船用ME和MC主機

2023年12月13日發(作者：長隆馬戲團)

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ME 和MC主機

電控無凸輪ME大型低速柴油機目前發展迅速,世界上已經有很多ME柴油機訂單,并且許多ME柴油機已經投入運行,市場已經完全接受了職能化電控低速柴油機的概念;目前智能化低速柴油機包括了從缸徑350mm到缸徑980mm的主機;雖然對許多使用者來說,智能化低速柴油機的概念還是一個新鮮的事物,但是這個技術早就在中高速柴油機使用了,并且從九十年代初期,智能化技術已經在低速柴油機上引進試驗使用,并且獲得了成功;

同傳統MC主機相比,ME主機新技術主要有以下特點：

? 在所有主機負荷點都可以改善燃油經濟性;

? 滿足現在及至將來排放要求更加靈活;

? 主機平衡性更好,更易于調整;

? 主機系統模塊化,ME—主機的注油器于ME主機液壓控制件一體化;

? 無煙操作;

? 能在更低的負荷下穩定運轉;

隨著ME主機控制軟件的不斷升級以及主機調整更加精確,上述 主機特點會越來越趨向完美;

其他ME主機特征還有：

? ME-C真正的無凸輪操作;ME-B主機帶有排氣凸輪

? HFO和MDO之間轉換操作靈活,

? 零件總數保持較低;如每缸只有一個NC閥;

? 氣缸控制計算機遠離高溫區域;

? 除了ME主機特性外,其他主機特征如OROS燃燒室,Slide噴油器,Nimonic排氣閥,W型排氣閥座都可以保證穩定的長檢修間隔時間以及令人滿意的氣缸狀態;

ME主機概念

ME主機概念就是由一個伺服液壓系統組成的用來促動燃油噴射和排氣閥開啟;促動器是通過一系列控制單元電子控制,并形成主機控制系統ECS;

燃油噴射是通過壓力促動泵完成,其在機械原理方面比常規的MC 系列燃油泵簡單;ME主機燃油注塞是通過由高壓控制油促動的活塞驅動, 高壓油來自電子控制比例閥并作為動力使用;同燃油噴射壓力促動器類似,電子控制排氣閥促動器是通過壓力控制油驅動,排氣閥壓力控制油是通過一個ON/OFF型控制閥或者比例控制閥供給;

液壓循環系統使用滑油作為介質;滑油通過濾器過濾后通過安裝在主機上的液壓動力供應單元提升壓力;附圖8

來自液壓動力供應單元的發出伺服油通過雙壁管供給液壓缸單元;每缸有一個供應單元;每個供應單元有一個燃油壓力促動器和一個排氣閥促動器組成;在氣缸控制單元HCU上裝有一個燃油噴射和排氣閥促動控制閥FIVA,Alpha注油器也裝在HCU上;附圖9;FIVA閥是彈力安裝設計,具有良好的減振效果;

實船經驗表明,ME技術使主機能夠獲得較低的燃油消耗FOC,缸與缸之間的平衡性更好,具有良好的加速特性和改善性的低速慢轉性能;此外,ME系列主機更加詳細的監測分析系統使操作更加簡易,主機大修時間間隔更長;ME主機技術使調整主機平均指示壓力Pi和最大爆發壓力Pmax更容易;這些功能的實現都是通過安裝在機控室里的主操作板MOP完成的;

同凸輪驅動的燃油噴射主機相比,ME技術時主機在惡劣的環境下操作轉速波動更小,更為重要的是,ME主機能為船東節省4% 的油耗;除了ME主機內在的更好的部分負荷燃油消耗外,ME技術使主機更容易保持正確的性能參數;

雙壁管密封采用新式設計,在這個設計里,密封功能和承擔管子和液壓油重力的功能被分開;密封功能通過U-杯口密封完成,而承擔重力功能由導向帶完成;此外,引入刮環來保證外部密封的可靠性能,通過外部管加壓使密封處始終有滑油潤滑;

主機驅動泵：

如果驅動泵失靈, 防波板swash plate將在正車方向被強迫加到最大容量;

1號泵由ACU1控制,2號泵由ACU2控制,3號泵由ACU3控制；

1,2,3號泵有各自的系統壓力傳感器并連到各自的可控ACU;

4,5號泵由一個二進制信號控制,正倒車都有最大容量;4號泵油ECUA控制,5號泵由ECUB控制;

所有泵有吸入壓力傳感器,如果壓力過低或者所有傳感器失靈,將啟動shutdown

功能;

HPS帶有10μm濾網的自清濾器,帶25μm濾網的備用濾器;2個電驅動高壓泵,提供175Bar壓力,啟動時使用；3個機驅動軸向活塞泵,提供給HCU250Bar高壓油;

HPS單元產生用于HCU的液壓動力,HPS 包括機驅動泵和電子驅動泵;機驅動泵是在主機運行時提供油,電驅動泵是主機在靜止時保持系統壓力;機驅動泵通過齒輪驅動或者鏈驅動連接到曲軸上,是電子控制位移可變式結構;

Main components:

;Self cleaning filter with 10-micron filter mesh.

;Redundancy filter with 25-micron filter mesh.

