℃～ 15℃左右，35℃的低温冷却水控制阀设置，使暖缸水循环重复加热的性能几乎没有起作用，所以很难将暖缸温度提升至 60℃。
咨询MAN 工程师，认为当副机负荷低于 30% 额定负荷时，低温冷却水热力温度控制阀温度设定值应该提高到 45℃～ 50℃，由此可见，副机在低负荷运行时该阀温度设定值太低，这就是问题所在，这是第二个原因。
将暖缸温度设定值提高到 45℃～50℃，暖缸效果大为改善，同时也能更好保证副机低负荷运行或起动时的燃烧性能。
3、运行中的副机对备用副机进行保温的功能
从副机冷却系统设计上看，利用运行中的副机对备用副机进行保温的功能基本上不具备的，副机高温冷却水透气管节流孔 5mm，到低温膨胀水柜透气管节流孔 3mm，暖缸泵正常状态出口压力 3.8bar，副机高温冷却水压力 3.3bar, 利用这么小的节流孔，而且是负压差，根本就不可能辅助保温，这是原因之三。
三、故障应对措施
1、目前应对措施
原因二和原因三中存在的问题，目前只能由厂家解决，因为副机还在保修期内。
目前，作为临时措施，可考虑调整原因一中的流量控制因素，即通过调节暖缸泵流量来提高副机暖缸温度。
暖缸泵冷却水流量手动调节是比较难以掌握的，流量太大则暖缸温度达不到 60℃，流量太小则可能因流速太低无法及时替换加热器里的热水，从而导致加热器温度达到85℃自动切断电源，这时除了必须手动复位，还会造成冷却水温度波动太大。
根据副机暖缸系统与冷却系统是反向流动的原理，暖缸时高温冷却水出口温度比进口温度高，有温差说明出口与进口存在压差，水是流动的，基本符合说明书关于暖缸时高温水出口 60℃，进口在 25℃～ 45℃符合说明书的要求，这时，副机高温冷却水出口与进口之间温差保持在10℃～ 15℃之间，也就是合适的流量，如果暖缸水流量大，进出口之间温差不明显。
同时，在满足以上要求时，暖缸泵出口压力小于运行中副机的高温冷却水压力，可以小部分的利用运行中副机的辅助加热性能，实际使用中，效果非常好，能保证副机暖缸在 60℃或以上，如图 4、图 5。
▲图 4 集控台副机各项参数
▲图 5 机旁现场高低温水各项参数
2、暖缸控制系统对加热器的三级保护
这种做法受质疑最多的是：
手动调小暖缸泵流量会不会烧坏暖缸加热器，事实证明是不会。
因为暖缸控制系统对加热器有三级保护，第一级当冷却水达到设定温度时加热器会自动断电并在低于设定温度时自动接通，这个功能可在控制面板上设定;
第二级通过 PT100 检测到冷却水温度达到 70℃时会自动切断加热器电源;
第三级加热器本体有温度探头，当加热器达到 85℃时对应的加热器自动断电，并且需要手动复位才能恢复工作，这个功能也可以在使用人员误操作导致暖缸水没有流动性时，对加热器进行断电保护，如图 6、图 7。
▲图 6 缸套冷却水温控控制图
▲图 7 缸套水预加热线路图
3、有效改造方案
根据现场观察，还有提高冷却水温度更有效的改造方案。
▲图 8 副机暖缸系统图
▲图 9 缸头结构图
检查实际管系，在机体的高温水接管上寻找可供改装相应的接口，如图 9 所示，上部是缸头，下部是缸套，冷却水由图示缸头的左侧下箭头所指的管口进入，经过内部管路，进入缸套，在缸套内流动，经过缸头下部一圈的规则分布的10 个导孔，如 t 箭头所指，回到缸头内，再汇入图示缸头的左侧上箭头所指的回流总管流出。
对于多缸副机，多只缸头串连在一起，相互以套管连接进水 / 回水管，就组成进水总管和回水总管。
在最后一缸的缸头上有两个圆形盲板，分别安装在进出水总管端，如图 10 所示。
▲图 10 缸头实物图
可以利用该盲板开孔，并接入暖缸水，具体方法如下：
将图 8 中的2FV77 阀所接的暖缸水泵吸入 口， 经过改装，接到图 10 所示的下盲板上，即接入缸头进水总管，串接安装一个截止止回阀(DN25)。
拆除图 8 中的 F4 单向阀板，将暖缸泵的进出口调换，使暖缸泵从图 8 中的 F3/F4 吸水、加热、加压，经过单向截止止回阀DN25 泵入缸头进水总管，循环加热后由图 8 中的 F3/F4 再回暖缸泵，就可达到暖缸的效果。
如果副机运行，由于副机自带的高温水泵压力 4.0bar，大于暖缸泵 2.0bar 的压力 , 所以运行的副机不会被暖缸，相反，运行副机的高温水经过图 8 中的 F3/F4 吸入暖缸系统，可以对停用的副机暖缸，应该可以达到理想的效果。
四、结束语
目前，采取一些临时措施：
(1)每次起动副机前，以分油机预加热滑油，防止刚起动时滑油高压，保护滑油滤芯。
(2)少开或停用副机边的机舱风机，提高环境温度，尽可能维持较高的缸套水温度。
众所周知，现在的大型集装箱船舶，副机随时处于备用状态，一旦开启，要在很短的时间内带上大负荷运行。
若缸套水温度低于说明书要求的 55℃，运动部件热度不一致，磨损腐蚀严重，甚至可能会造成机损事故。
另外，按年度备件消耗统计，当暖缸温度低于 55℃时，副机滑油纸质滤器使用寿命只有 1 个月，个别案例，副机刚起动滑油滤器就有压差报警，严重影响副机的安全使用，缸套水温度提高至 70℃以上时，副机滑油滤器的使用时间可延长至 4 个月，按单船统计每年可以节约备件费用约为81000元。
目前该类型船舶有 8 艘，全年光这一项可以节约备件费用648000元，节能降耗非常明显。
参考文献：
[1] CME-MAN L27/38. 说明书 .
[2] 超大型集装箱船舶图纸 .
[3] 上海市航海学会 . 船舶主流机型服务手册 (MAN2007-2011
四冲程柴油机服务信函 )[M]. ***出版社 .
原创作者系：
中远海运发展股份有限公司 周中平