摘要：介绍传统机械式和新型的气缸注油器的工作原理，分析传统气缸注油器润滑管理方法以及新型气缸注油系统的管理和使用建议，指出两者之间的差异和使用新型气缸注油润滑系统的实际应用价值，为船舶柴油机的气缸润滑管理工作提供参考。
关键词：船舶柴油机 气缸润滑 气缸注油器 新型气缸注油 润滑系统
引言
影响柴油机正常工作的因素有很多，其中气缸润滑就是重要的影响因素之一。因此气缸润滑方面的管理是船舶柴油机管理中重要的工作内容。根据相关资料的统计分析：润滑不良、过负荷等14种原因所发生的645次故障中，润滑不良达166次，约占26%，润滑方法不当达92次，占14%，如果船舶柴油机的气缸润滑不良就会导致拉缸等故障。
正确地使用和调整气缸油注油器，科学地选取合适气缸注油率，做好气缸的润滑管理能够减少活塞环和缸套的磨损，保持气缸良好的工作状况，减少船舶柴油机故障的发生，也能合理节油。如何改善气缸润滑，成了柴油机设计者、制造者和管理者共同关注和研究的课题。MAN B W柴油机Alpha气缸油注油器电控共轨系统，是经过多年研究开发成功的新型气缸油润滑系统。近年来，该系统已被新建造船舶陆续选用，它显著的优点就是改善了气缸的润滑条件，降低了气缸油的消耗量和气缸的磨损。
1.传统气缸注油器润滑管理
1.1传统机械式气缸注油器
传统机械式注油设备由注油器和注油接头组成。每个注油器由多个柱塞式油泵单元组成，由曲轴带动的凸轮轴驱动，各油泵单元分别将滑油供给各缸的注油点，注油量随转速变化改变(与速度成正比控制)。气缸注油率一般按照柴油机标定功率来确定，但实际使用中柴油机并不在此功率下运行。
机械式注油系统由于其结构简单、可靠，在早期建造的船舶大型低速柴油机中得以广泛使用。但因为其本身的构造也就存在一些不可避免的缺陷：
(1)注油压力低：机械式注油器的注油压力由柱塞活动过程提供，而柱塞行程和凸轮转速是有限的，因此只有当气缸中的气体压力低于输油管中的油压时，气缸油才注入气缸壁上的布油槽中；注油压力低于0.2MPa时，气缸油便不能很好的雾化，从而不能良好布油；
(2)注油不够精确，定时有误差：注油器受凸轮轴控制和机械传动的约束，存在摩擦大、精度低的特性，很难保证准时注油；
(3)注油率与含硫量、负荷等不直接发生联系，无法控制最佳的注油率：燃油的含硫量与滑油的注油率有着密切的关系，如不能对含硫量、负荷做出准确及时的反馈，将会加重活塞环和气缸套的磨损；
(4)注油过程中容易出现波动或间断，特别在低速时，供油严重不足使润滑更加困难。轮机值班员会通过加大注油量来保证有效的润滑。这就使得油量的实际消耗远大于最佳注油量，这不但会造成气缸油的大量浪费，而且还会在缸内形成结碳，形成进一步加剧气缸磨损的恶性循环。
1.2传统机械式气缸注油器的气缸润滑管理
1.2.1一般根据经常使用燃油的硫分来选择气缸油的总碱值和根据船舶柴油机制造厂家的推荐使用某一种总碱值的气缸油不变，而无法根据每次加装燃油的硫分不同选用不同总碱值的气缸油。但在长期使用低硫分燃油时应视情况改用低总碱值的气缸油，不然在缸内可能形成由过量碱性添加剂形成的大量灰白色沉淀物会加剧气缸磨损。
1.2.2注油率应根据厂家推荐的注油率、气缸和活塞环的状态并结合主机的转速、负荷、机型、扫气方式、冲径比以及燃油硫分含量、缸套磨损率的大小、拆检周期等多种因素来确定。不同的机型甚至相同的机型在不同的工况下注油率都各不相同。最佳注油率应根据轮机员的实际管理来调定。当缸内表面湿润干净，首环有些干燥，第二环半干半湿，其余环湿润，活塞环在环槽内活动灵活，环外圆表面光亮时为最佳注油率，注油量正好能够确保气缸无明显的磨损。如果过多，不但浪费，还会使得过量的气缸油燃烧氧化，生成物积碳，污染缸套和活塞环(槽)而加剧磨损，或活塞环卡阻导致气缸密封不良而窜气，甚至会使扫气箱脏污导致着火；如果注油率过少，则难以形成完整的油膜使得活塞环与缸套的磨损加剧、漏气增多，甚至会导致拉缸事故。因此应特别要注意定期地通过气口检查活塞环(槽)的清洁和干湿等状况来判断注油率是否合适。
