Alpha ACC电子注油系统在”育鲲“轮上的应用

徐加伟

(武警士官学校船艇系，浙江杭州 311400)

气缸润滑是柴油机的重要部分。柴油机的润滑对整个动力系统起着不可或缺的作用，稍有不慎，就容易酿成事故[1]。而“育鲲”轮作为高校实习船，较早使用先进的Alpha ACC电子注油系统，以改善气缸的润滑条件。

1 传统气缸注油系统

传统注油系统与新式的电子注油系统(这里主要是指Alpha ACC电子注油系统)，最大的区别就在于注油定时的控制和注油率的调节。

1.1 传统气缸注油系统原理

图1所示的是传统气缸注油系统。滑油储存在储油箱15中。注油器中柱塞8动作时，滑油由泵体下部的吸入阀7吸入，经排出阀6排入玻璃管，然后经止回阀1送至注油点。玻璃管内有一个浮动钢球，可以随着滑油的不同流量而升至不同的高度，根据钢球的高度就可以监视注油器的工作。若各钢球均位于同一高度，则表明各注油点的注油量相同[2]。

图1 传统气缸注油器的构造

1.2 传统气缸注油器的缺陷

首先是传统的气缸注油器的注油定时不精确，会导致润滑不好。注油器受凸轮轴控制和机械传动的影响，相互之间的摩擦不小，长时间下去定时有误差。

其次，气缸油有一个重要的作用就是中和酸性物质。传统注油器的气缸油供油量是一定的，气缸油中含碱物质与燃油燃烧产生的含硫物质的中和效果差，容易在气缸表面产生酸性腐蚀，破坏活塞与气缸的配合状况，影响柴油机工作。

传统气缸注油器的注油压力低，布油效果差。这主要是因为该种气缸注油器的工作是通过凸轮驱动柱塞上下运动实现的，仅当气缸内压力低于气缸油压力时，才能进行喷油[3]。

2 电子气缸注油系统

随着电子技术的不断应用，一些设备的控制也发生了改变。由于机械注油系统(主要是机械注油器)的这些缺陷，现代船舶多采用电子注油系统。

电子注油系统最显著的优点就是注油定时的准确。注油定时是基于角度编码器，通过传感器将活塞的运动位置信号送入注油控制单元。这样能够在活塞处于最适宜的位置(如当第1道活塞环通过注油孔)时向活塞环带、缸壁注气缸油。

如图2所示，该系统包括气缸油日用柜、气缸油泵站、Alpha ACC电子注油器、注油接头、各类传感器、控制箱及控制面板等。

图2 Alpha ACC电子注油系统

图3 Alpha ACC电子注油系统部分设备

从日用油柜出来的气缸油经油泵单元增压至4.0-5.0MPa，然后到达注油器的蓄压器。气缸注油系统综合接收到的曲轴转角信息、负荷信息和燃油含硫量信息，在合适的时间给注油器电磁阀发出信号供给合适的气缸油。同时注油腔处安装有单向阀，以防止高压气体进入注油腔内。

上述内容所知，Alpha ACC注油系统有无可比拟的优越性，精确程度高。但是由于一些无法避免的原因，例如电子控制的缺陷和构造的原因，该系统存在一些缺陷与不足[4]。

Alpha ACC电子注油系统的注油定时是通过电子控制的，精确迅速。但是电子元件对周围环境较为敏感，容易受到高温、高压、磁场、震动、潮湿等一系列因素的影响，可能导致其工作不正常，进而影响整个气缸润滑系统的工作状况。由于该系统在柴油机系统的重要地位，会进一步对柴油机产生不小的影响。

3 气缸注油率的探讨

气缸注油系统的一个重要参数就是气缸注油率，它的大小直接影响了气缸的润滑效果。

3.1 气缸注油率大小的影响

气缸油注油率，指单位时间单位功率注入气缸的气缸油量，单位g/(kW·h)。气缸注油率过大或过小都不好，应当保持其适当。如果气缸油注入过多，会导致活塞环表面、活塞环槽以及活塞顶部产生大量的杂质沉积。同时过多的气缸油如果落入扫气箱也是一大火灾隐患。过少的气缸油则无法保证活塞环与气缸套内壁的良好配合[5]。满足以下特征则可以认为气缸注油率较为恰当：

(1)气缸内壁无脏污，湿润；

(2)活塞环表面光泽度好，环面倒角未磨平。

3.2 气缸注油率的调节原则

Alpha ACC电子注油系统在设计的时候，气缸注油率包含了随转速、负荷和平均有效压力三种调节模式。转速控制模式适用于主机负荷小于25%的工况，负荷控制模式适用于主机负荷大于25%的工况。这里需说明的是，按照负荷控制时，该系统是根据此刻主机负荷与额定负荷的比例来调节注油频率的。

电子注油系统需要设定基本注油率，基本注油率是根据燃油含硫量来确定的。远洋船舶的燃油含硫量基本不变，因此基本注油率是确定的。在主机转速与负荷变化的情况下，控制单元MCU接收信号，准确计算出实际注油率，输出控制信号给气缸注油器的电磁阀。

一旦柴油机使用的燃油变化后，燃油含硫量需要引起重视，应当立即改变燃油含硫量所对应的气缸基本注油率。根据厂家提供的数据，气缸注油率最小值是0.6g/kWh，如果注油率低于这个值，则会对气缸的润滑产生不利影响。这是因为过小的气缸注油率下，气缸油注入的量过少，无法形成足够的润滑油膜。

