Alpha ACC電子注油系統在”育鯤“輪上的應用

徐加偉

(武警士官學校船艇系，浙江杭州 311400)

氣缸潤滑是柴油機的重要部分。柴油機的潤滑對整個動力系統起著不可或缺的作用，稍有不慎，就容易釀成事故[1]。而“育鯤”輪作為高校實習船，較早使用先進的Alpha ACC電子注油系統，以改善氣缸的潤滑條件。

1 傳統氣缸注油系統

傳統注油系統與新式的電子注油系統(這里主要是指Alpha ACC電子注油系統)，最大的區別就在于注油定時的控制和注油率的調節。

1.1 傳統氣缸注油系統原理

圖1所示的是傳統氣缸注油系統?；蛢Υ嬖趦τ拖?5中。注油器中柱塞8動作時，滑油由泵體下部的吸入閥7吸入，經排出閥6排入玻璃管，然后經止回閥1送至注油點。玻璃管內有一個浮動鋼球，可以隨著滑油的不同流量而升至不同的高度，根據鋼球的高度就可以監視注油器的工作。若各鋼球均位于同一高度，則表明各注油點的注油量相同[2]。

圖1 傳統氣缸注油器的構造

1.2 傳統氣缸注油器的缺陷

首先是傳統的氣缸注油器的注油定時不精確，會導致潤滑不好。注油器受凸輪軸控制和機械傳動的影響，相互之間的摩擦不小，長時間下去定時有誤差。

其次，氣缸油有一個重要的作用就是中和酸性物質。傳統注油器的氣缸油供油量是一定的，氣缸油中含堿物質與燃油燃燒產生的含硫物質的中和效果差，容易在氣缸表面產生酸性腐蝕，破壞活塞與氣缸的配合狀況，影響柴油機工作。

傳統氣缸注油器的注油壓力低，布油效果差。這主要是因為該種氣缸注油器的工作是通過凸輪驅動柱塞上下運動實現的，僅當氣缸內壓力低于氣缸油壓力時，才能進行噴油[3]。

2 電子氣缸注油系統

隨著電子技術的不斷應用，一些設備的控制也發生了改變。由于機械注油系統(主要是機械注油器)的這些缺陷，現代船舶多采用電子注油系統。

電子注油系統最顯著的優點就是注油定時的準確。注油定時是基于角度編碼器，通過傳感器將活塞的運動位置信號送入注油控制單元。這樣能夠在活塞處于最適宜的位置(如當第1道活塞環通過注油孔)時向活塞環帶、缸壁注氣缸油。

如圖2所示，該系統包括氣缸油日用柜、氣缸油泵站、Alpha ACC電子注油器、注油接頭、各類傳感器、控制箱及控制面板等。

圖2 Alpha ACC電子注油系統

圖3 Alpha ACC電子注油系統部分設備

從日用油柜出來的氣缸油經油泵單元增壓至4.0-5.0MPa，然后到達注油器的蓄壓器。氣缸注油系統綜合接收到的曲軸轉角信息、負荷信息和燃油含硫量信息，在合適的時間給注油器電磁閥發出信號供給合適的氣缸油。同時注油腔處安裝有單向閥，以防止高壓氣體進入注油腔內。

上述內容所知，Alpha ACC注油系統有無可比擬的優越性，精確程度高。但是由于一些無法避免的原因，例如電子控制的缺陷和構造的原因，該系統存在一些缺陷與不足[4]。

Alpha ACC電子注油系統的注油定時是通過電子控制的，精確迅速。但是電子元件對周圍環境較為敏感，容易受到高溫、高壓、磁場、震動、潮濕等一系列因素的影響，可能導致其工作不正常，進而影響整個氣缸潤滑系統的工作狀況。由于該系統在柴油機系統的重要地位，會進一步對柴油機產生不小的影響。