1.2.3当柴油机处于连续低负荷运转或变工况机动航行时，应适当手动调节增加注油率。因为在大型船舶柴油机中，柴油机的转速可在一定的范围内调节，柴油机的负荷与转速成三次方关系，转速与注油率成一次方关系。因此当负荷降低时，实际转速会相应的上升，使得气缸的注油率下降过快；而在超低负荷时，气缸的注油率也会过低使得柴油机不能正常运行。应当指出，当柴油机处于连续低负荷运转的特殊情况下，注油率绝不能低于该机标定注油率的40%。
1.2.4运转中应注意观察注油器油位，观察每个油管的泵油情况；保证正常的排烟温度，以免破坏气缸油膜；启动柴油机前应用手动泵注油器对气缸预润滑；保持注油器中的滑油温度在45-50℃；不同品种的气缸油未经试验不能任意混兑使用。
2.新型气缸油注油系统
2.1阿尔法注油系统(Alpha ACC)
Alpha Adaptive Cylinder oil Control简称Alpha ACC或阿尔法气缸油注油器电控共轨系统，是根据气缸油消耗量与燃油的含硫量、柴油机的负荷成正比的原理并且通过检测扫气室残油作为反馈来调节控制最佳的注油率。
Alpha ACC工作原理主要由高压泵站、Alpha注油器、主控制单元、人工控制面板(HM1)、负荷传送器、曲柄角度检测装置、测速装置等组成。高压泵站一般有两台高压泵，其中一台为备用泵。从日用油柜出来的气缸油经高压泵站增压至4-5MPa，然后通过共轨油管输送至注油器。每个注油器带有蓄压器，蓄压器起到稳压的作用。注油器根据主控制单元(MCU)命令而动作，该主控制单元接受来自曲轴转角信号、负荷传送器的主机负荷信号以及燃油的含硫量等数字信号，经过计算后给出注油定时和注油量，控制注油器的电磁阀以合适的启闭实现各个气缸的气缸油注入。注油量由主控制单元动态控制，在综合考虑了柴油机的负荷、燃油的含硫量、转速后确定出最佳供油率。注油器的每次喷油量是恒量控制，但特定的喷油率是由喷油频率来实现，而注油器的喷油频率是根据柴油机实际负荷比例控制，当然可以是负荷控制方式，也可以是转速控制方式。我们也可根据需要依据柴油机的工况在人工控制面板上自动或手动调节注油量，人工面板可以独立调整单缸的气缸油喷油率。系统正常情况下是由主控制单元控制工作，如果系统检测到故障在集控室发出报警，具体的报警内容可在人工控制面板上显示出来。如果主控制单元发生故障，那么备用控制单元(BCU)就自动投入工作，在人工控制面板上显示出来，并发出报警，备用控制单元可依据任何的时间和速度方式进行控制，注油的频率可在面板调整，通常的设定为基本注油率的50%。当主控制单元和备用控制单元都发生故障，那么将发出自动减速信号到柴油机的安全系统。
2.2阿尔法注油系统的管理和使用建议
Alpha ACC注油器系统不象传统的注油器在各注油管上设有气缸油流上下移动的指示钢珠，它的监测传感器仅仅是检测动力活塞是否移动过，不能真正检测到气缸套每个注油枪是否真正注油。若某个注油孔被堵塞而未注油，该点附近活塞环与缸套干摩擦就会发生拉缺事故，所以应从以下几个方面加强检查：
(1)观察注油器中间盒上的指示灯闪亮情况(每十个冲程一次)和探摸注油管有脉动，说明注油器正常工作。但这种指示并不能完全确定该气缸的所有注油点都有气缸油注进。当某(些)注油枪堵塞，气缸油不进入气缸，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，所以不能及时发现就会有拉缸的危险。这就需要值班轮机人员，经常用手探摸各缸注油管，感受注油器喷射的压力震动情况。若有疑问，断开气缸套气缸油进口管的接头，观察油量，确认其气缸注油是否真正有效；
(2)经常检查缸套内表面：经常不失时机地通过扫气箱检查各气缸套内表面，了解注油情况；
(3)准确测取气缸油的每日耗量，若耗量突然减小较多，可能某注油枪堵塞；