如图4来表示注油率和含硫量之间的关系。其中0.6g/kWh就是临界值。

图4 注油率与含硫量关系

3.3 获取气缸注油率的方法

在实际操作中，气缸注油率可能会发生改变，这时候为了得到比较准确的气缸注油率值，需要我们进行测量、计算。主要有两种比较合适的方法。

(1)粗略计算：根据HMI面板中参数“rXXX”，其中rXXX为一整体数值，可通过参数指令获得。该值代表每分钟总的注油器冲程数。

(1)

其中，V为油器容积，ρ为气缸油密度，P为主机功率。

(2)精确计算：气缸注油系统面板中diSP菜单的Str.hi和Str.Lo参数可以用于准确计算气缸注油率。注油器总的冲程数为Str.hi和Str.Lo之和。

(2)

其中，Totstr为总的冲程数，T为时间间隔，1和2分别为两个不同时刻。

从两个计算方法来看，精确算法相对于粗略算法而言，所得到的气缸注油率有些不同。倘若经常使用的是粗略算法计算气缸注油率，在气缸注油率已经合适的情况下，那么可能会认为注油率有偏差。这就会导致管理人员错误地增加或减少气缸注油率。

3.4 基本气缸注油率的变化规律

不同时期，气缸所处的状况不同，其润滑条件、润滑要求也不尽相同[6]。譬如，开始阶段、正常使用阶段的气缸基本注油率都是不同的。这就需要管理人员能够正确区分，选择好合适的注油率。

譬如，机舱人员对主机进行吊缸后，并更换活塞环和气缸套，这就需要进行一定时间的磨合，才能使得活塞、气缸处于更好的工作状态。而在磨合期间，基本的气缸注油率就要与正常时期有所区别。调整分五个阶段逐步由大到小进行，第一阶段气缸油注油率调到200%，运行24h；第二阶段气缸油注油率调到150%，运行200h；第三阶段气缸油注油率调到120%，运行200h；第四阶段气缸油注油率调到100%，运行200h；第五阶段气缸油注油率从100%调小到正常负荷对应下的注油率，每24h调小2%。

4 电子注油系统的使用建议

气缸注油器是自动化程度很高的设备，是通过接收控制单元的信号来改变电磁阀状态。电磁阀是否到位，则是需要管理人员密切注意，可通过观察注油器的中间接线盒上的指示灯是否正常闪亮来判定。

气缸油是为了保证气缸与活塞之间的润滑，滑油的温度、压力以及清洁程度对于润滑效果非常重要，需要定期对气缸油进行检查。另外需要对气缸油系统是否泄漏定期检查，时常计算气缸油消耗量。在工作中管理人员需要特别注意的是要确保注油点进入了气缸油。即使注油器传感器的反馈信号和中间盒上的指示灯闪亮都是正常的，某(些)注油枪也可能发生堵塞，解决的方法是值班人员经常用手去摸注油管路，感受油管内的压力，否则柴油机可能发生拉缸的故障。

除此以外，管理人员在根据说明书判定故障时，还应结合实际情况。例如该系统提供的设备说明书中“在发生气缸油高温报警的时候，传感器发生故障”。这显然是欠缺的。单单就气缸油高温这一问题，所导致的原因就有4种：传感器损坏；加温单元故障；冷却单元故障；油路蒸汽管加热过强，这些都会导致高温现象。可是如果仅从传感器角度考虑的话，却不是很全面的。这就要求管理人员对说明书里的内容要谨慎对待，切实地结合工作实际。

这里要特别强调的是，气缸注油系统的一大优点是气缸注油量的精确。但是如果在实际使用中，不按照厂家推荐的注油率调节曲线，容易导致故障。一般说来，注油率调节的最佳时期是在磨合期内，在此时期内要逐步降低气缸注油率。倘若管理人员并未按照规定操作，在磨合期后一旦大幅度降低气缸注油率，会引起拉缸事故，这是因为在较大的气缸注油率下，气缸套和活塞环表面产生了机械抛光和化学抛光，润滑情况不良。对船舶主机进行吊缸，更换活塞环，在下次航行时候，这属于气缸与活塞环的磨合期，如果刚开始就使用正常的气缸注油率(在这种情况下，注油率会偏小)，那么无法形成较为合适的润滑薄膜，这时候也最容易发生过度磨损的情况。当然，仅仅更换活塞环还有一定的调节规律，如果将气缸套和活塞环同时更换，又需要我们在不同的时刻和不同的注油率情况下进行调节。这些都是管理人员需要认真地加以区分的。

在Alpha ACC气缸注油系统的管理过程中，得到的气缸注油率可能并不准确，而气缸油注入量是否合适，是需要通过扫气口检查和吊缸来判断的。如果主观地认为注油率大一些没有太大问题的话，可能最终会引起积灰等一系列问题。

因此，可以看出该系统的管理主要是围绕注油定时和注油率来展开的。而对于何时注油、注油率的多少、注油率何时调节以及如何维持系统正常运转、正常报警，这些才是管理人员需要仔细思考的。Alpha ACC气缸注油系统的管理工作是由其特征来决定的，作为管理人员要在符合一定规律的基础上，根据实际经验，科学地使用好该电子注油系统。

5 结 语

本文在对比传统注油器的基础上，全面研究了“育鲲”轮电子气缸注油系统的组成、原理以及气缸注油率的选取、系统管理。虽然该系统存在一些不足，但是从多方面来看，电子气缸注油系统明显比传统气缸注油系统优越。电子注油器的注油率调节准确，在实际使用中要特别注意注油系统的工作环境，结合柴油机工作负荷和燃油的变化情况，合理选择注油率。要加强管理人员的技术培训，提升对电子注油系统的管理水平。在工作中，一要关注电子注油系统是否正常工作，二要通过常规手段“摸、看、闻”等，通过观察扫气口和吊缸的途径，判断气缸套和活塞环的润滑是否良好，适时调整气缸注油率。只有这样才能最大限度地发挥电子注油器的优势。