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引言 根据交通运输部《珠三角、长三角、环渤海（京津冀）水域船舶排放控制区实施方案》的要求，自2019 年1 月1日起，船舶进入排放控制区，应使用硫含量不大于0.5%m/m的船用燃油。某轮由新加坡港开往中国宁波港，在进入排放控制区前，燃油系统在供油单元处从高硫重油切换至低硫轻油，换油运行1h 后，主、副机燃油压力过低导致全船失电和主机自动停车故障，经轮机部全体人员共同努力，最终查明故障原因，在较短时间内恢复船舶供电和主机正常运行，保证的船舶航行安全和人身安全。 一、事故经过 某日0810LT 该轮抵达长江口海域，约2h 后进入SOx排放控制区域SECA 控制区，根据《方案》要求，驾驶台提前通知轮机部值班人员换用低硫油，轮机部人员将主机转速从610RPM 降至500RPM，并开始按照《船舶低硫油转换操作程序》进行换油操作；1,000LT 低硫油转换完毕，在检查主机及其附属设备一切正常后，重新将主机转速增加到610RPM，此时，系统燃油温和燃油压力均正常；1,110LT系统燃油压出现波动，波动范围为1.0~3.5MPa，低于正常 值5.6MPa，主、副机燃油低压报警，备用燃油增压泵和供给泵启动，效果不明显，为了防止发电机柴油机由于油压过低导致全船跳电，果断启动发电机应急柴油泵，将发电机供油系统从供油单元转换至应急柴油供油系统；考虑到船舶已进入低硫控制区，过往船舶较多，为安全起见，在征得船长同意后，于1,140LT 选择一处四周船舶较少的水域临时停车，查找故障发生原因。 二、由重油换用低硫燃油的风险分析 重燃料油（HFO）常称重油，凭借着价格低廉被广大航运公司所采用的，随着MARPOL 公约VI 的生效，进入到SECA 控制区，必须更换符合要求的低硫燃油，因此船舶上的柴油机和锅炉等设备的燃油将由重油转换为低硫燃油。在转换过程中，将会出现一些风险，现对这些风险进行简要分析。 （1）低硫油发火/燃烧性能较差。低硫油采用特殊的生产工艺进行后，燃油中的硫进行脱掉，达到了公约要求，但是也导致燃油成分发生了变化，进而影响了低硫油的发火性能和燃烧性能。 （2）润滑性能降低。低硫油本身润滑性能不如传统的重油。此外，燃油中的硫在机器内进行燃烧反应时，同燃油中的其它成分产生的化学物质有一定的润滑作用。随着燃油中的硫含量降低，燃烧产物中的润滑性能也会降低。低硫油润滑性能降低会带来主、副机高压油泵、喷油器等柱塞偶件以及燃油泵的磨损甚至咬死[1]。 （3）不相容性。两种不同的燃油混合时会带来燃油不相容，产生沉淀、分层堵塞管路滤器等。蒸馏的低硫油与其它的重油相容性很差。传统的重油中含有较多的芳香烃成份以及沥青，这些成份与柴油、低硫油混合后稳定性很差，将会产生析蜡和质量很大的油泥[2]。 （4）对船舶设备的影响。低硫油的含硫量比较低，燃烧后生成硫氧化合物的量降低，对应润滑油的总碱值TBN 降低，若换油之后仍然使用换油之前的高碱值的润滑油，高碱值的润滑油不能够被燃烧产物完全中和，则会留在燃烧室和活塞环槽处，日积月累，形成坚硬的钙镁化合物，导致缸套、活塞等运动部件的磨损、拉缸等事故的发生。 （5）全船失电，主机停车。目前很多船舶重油和低硫燃油的转换通过转换三通阀进行完成，在操作过程中人为因素影响过大，燃油温度控制不易控制，低温的低硫燃油到达高压油泵柱塞套筒和喷油器处，由于温度突变导致柱塞套筒以及喷油器针阀等精密偶件的卡死，导致柴油机不能够正常运转，甚至停车事故。 （6）粘度低，泄漏增大。低硫燃油具有特殊性，如：高热值、低粘度、低比重、低闪点、低润滑性、而船舶燃油系统、机器设备一般都是基于重油、船用柴油设计的，当转换使用低硫燃油时，可能导致燃油系统及设备故障[3]。其中泄漏是常见的故障之一。 三、事故分析 1．燃油供油单元 现在船舶比较典型的燃油供应系统集中到一个模块中--燃油供油单元，其燃油管系和设备图如图1 所示，由燃油自清滤器、燃油增压泵、燃油循环泵、加热器、混合桶、流量计等组成。