3 氣缸注油率的探討

氣缸注油系統的一個重要參數就是氣缸注油率，它的大小直接影響了氣缸的潤滑效果。

3.1 氣缸注油率大小的影響

氣缸油注油率，指單位時間單位功率注入氣缸的氣缸油量，單位g/(kW·h)。氣缸注油率過大或過小都不好，應當保持其適當。如果氣缸油注入過多，會導致活塞環表面、活塞環槽以及活塞頂部產生大量的雜質沉積。同時過多的氣缸油如果落入掃氣箱也是一大火災隱患。過少的氣缸油則無法保證活塞環與氣缸套內壁的良好配合[5]。滿足以下特征則可以認為氣缸注油率較為恰當：

(1)氣缸內壁無臟污，濕潤；

(2)活塞環表面光澤度好，環面倒角未磨平。

3.2 氣缸注油率的調節原則

Alpha ACC電子注油系統在設計的時候，氣缸注油率包含了隨轉速、負荷和平均有效壓力三種調節模式。轉速控制模式適用于主機負荷小于25%的工況，負荷控制模式適用于主機負荷大于25%的工況。這里需說明的是，按照負荷控制時，該系統是根據此刻主機負荷與額定負荷的比例來調節注油頻率的。

電子注油系統需要設定基本注油率，基本注油率是根據燃油含硫量來確定的。遠洋船舶的燃油含硫量基本不變，因此基本注油率是確定的。在主機轉速與負荷變化的情況下，控制單元MCU接收信號，準確計算出實際注油率，輸出控制信號給氣缸注油器的電磁閥。

一旦柴油機使用的燃油變化后，燃油含硫量需要引起重視，應當立即改變燃油含硫量所對應的氣缸基本注油率。根據廠家提供的數據，氣缸注油率最小值是0.6g/kWh，如果注油率低于這個值，則會對氣缸的潤滑產生不利影響。這是因為過小的氣缸注油率下，氣缸油注入的量過少，無法形成足夠的潤滑油膜。

如圖4來表示注油率和含硫量之間的關系。其中0.6g/kWh就是臨界值。

圖4 注油率與含硫量關系

3.3 獲取氣缸注油率的方法

在實際操作中，氣缸注油率可能會發生改變，這時候為了得到比較準確的氣缸注油率值，需要我們進行測量、計算。主要有兩種比較合適的方法。

(1)粗略計算：根據HMI面板中參數“rXXX”，其中rXXX為一整體數值，可通過參數指令獲得。該值代表每分鐘總的注油器沖程數。

(1)

其中，V為油器容積，ρ為氣缸油密度，P為主機功率。

(2)精確計算：氣缸注油系統面板中diSP菜單的Str.hi和Str.Lo參數可以用于準確計算氣缸注油率。注油器總的沖程數為Str.hi和Str.Lo之和。

(2)

其中，Totstr為總的沖程數，T為時間間隔，1和2分別為兩個不同時刻。

從兩個計算方法來看，精確算法相對于粗略算法而言，所得到的氣缸注油率有些不同。倘若經常使用的是粗略算法計算氣缸注油率，在氣缸注油率已經合適的情況下，那么可能會認為注油率有偏差。這就會導致管理人員錯誤地增加或減少氣缸注油率。

3.4 基本氣缸注油率的變化規律

不同時期，氣缸所處的狀況不同，其潤滑條件、潤滑要求也不盡相同[6]。譬如，開始階段、正常使用階段的氣缸基本注油率都是不同的。這就需要管理人員能夠正確區分，選擇好合適的注油率。

譬如，機艙人員對主機進行吊缸后，并更換活塞環和氣缸套，這就需要進行一定時間的磨合，才能使得活塞、氣缸處于更好的工作狀態。而在磨合期間，基本的氣缸注油率就要與正常時期有所區別。調整分五個階段逐步由大到小進行，第一階段氣缸油注油率調到200%，運行24h；第二階段氣缸油注油率調到150%，運行200h；第三階段氣缸油注油率調到120%，運行200h；第四階段氣缸油注油率調到100%，運行200h；第五階段氣缸油注油率從100%調小到正常負荷對應下的注油率，每24h調小2%。

