船用柴油机油主要应用过程分析

摘要：船舶油是船用柴油机必须使用的专用油，如何正确的选用事关船舶的安全航行，在选用时，需要从燃料油的综合性能、是否取得柴油机厂商认证等多方面考虑。通过定期对在用油进行监测，及时采取有效措施，减缓了油品劣化，减少了不必要的损失和浪费，确保设备长周期可靠运行。

关键词：船用柴油机；油；选用

中图分类号：TE626.39　文献标识码：A

0　引语

随着船舶工业的不断发展，各种类型的船用柴油机经过几十年的不断发展，各种性能都有很大提高。科学技术的高速发展，各种新材料、新技术也越来越多地运用在船舶柴油机上。趋向于高温、高压、大功率、低排放、低油耗(低燃油消耗和低油消耗)、高的可靠性等。油作为柴油机的血液一直伴随着柴油机的进步而不断发展，并在不同程度上领先柴油机的发展。油的研制和开发，既要满足设备本身安全运转的要求，还要兼顾延长换油周期、延长维修时间间隔、降低维修费用和清洁费用的要求。

1　船用油市场简述

2008年，在金融危机爆发前，全球船用油市场达到270万t，其市场分布见图1，从图1中可以看出：其中散货船、油轮和集装箱船占57％，其他主要是化学品船、杂货船、渔船、游轮、轮渡等等。

2008年全球加油量为270万t，亚太地区供应量占全球供应量的40％左右，大约有108万t，欧洲地区供应量占全球供应量的35％左右，大约有94.5万t左右，美洲占15％，非洲、中东和印度约占10％，船用油主要供应区域分布情况见图2。

由于船舶流动性大、技术服务水平高、供应要求及时、便捷等特点，需要国际上各石油公司在产品、网络和服务各方面全面发展。随着全球生产一体化的进展，生产产业链的全球配置已经形成新的分工协作体系，国际石油公司重组和兼并，大的跨国石油联盟纷纷成立，目前仅EXXON／MOBIL、SHELL、BP／CASTROL、TOTAL、CHEVRON等5家石油公司在主、副柴油机油产品获得国际柴油机制造商认证的基础上，全球遍布供油、服务网络，在国际船用油市场达到90％以上的占有率。

船用主、副柴油机油占船舶油用量的95％以上，产品质量是船舶选用的前提，必须通过柴油机制造商的认可，用户才能放心使用。作为世界500强企业之一的中国石油，生产、供应的“昆仑”船用系统油和船用气缸油，是唯一通过国际两大柴油机制造商(MAN B&W和WARTSILA)生产的缸径大于80 cm以上的二冲程柴油机认证的国产船用油，“昆仑”船用中速筒状活塞柴油机油也已通过国内各大知名柴油机厂的认证，产品质量达到当今国际同类产品的质量水平。在世界经济一体化进程不断加快的形势下，依靠积累产品认证、物流保障、技术支持等方面的国际经营与服务经验，已实现全球化供应服务网络，努力将“昆仑”品牌打造为国际化知名品牌。

2　船用柴油机油性能及选用

2.1　船用柴油机的分类

(1)按工作循环特点分：四冲程柴油机和二冲程柴油机。

(2)按柴油机转速和活塞平均速度分见表1。

2.2　船用柴油机油的性能

船舶柴油机要求油具备以下性能：

①清洁性：清除部件表面形成漆皮和沉淀物的能力；

②分散性：把不溶物悬浮在油中而不会沉积下来的能力；

③热稳定性和抗氧化性：抵抗高温和空气氧化的能力；

④中和性：中和燃烧期间所产生的酸的能力，即抗腐蚀磨损的能力；

⑤抗拉缸性能：在高温条件下保持油油膜的能力；

⑥抗乳化性：受污染时能与水分离的能力；

⑦抗水解的能力：抵抗水对添加剂影响的能力；

⑧离心分离性和过滤性能：有分离出不溶物的能力：

⑨抗泡沫性能：油受激烈搅动时，抵抗气泡形成的能力。

2.3　船用柴油机油的选用

船舶油是船用柴油机必须使用的专用油。它具有良好的耐水性和高碱值(减低高硫劣质燃料带来的酸性腐蚀)等独有特性，是陆用柴油机油无法替代的。船用油的选择主要考虑以下两方面：

①黏度等级：船用油的黏度比较单一，航行环境气温偏高、发动机工况较差者应选用黏度等级高为宜，反之，可选择黏度较低油品。

②质量等级：船用油的质量等级是以油品总碱值的大小来区分的。油品碱值的选择十分重要：碱值过小，油品的酸中和能力不足会造成腐蚀磨损；碱值过大，添加剂量增大，也将增大油品的成本。

2.3.1　船用系统油

系统油主要用于十字头发动机曲轴箱的，曲轴箱和气缸之间由填料箱密封，燃烧产物和杂质不会进入曲轴箱中，使用环境相对(气缸油和中速机油)缓和，一般选择碱值稍低油(TBN 5～8mgKOH／g)即可。

2.3.2　船用气缸油

气缸油的选择，首先应考虑燃料的硫含量。此外，在根据燃料硫含量选择气缸油碱值的同时，还应考虑柴油机的增压度。对低增压二冲程柴油机，燃料油硫含量不超过3％时，可选择TBN40的气缸油，对中、高增压的柴油机，燃料油硫含量大于2％时，就得选用TBN为50―70的气缸油，目前用量较大的气缸油主要有5040、5070等。