;Start up pumps:

High pressure pumps with supply pressure of 175 bar. Low pressure pumps for filling the exhaust valve push rod

with supply pressure of 4 bar.

Engine driven axial piston pumps supplying high pressure oil to

the Hydraulic Cylinder Unit with oil pressure up to 250 bar.

Before engine start, the hydraulic oil pressure ud in the

mechanic/hydraulic system for controlling the actuators is generated by

electrical driven start up pumps. After start the engine driven pumps will

take over the supply.

作為標準設計, HPS系統包含一系列主機驅動泵和電子驅動啟動泵;主機驅動泵是軸向活塞式泵Swash plate 型, 其流量通過一個比例閥控制;

對于新機來說,液壓油濾器濾網規格從10μm改為6μm,這樣可以延長易損件的使用壽命;

主機ECS

主機ECS由一套MPCs組成,這些MPC一般用在ACU, CCU,ECU和EICU上,從硬件看他們是相同的;一旦被連接到單獨的應用單元, MPC將根據要求的功能裝上軟件;

MOP

ME ECS目前的執行系統包括 一個帶觸摸屏的工業用PC,工程師可以通過觸摸屏完成主機命令,調整主機參數,選擇主機運行模式,并觀察控制系統的狀態;此外,系統還包括一臺用于ＭＯＰ備用的常規的船用的認可的PC;

這兩個PCs都是定制的預先裝有特定的操作系統圖像軟件;在安裝時,且在 試驗和調試前,這兩個PCs都裝有相同的應用軟件和相同的裝置規定的參數軟件;

Alpha注油器 ME主機的優點之一是帶有整體式注油器,它是使用液壓油作為注油器主活塞促動介質,這樣相對于MC主機,可以省去單獨的注油器泵站和控制系統;整體式Alpha

注油系統能提供缸套惡化活塞環 較低的磨損率,延長主機檢修時間間隔;現設計的注油器促動活塞帶有無孔加強墊片,減振器和沖程限制器;電磁閥帶有一個節流孔,可以減少液壓沖擊;為防止機艙溫度過低,氣缸滑油管帶有絕緣裝置和電加熱器;

主機進水

在熱環境下,在空冷器中能形成大量的冷凝水,為了使這些水容易泄掉,在空冷器下面布置有換向室,包括一個 水霧收集器,水可以通過一系列管子放泄掉;這個布置效果很好,但是因為進水是缸套磨損的一個原因,必須測量放泄水量;

突然大負荷變化

這種情況事當船舶離開港口和加速到全速時發生的;功率增加是通過調速器控制的,調速器有內置的扭矩和負載限制器,這個限制器可以將功率變化速度降低到推薦值;

過度潤滑

過度潤滑除了浪費滑油外,還至少有兩方面的負面效果：孔磨損這種狀態產生了“No wear no corrosion” 的氣缸狀態和在活塞側堆積很厚的碳積,這可能破壞氣缸套的油膜;電子控制的Alpha注油器可以很容易的監控滑油量;

軸承

在軸承隔層腐蝕的情況中,在系統油中檢測到過量的水;如果滑油系統被超過規定限定值%短期內%的水含量污染,腐蝕就可能發生;水含量超過1% 就可能在主機運行很短的幾天內導致嚴重的破壞; 系統油中鉛的含量曾被用來作為檢測十字頭軸承隔層腐蝕的手：

0-4ppm 鉛 ： 正常；

5-10ppm 鉛：檢查濾器和曲拐箱是否有軸承碎片,方便的時候準備檢查十字頭軸承；

〉10ppm 鉛：檢查濾器和曲拐箱是否有軸承碎片,近可能早的準備檢查十字頭軸承；

蓄壓器

氮氣充氣壓力從105BAR降至95BAR,壓力檢查時間間隔為6個月;在MiniMess閥檢查泄露情況,檢查和充壓后,安裝MiniMess帽;

燃油噴射止回閥：

ME主機壓力促動泵的升壓速度比常規的燃油泵高許多,這就意味著噴射器要受很高的沖擊,容易導致止回閥CUT-OFF 軸的破裂和損傷;在止回閥上安裝一個內置減振器可以控制/降低高壓沖擊;

排氣閥高壓管

排氣閥高壓管和保護管之間插入塑料定距塊稱之為軸護板,可以避免保護管碰到高壓管上,降低振動幅度,減少磨損痕跡;

Installation Aspects ME-C compared to MC-C

? · Overhaul height: same

? · Engine ating: same

? · Engine outline: modifications with no influence for yard

· Engine weight: a little reduced

? · Engine pipe connection: back flush from filter on engine

added, other connections are not changed ? · Gallery outline: smaller modifications

· Top bracing exhaust side: same

· Capacity of auxiliary machinery: same

· Lubrication oil system: a little modified

? · Specification and installation of governor omitted

? · Other systems: same

· Cabling: cables added for communication and network

The MC-C camshaft housing is ud as support for the Hydraulic Cylinder

Unit, and is collecting return oil from the HCU.

The oil channels connect the NC-valve, the Fuel Oil Pressure Booster, the

Exhaust Valve Actuator and the Accumulator;

No risk of oil leakage as pipe connection is avoided.

Manually operated valve for isolation of oil to the actuators in ca of

need for overhauling – running engine.

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