(4)使用非接触式红外线检测仪：用非接触式红外线测温仪能够检测到工作温度不正常的注油枪和缸套外表面。因为注油枪堵塞，枪体没有气缸油流过时的冷却作用，温度会比正常注射的枪体温度高一点；而且由于没有润滑，该缸套表面温度也相对高。
使用Alpha注油器系统还要定期根据使用说明书检查主机气缸油注油定时，保证当第一道活塞环上行到气缸套注油孔时注进气缸油。这样才能以最省的油耗量达到最佳的润滑效果。还有，一般根据厂家推荐的注油率，并综合考虑活塞环的状态、缸套磨损率以及主机部件的拆检周期来确定最适宜的注油率。对于首次安装Alpha ACC注油器的船舶，应及时和经常地检查活塞环和气缸壁，观察气缸油注油量是否合适。
使用Alpha ACC注油器系统还应根据使用说明做好系统的维护保养，一般的维护保养有：
a.日常保养：随时观察设在电子注油器电磁阀头中的红色指示以及机间盒上反示的闪亮，判断注油器是否正常供油；随时检查油压(4-5MPa)、油温(30-60℃)；随时检查管系有否泄漏；随时检查每个注油器中间接线盒上的反馈指示灯是否正常闪亮(停车时，按下人机界面(HMI)上的 PRELUB 按钮；每天计算气缸油的消耗量和扫气箱的放残量，发现异常及时查找原因并消除；
b.每月换用备用泵，清洁、检查注油器滤器；
c.每季度检查活塞环和气缸壁，观察气缸油注油量是否合适；把发动机NO.1缸转到上死点位置，检查编码器接线盒上的指示灯(亮)；检查转速采样传感器与感应件间的间隙；检查各紧固件固定良好；
d.每半年收紧各控制箱、接线盒内的接线头。
3.阿尔法注油系统与传统机械式气缸注油器的比较
3.1传统气缸油的供油压力低，气缸油注入缸套后是沿着缸套上的布油槽流动，再经活塞环带动而布油。它在缸套周向分布很难均匀。并在缸内背压的作用下，大部分气缸油都是在活塞环上行越过注油孔时注入，这样一来，注入的一部分油量就被活塞环刮入扫气箱。Alpha气缸注油系统的注油是在活塞压缩冲程时，将气缸油喷布在活塞环上，利于油膜分布均匀。
3.2Alpha气缸注油系统为了配合最大面积地喷布气缸油，缸套上取消了为配合喷油方向的切槽。
3.3Alpha气缸注油系统在柴油机结构上也取消链条传动的各缸机械注油器，既节省了空间，也实现了先进智能(共轨)电子控制系统，能够更好地控制注油时刻和注油量，从而达到最佳的注油。
3.4Alpha气缸注油系统设立了高压供油单元和控制单元，注油压力从原来的2-3Bar(0.2-0.3MPa)提高到40-50Bar(4.0-5.0MPa)，能够保证气缸油均匀分布和润滑良好。
3.5Alpha气缸注油系统能使气缸油耗油率降到0.5-0.8g/bhph。实践表明：使用该注油系统后，气缸油的消耗量会明显降低，尤其是大功率柴油机，如在MAN2B W12K90MC上作过具体实践比较，采用机械注油器时，典型注油率为1.2g/bhph，基本注油率为0.9/gbhph(与速度成正比控制)，而采用Alpha气缸油注油器系统其典型注油率为0.8g/bhph，基本注油率为0.5~0.8g/bhph，平均有效压力成正比控制，一年可以节省大量的成本，效益可观。
3.6使用Alpha气缸注油系统，耗油率的降低直接减少了活塞结碳，减少了缸套与活塞的磨损，这样可延长维修保养周期，提高了柴油机寿命。
4.结论
轮机员做好船舶柴油机的气缸润滑管理工作，能够减少活塞环和缸套的磨损，保持气缸良好的工作状况，减少船舶柴油机故障的发生。在保持气缸正常磨损和机器工况良好的条件下，如果能够积极减少气缸油的消耗量就能够节约成本。良好的气缸润滑管理和以Alpha ACC为代表的新型气缸注油系统的应用都能够有效地减少气缸油的消耗量并保持气缸正常磨损和机器良好工况。Alpha ACC新型气缸注油系统显著的优点是能较大幅度降低气缸油消耗量，并有可靠的软件支持，系统工作配套、稳定性能优越；Alpha ACC新型气缸注油系统近年来被新建造船舶陆续选用和一些现有船舶进行改造后使用，都证明了能够产生很好的经济效益。