4 電子注油系統的使用建議

氣缸注油器是自動化程度很高的設備，是通過接收控制單元的信號來改變電磁閥狀態。電磁閥是否到位，則是需要管理人員密切注意，可通過觀察注油器的中間接線盒上的指示燈是否正常閃亮來判定。

氣缸油是為了保證氣缸與活塞之間的潤滑，滑油的溫度、壓力以及清潔程度對于潤滑效果非常重要，需要定期對氣缸油進行檢查。另外需要對氣缸油系統是否泄漏定期檢查，時常計算氣缸油消耗量。在工作中管理人員需要特別注意的是要確保注油點進入了氣缸油。即使注油器傳感器的反饋信號和中間盒上的指示燈閃亮都是正常的，某(些)注油槍也可能發生堵塞，解決的方法是值班人員經常用手去摸注油管路，感受油管內的壓力，否則柴油機可能發生拉缸的故障。

除此以外，管理人員在根據說明書判定故障時，還應結合實際情況。例如該系統提供的設備說明書中“在發生氣缸油高溫報警的時候，傳感器發生故障”。這顯然是欠缺的。單單就氣缸油高溫這一問題，所導致的原因就有4種：傳感器損壞；加溫單元故障；冷卻單元故障；油路蒸汽管加熱過強，這些都會導致高溫現象?？墒侨绻麅H從傳感器角度考慮的話，卻不是很全面的。這就要求管理人員對說明書里的內容要謹慎對待，切實地結合工作實際。

這里要特別強調的是，氣缸注油系統的一大優點是氣缸注油量的精確。但是如果在實際使用中，不按照廠家推薦的注油率調節曲線，容易導致故障。一般說來，注油率調節的最佳時期是在磨合期內，在此時期內要逐步降低氣缸注油率。倘若管理人員并未按照規定操作，在磨合期后一旦大幅度降低氣缸注油率，會引起拉缸事故，這是因為在較大的氣缸注油率下，氣缸套和活塞環表面產生了機械拋光和化學拋光，潤滑情況不良。對船舶主機進行吊缸，更換活塞環，在下次航行時候，這屬于氣缸與活塞環的磨合期，如果剛開始就使用正常的氣缸注油率(在這種情況下，注油率會偏小)，那么無法形成較為合適的潤滑薄膜，這時候也最容易發生過度磨損的情況。當然，僅僅更換活塞環還有一定的調節規律，如果將氣缸套和活塞環同時更換，又需要我們在不同的時刻和不同的注油率情況下進行調節。這些都是管理人員需要認真地加以區分的。

在Alpha ACC氣缸注油系統的管理過程中，得到的氣缸注油率可能并不準確，而氣缸油注入量是否合適，是需要通過掃氣口檢查和吊缸來判斷的。如果主觀地認為注油率大一些沒有太大問題的話，可能最終會引起積灰等一系列問題。

因此，可以看出該系統的管理主要是圍繞注油定時和注油率來展開的。而對于何時注油、注油率的多少、注油率何時調節以及如何維持系統正常運轉、正常報警，這些才是管理人員需要仔細思考的。Alpha ACC氣缸注油系統的管理工作是由其特征來決定的，作為管理人員要在符合一定規律的基礎上，根據實際經驗，科學地使用好該電子注油系統。

5 結 語

本文在對比傳統注油器的基礎上，全面研究了“育鯤”輪電子氣缸注油系統的組成、原理以及氣缸注油率的選取、系統管理。雖然該系統存在一些不足，但是從多方面來看，電子氣缸注油系統明顯比傳統氣缸注油系統優越。電子注油器的注油率調節準確，在實際使用中要特別注意注油系統的工作環境，結合柴油機工作負荷和燃油的變化情況，合理選擇注油率。要加強管理人員的技術培訓，提升對電子注油系統的管理水平。在工作中，一要關注電子注油系統是否正常工作，二要通過常規手段“摸、看、聞”等，通過觀察掃氣口和吊缸的途徑，判斷氣缸套和活塞環的潤滑是否良好，適時調整氣缸注油率。只有這樣才能最大限度地發揮電子注油器的優勢。