图片

图片

图片

邀您入群

您可以选择进入技术交流群或船配服务群，也可以加入VIP会员享有更多权益。

导读

与传统的MC机型相比，新型ME主机在不断地追求高功率和高效率，在材料允许的前提下，设计、制造出了超长行程、爆压更高的产品。

同时，也带来了相应的负面影响，燃气在气缸里停留时间更长，高硫油燃烧所形成的硫的氧化物和水分混合形成硫酸蒸气，随着活塞下行温度逐渐降低，最终接近硫酸蒸气的露点，硫酸以液态形式附着在气缸壁，造成低温腐蚀。

尤其是在低负荷的工况下，按照额定工况设计的冷却水系统的工作参数与气缸实际工况不匹配，冷却水量多、温度低，导致气缸壁温度低，低温腐蚀更加严重。

这也是ME机型比MC机型缸套低温腐蚀严重的原因之一。

为减少低温腐蚀，设计者采用在原MC机型冷却水系统的基础上附加一套系统，即Load Dependent Cylinder Liner(简称LDCL)系统，也是目前MAN B&W新型的G型和S型ME主机采用的主流冷却水系统。

设计者将缸套冷却水的温度控制设计在主机的控制系统软件里，由主机控制系统根据主机的不同负荷将缸套冷却水自动调整到适合的温度以减少低温腐蚀。

一、LDCL作用方式和系统组成

LDCL系统的作用方式是将部分冷却缸套的冷却水再循环来升高缸套冷却水的温度，在主机使用高硫燃油时，减轻缸套内壁的低温腐蚀。

图片

图1 LDCL系统图

如图1所示，系统由LDCL循环水泵(简称LDCL泵)、三通阀、冷却水控制单元(CWCU)和高温淡水温度控制阀等设备组成，缸套水与缸盖的冷却水进出口是独立的总管，高温淡水进机总管“2(A)”、缸盖水进机总管“I(AB)”和缸套水出口总管“3(B)”通过气动三通阀连接起来。

LDCL泵进口吸入主冷却水和部分已流经缸套的冷却水(被缸套加热过的冷却水，俗称沸水)，再次冷却缸套，完成再循环，进而提高冷却水温度，即循环回路中的水通过从缸套中吸收能量来加热。

温度控制由CWCU完成,核心部分是一块MPC板，通过分析整理探测到的主机转速、高温淡水进机温度、缸套冷却水出口温度、缸盖冷却水出口温度、LDCL循环泵进出口压力以及主机的负荷等信息，输出两路控制信号。

一路控制信号用于改变三通阀开度(显示缸套水出口到缸盖水进机总管之间的开度)，控制并保持缸套水出口温度在设定值;

另一路控制信号输出到高温淡水温度控制器，分析并计算出口温度所对应的主机冷却水入口温度并提供设定值，温度控制器给高温淡水温度控制阀一个开度信号（高温淡水冷却器旁通阀的开度)，通过调节进口水温保持缸盖冷却水出口温度在85°C。

冷却水温度和主机负荷的关系，如图⒉所示。

图片

图2 温度和负荷关系线图

TT-8414为缸套水出口温度随负荷变化折线，低负荷设计为120℃，随着负荷逐渐变大温度逐渐降低;

TT-8413为直线，表明排气阀和缸盖水出口温度不随负荷变化，保持在85℃不变;

TT-8407为高温淡水进机温度随负荷变化,随着主机负荷升高温度不断降低。

当主机运行时，LDCL循环水泵自动启动，三通阀慢慢关闭3(B)-1(AB)通道,打开2(A)-1(AB)通道。

此时，排气阀缸盖冷却水循环与缸套水循环基本分开，缸套水循环经过LDCL循环水泵直接通过单向阀形成一个封闭的循环。

当主机运行在50％负荷以下时，保持缸套水出口温度为120℃。

当三通阀开度为0时，缸套水经循环泵形成一个单独的循环，随着主机热负荷的增加，三通阀开度由0逐渐增大。

缸套冷却水出口的一部分经三通阀排出到缸盖排气阀冷却水循环中，达到降温的目的。

如果主机负荷不断增加并超过50％，CWCU检测到后，开始按照设计的LDCL温度与负荷曲线逐渐减小设定温度。当主机负荷达到70％时，设定温度减小到115℃，三通阀3(B)-1(AB)的开度逐渐增大，降低缸套水出口温度。

二、LDOL系统的操作与安保

LDCL系统，可以在MOP上操作，MOP上可选自动和手动模式(AUTO／MANUAL)，如图3所示。

图片

图3 LDCL控制界面

正常情况下MOP上LDCL状态应为“自动(Automatic)”模式。

在自动模式下，LDCL系统的启停受两种信号控制。

一是主机启动和停车时LDCL系统启停，主机启动指令发出后LDCL泵随即启动运转，冷却水控制单元(CWCU)按程序执行对三通阀的调节，直至温度达到并保持在设定值。

在主机运转过程中发出停车指令时（RPM 降至最低转速时)，冷却水控制单元（CWCU）执行自动冷却程序，三通阀开度再次调节。

此时，LDCL泵不会立即停止，而是等到循环系统水温度降至设定值后才停止;

二是主机所使用的燃油硫分的高低可以控制LDCL泵的启停，使用低硫燃油时，并不需要较高的缸套冷却水温度。

此时，LDCL泵停止，使用高硫燃油时则LDCL泵运转。

如果需要手动停止 LDCL 泵，在 MOP上选择LDCL界面，点击LDCL State按钮即可。

LDCL系统的安保在传统MC机型冷却水系统保护功能的基础上增加了部分监测报警功能，更加完善了对主机冷却水系统的监控和检测，从而更好地保护主机，让轮机管理人员能够更加方便快捷地判断故障。