图1 供油单元系统图 2．燃油滤器及油柜检查 根据故障现象以及发生时间，可能是由油柜液位过低或者燃油滤器脏堵引起的。检查低硫轻油日用柜液位在80%位置，低硫油日用柜液位正常；观察燃油滤器的前后压力表，压差在正常范围之内，表明滤器工作状态正常。 3．燃油管路系统检查 由于供油单元管系属于高压管路，在燃油供给泵出口处设有安全阀，如果此阀因压力过高而动作，之后不能正确复位，低硫燃油则会在燃油供给泵在出口与进口之间不断急速循环，导致泵壳温度迅速升高和燃油压力降低，经检测，此阀温度为42℃，正常工作温度，故此原因也可排除。考虑到换油初期油压是正常的，运行一小时后才突然下降，怀疑换油过程中温度的影响，使得部分低硫燃油产生气化现象，导致系统中含有气体，于是对各滤器、混合桶顶部及泵进出口分别放气，重新启动各油泵，燃油压力上升到5.0MPa。启动主机进行试验，当主机转速增加到450RPM后，供油单元出口燃油压力慢慢下降到3.5MPa，且随着转速提高油压继续下降，主机转速增加到580RPM 后，供油单元出口燃油压力慢慢下降到2.0MPa，且主机各缸高压油泵均有低硫燃油泄漏，故障仍未解决。 4．流量计检查 由于供柴油机所需的燃油都要经过流量计，而流量计变送器是个椭圆形的齿轮转子，一旦流量计不转，即椭圆齿轮停止转动，那么就会导致供油中断，燃油进机压力降低[4]。最简单的方法是直接把流量计旁通，打开旁通阀，关闭流量计的进出口阀，进行观察，燃油压力仍然比较低。 5．燃油增压泵检查 本轮燃油增压泵均采用双螺杆泵，鉴于主机低速时燃油压力正常，加速后燃油压力逐渐降低，可能是因为燃油增压泵内部磨损过大，燃油泄漏所致。拆检燃油增压泵，检查螺杆、衬套、安全阀和弹簧，发现螺杆间隙异常，更换装复之后进行试验，主机转速增加到610RPM，供油单元出口燃油压力6.0MPA（回油阀全开），一切恢复正常，故障排除。 四、事故机理 （1）该轮在进入非控制区之前，重油的粘度较大，即使燃油循环泵螺杆已有磨损，燃油泄漏很小，压力足够大，能够保持正常运行。 （2）换油初期油泵及管路内部仍然有重油残留，油温也还有70-80℃左右，因此，滤器不会因为重油残留物堵塞而影响燃油泵正常工作；另外，系统各处的内漏及外漏较小，不足以影响燃油泵正常工作，所以换油初期，油压仍然正常； （3）换油完成运行约一小时后，系统内重油已完全消耗，系统里的油都是粘度很低的低硫燃油，由于粘度较低，燃油循环泵内漏严重，燃油压力不能恢复正常，直到更换新的备件后，一切才恢复正常。 五、事故教训及预防措施 低硫油之前在船舶上使用比较少，轮机管理人员对低硫燃油的使用和管理经验不足，当主机转换为低硫燃油时，轮机管理人员对低硫燃油的认知和准备工作不足，对低硫燃油在供油系统中的维护管理重视程度不够。根据本次事故得出以下经验： （1）换用低硫燃油后约一小时左右，及时清洗燃油滤器。低硫燃油和重油相溶性极差，混合时会使燃油产生沉淀、分层堵塞管路和滤器。 （2）提高视情维修意识，加强机械设备的维护检修工作。低硫轻油的粘度低，润滑性能差，加剧了主、副机燃油泵和高压油泵的磨损。如发现泄漏加大，应提前更换备件，如换新燃油螺杆，高压油泵柱塞偶件等。 （3）严格按照《船舶低硫油转换操作程序》进行换油操作。船舶进出控制区时，燃油系统都需要进行HFO 与MGO的相互转换。转换过程中严防油温突变，将油温的变化控制在2℃/min 以内。 作为轮机员要加强有关设备的学习，熟练掌握各种设备的监控和检测系统的正确使用， 在出现问题时，能够准确的利用监控系统，全面考虑问题产生的原因以及可能出现的相关情况，尽量避免故障的发生。 参考文献： [1]邱其清,袁建斌.某轮换用低硫油后燃油压力过低故障分析[J].中国水运(下半月),2019,19(12):72-73. 作者简介： 邱其清，轮机长，广东海洋大学海运学院 |
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