2.3.3　船用中速筒状活塞柴油机油

船用中速筒状机油兼有气缸油和系统油二者的全部特性，曲轴箱和气缸之间没有分开，燃烧产物和杂质会随未燃烧的中速机油沿着缸套流入进入曲轴箱中，工况苛刻，对油的使用要求更高，其选择也要根据发动机工况及燃料油含硫量选用。

目前经常使用的中速机油有3015／4015、3030／4030、4040等。

2.4　在用船用柴油机油推荐换油指标(见表2)

3　船用油使用常见案例分析

3.1　系统油黏度、水分增长过快原因分析

某船发动机使用二冲程十字头系统油，累计运行时间50000 h后，船上反映近期油品很脏、有水，经对油样化验分析，发现系统油黏度增长幅度达到85％，水分达到1％以上，不溶物含量较高，立即更换大部分新油，运转1000 h后，对分油机前油样进行化验分析，油品黏度仍有较快增长，水分达到1％左右，不溶物含量偏高，对分油机后油样进行化验分析，发现黏度和不溶物含量变化不大，但水分含量却有增长，对油样进行金属含量分析，显示油中铁、钒含量均超出正常值，怀疑可能油品受来自燃料油及盘根箱废油的污染。

技术服务人员上船了解实际工况，发现该发动机活塞环在正常的更换周期内未进行更换，磨损严重、变形，间隙过大，造成燃烧不好，使得大量燃料油及燃烧产物漏入盘根箱，然而该发动机盘根箱使用时间较长，维护不好，密封效果差，致使燃料油及燃烧产物随盘根箱中废油一起漏入曲轴箱中，使得曲轴箱中系统油变质速度加快，油泥增多，油品黏度和不溶物含量增长速度较快。

从分油机前后油样分析数据对比来看，分油机分离效果不明显，且水分有增大现象，检查船上分油

机系统后发现，分油机内蒸汽线有内漏现象，造成油品经分油机后水分增大。且该船分油机开动后加热温度低于55℃，油品分离时黏度较大，致使分离效果较差。

3.2　主机活塞环异常磨损、断环原因分析

某船进厂大修，主机为二冲程十字头发动机，航行300 h后，船上反映气缸油过滤器出现频繁阻塞现象，经检查，滤网上有丝状纤维物覆盖在表面，多次清洗依然如此，主机各缸活塞环出现异常磨损，特别是3”、4”缸各有一道环断裂，为查找阻塞原因，立即对气缸油供应渠道、时间进行调查，并取油样和滤网上的丝状纤维物分析。

通过对供应渠道调查发现，该船出厂前，船上私自接受了国内某地方小厂家生产的气缸油，该油品虽然理化指标与原用的“昆仑”牌船用气缸油接近，但产品没有经过柴油机制造商认证，生产工艺未通过国家质量认证，不能满足发动机使用要求，导致短期使用后，就发生活塞环异常磨损、断环现象。

对油样和滤网上的丝状纤维物分析，并与“昆仑”牌船用气缸油新油进行比对，该油品与“昆仑”牌船用气缸油添加剂品种、含量完全不同，确认不是“昆仑”牌船用气缸油，滤网上的丝状纤维物为该油中的添加剂组分，这种添加剂不能在油中使用，但该厂为降低生产成本，自行加入，在使用中析出，导致滤网堵塞。

3.3　曲轴箱脏污原因分析

某船主机为中速机，燃烧重质燃料油，长期使用“昆仑”牌DCB4030(TBN 30)中速筒状活塞柴油机油，近期突然反应曲轴箱内油泥很多、很脏，有粘环现象。立即取在用油样和燃料油进行分析，从本次油样分析结果与前次分析结果对比来看，该油黏度、不溶物有明显上升和增加，特别是碱值有明显下降，与长期以来在用油定期分析变化趋势不符。燃料油分析结果来看，除硫含量低于0.5％以外，其他各项指标均符合180CST的标准，且残渣过多。

经与船上沟通油和燃料油采购和使用情况，船上表示，南于近期燃料油中硫含量较低，为降低油成本，就私自更换使用CD40(TBN 4)左右，导致在用油碱值明显下降。

由于同际上对排放要求越来越严，因此，燃料油均降低硫含量，但沥青质等杂质含量未降，燃油及其不完全燃烧产物对油的污染依然很高，如果油的溶解及分散性能不足，沥青质就容易在曲轴箱表面、燃油泵、活塞等部分形成沉积物，俗称“黑漆”。油中的高碱值清净剂除具有酸中和作用外(油中清净剂含量越高，碱值TBN也越高)，还有清净效果，有助于分散燃油污染的沥青质而提高油的清净分散性能，保持发动机活塞、曲轴箱干净，某些清净剂还具有抗氧化效果。选择油品不能仅仅根据硫含量选择油的碱值，还要看其高温清净性和抗氧化能力。因此，使用CD40后，不足以满足使用要求，导致对在用机油使用性能和寿命影响较大，黏度和不溶物上升较快，曲轴箱脏污、活塞环粘结，严重影响航行安全。4结论

(1)现代大型船舶柴油机使用燃料越来越恶劣，对船用油的要求也越来越高，在选用时，需要结合燃料油的综合性能，确定适当的油。

(2)船用柴油机油，时至今日仍没有统一的标准和要求。因此，每一种油都必须根据柴油机技术的发展不断更新，在最新机型上实船试验后，获得柴油机厂商的认可和推荐，在选用时，尽量选用通过柴油机厂商认证的油品。

(3)船用发动机油要求及使用维护与陆用发动机油明显不同，需要定期对在用油进行监测，通过分析，掌握设备当前与磨损状态，综合试验结果，从设备运行工况、成本、安全等方面全面考虑，及时采取有效措施，减缓油品劣化，减少不必要的损失和浪费，确保设备长周期可靠运行。