图片

图4 冷却水系统报警

主要警报和保护功能，如图4所示，包括多个方面，高温淡水进机低压保护(<0.35 bar，主机SLOW DOWN);

缸套冷却水低压保护(<0.1 bar，主机 SHUT DOWN);

气缸盖冷却水进出口压差警报(<400 mbar报警，<100mbar主机 SLOW DOWN);

缸套水进出口压差警报（<300 mbar报警，<100 mbar主机 SLOW DOWN);

缸套水出口温度警报(<125 ℃报警，<130℃主机 SLOW DOWN);

气缸盖冷却水出口温度警报（<90 ℃报警，<95 ℃主机 SLOwDOWN);

缸套冷却水出口压力警报（只发出警报，不影响主机运行);

高温淡水进机低温警报(<62℃报警，不影响主机运行)。

三、LDGL 系统常见故障及解决措施

1、三通阀故障

三通阀故障主要表现为IP Positioner 故障和反馈机构故障，当冷却水控制单元(CWCU)检测到三通阀故障后,输出一个指令,让LDCL循环泵停止运行。

首先，确认控制空气压力是否正常，空气管是否泄漏。

若气源正常，则说明IP Positioner自身有问题。

船舶若不能停车，只能采取停止LDCL 系统模式。

当可以停车时，按照说明书给出的步骤初始化IP Positioner，通常可以解决问题。

若问题仍然存在，则只能更换新的IPPositioner。

新IPPositioner必须进行参数设定和初始化，这就需要检查并记录原IP Positioner中的一些参数。

由于船舶的振动，反馈杆的锁紧螺钉会产生振松或掉落的情况，当系统检测到三通阀实际开度与设定开度的偏差超过20%时会报警，LDCL循环泵停止工作。

此时，可将泵和IP Positioner都转到手动模式，手动转动反馈杆，当IP Positioner 显示屏的开度与设定开度吻合时，装复反馈螺钉并固定。

2、 LDCL泵故障

当LDCL泵出现问题停止时，系统自身依靠主冷却水泵压力经过旁通管路和旁通阀（单向阀）就可以直接旁通LDCL泵，只要保证三通阀（3-WayMixing Valve）正常，受控在100%位置，即图1中3(B)-1(AB)，冷却水经缸套后直接进入缸盖即可。

此时,主机冷却水系统就是按原MC机型冷却形式运行。待泵停止后，关闭进出口阀，即可对泵浦进行维修保养。

在航行中,停止 LDCL系统的操作方式有3种方式。

1)在MOP上(Engine>Process information>LDCL）界面，点击LDCL State，在界面左下方出现start 和 stop按钮，点击stop，此时冷却水控制系统(CWCU)执行停止LDCL泵程序,即控制三通阀3-Way Mixing Valve)从原来位置调节到100％(系统图中3B—1AB)后，泵停止运转。

在此过程中，三通阀(3-Way Mixing Valve)是缓慢调节的，避免了原来缸套循环冷却的沸水快速进入整个冷却水系统，整个过程被推迟到20～30 mill左右；

2)在MOP上(Auxiliary>Cylinder Lubrication>)界面，点击S％按钮，界面下方出现调节按钮，调节按钮将S％数值调节到0.5以下数值，点击确认后，冷却水控制系统(CWCU)执行停止LDCL泵程序。

此时，停泵程序和第1种方式相同。

此方式受

限于MOP的版本(可以通过MAN技术通函查找核对，也可以在MOP上通过实际操作验证)，同时要注意S％小于0.5后，气缸注油会按最低注油率运行，可以适当调大气缸油最低注油率；

3)在应急情况下，如果主机冷却水控制系统对3-Way Mixing Valve(三通阀)控制失效时，必须到三通阀现场手动泄放控制空气，使该阀调节在100％位置(系统图中3B-1AB)。

此种方式无法进行缓慢调节，会使原来缸套循环冷却的沸水快速进入整个冷却水系统，可能会对主机冷却系统其他附件造成影响或破坏。

如非必要，尽量避免此操作。

无论选择何种方式，如长时间停止LDCL系统，需考虑适当增大气缸油注油率以减少低温腐蚀。

LDCL系统停止时，建议立即或不迟于两周内将气缸油注油率增加0.05g/kWh。

另外，个人建议，在主机运转中停止LDCL系统时，需注意主机冷却水系统各压力变化，尤其JCW across cyl．Liner和JCW across cyl．Cover，在LDCL泵停止瞬间，可能导致该警报触发，使主机SLOW DOWN。

四、结束语

在船舶机舱管理中，对主机缸套冷却水的管理相当重要。

温度控制得好坏直接影响主机的性能和使用寿命，温度太高会导致热应力大，温度太低会造成低温腐蚀严重，均不利于主机的使用和保养。

因此，对LDCL系统的日常管理及正确操作尤为重要。

平时应加强对设备的监控，及早发现问题并预防，备有充足的备件。

在航行中，不停主机对LDCL系统进行维修保养(常见的故障，如泵浦轴封漏水、马达保养等)时，只需按程序停止LDCL系统即可，从而避免出现停航、停租等系列问题。

参考文献

[1]MAN Service Letter SL2020—692／KAMO

[2]MANB&WG80MEC9DesignSpecification：4209092—5

图片

原创作者系：

香港明华公司    许春阳

图片

·END·

图片