彭光明，聞長生

(中交上海航道局中港疏浚有限公司，上海 200120）

1 改造背景

航浚4006輪為我司1975年在日本三菱下關(guān)船廠建造的自航耙吸挖泥船，采用雙機雙槳驅(qū)動，主機制造商：日本神戶株式會社，型號：6UET 45/80D×2臺，增壓器型號：三菱MET350×4臺，因原增壓器已經(jīng)使用超過42年，設(shè)備老舊，使得主機存在燃燒工況差，燃油消耗大，增壓器主要的維修備件停產(chǎn)等弊端。航浚4006輪雖然船齡超過42年，但是該船整體設(shè)備狀況較好，因吃水小工程適應(yīng)性強，公司為了更好地發(fā)揮該船舶的效率，正常執(zhí)行增壓器的維護保養(yǎng)，提出了是否可以通過對主機4臺增壓器進行重新選型和改造，從而快速提高該船的整體經(jīng)濟效益的設(shè)想。

2 計算、分析和選型

根據(jù)航浚4006輪主機相關(guān)的技術(shù)參數(shù)（表1），進行相關(guān)的計算和分析。

主要的計算結(jié)果如表2。

運用計算結(jié)果和市場上在用的成熟增壓器產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)進行匹配和選型，并考慮到改造的成本因素，其中ABB公司的VTR321增壓器更符合我們的綜合要求。根據(jù)匹配結(jié)果:航浚4006輪主機（型號：6UET45/80D）選用VTR321增壓器（規(guī)格：F6T26．2DH2CH120)在轉(zhuǎn)速182r/min時，增壓器的總效率可以提高到60%左右,排溫在原增壓器的基礎(chǔ)上可以下降15℃左右，掃氣壓力能提高到0．175bar以上。

對在用的老舊增壓器進行整體換新，這是目前國內(nèi)外普遍采用的一種方式，分析其更換的目的主要有三點。

表1 主機相關(guān)的技術(shù)參數(shù)表

（1）以新型的高效率增壓器替代舊型增壓器并配之以調(diào)整噴油定時，提高低轉(zhuǎn)速下的增壓壓力，最大燃燒壓力和柴油機的平均有效壓力，改變增壓器的配機點（向低轉(zhuǎn)速工況下移動）等各項措施，從而大幅度的降低燃油消耗率（可達14g/kW·h)和船舶運行的燃油費用。

（2）以信譽卓越、售后服務(wù)優(yōu)良和價格適中的增壓器產(chǎn)品替代在這方面沒有優(yōu)勢的增壓器，從而保證船舶正常運行，并且提高運行的綜合經(jīng)濟效益。

表2 主機相關(guān)的技術(shù)參數(shù)計算結(jié)果表

（3）改善柴油機在部分負荷下以及啟動和加速時的性能。

有專家認(rèn)為，只要符合上述三個目標(biāo)中的第一或第二個目標(biāo)要求，就可以做出增壓器換新的決斷，以VTR321增壓器更換MET350增壓器的做法，首先是以第二個目標(biāo)為決斷依據(jù)的，但同時第一和第三個目標(biāo)也得到了改善。

3 改造前后實際效果對比

首先，在增壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計和維護修理方面，VTR321增壓器的渦輪和壓氣機的布置，沿用可靠性高的外支撐轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與MET350的內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)相比，最大的特點是可使用滾動軸承和自供潤滑的方式，從而在增壓器的運行可靠性、工作特性、維護保養(yǎng)、修理時的備件供應(yīng)、維護修理費用等方面給VTR321增壓器帶來了具有決定性的優(yōu)點。

（1）VTR321增壓器采用外支承的結(jié)構(gòu)后，對軸承的觀察、檢查、拆裝和更換帶來了很大的方便，在不拆卸轉(zhuǎn)子和聯(lián)接管的情況下，從壓氣機和渦輪端可方便地拆卸軸承。MET350增壓器采用內(nèi)支承滑動軸承拆卸時，必須先拆卸壓氣機葉輪和轉(zhuǎn)子軸，這個缺點對大型增壓器維修帶來了較大的困難度。

（2）VTR321增壓器的外支承結(jié)構(gòu)便于軸承潤滑油的冷卻，壓氣機端的潤滑油由壓氣機吸入的新鮮空氣直接冷卻，渦輪端的潤滑油則用水管冷卻，所以軸承工作溫度低，所需的潤滑油也少；MET350增壓器的內(nèi)支承軸承位于無水冷卻的高溫渦輪進氣渦殼和壓氣機葉輪之間，潤滑油受到大量的輻射熱和渦輪轉(zhuǎn)子傳入的熱量，工作條件惡劣，不得不加一套冷卻循環(huán)系統(tǒng)，另外內(nèi)支承結(jié)構(gòu)對氣封和油封布置也較困難，降低了密封的可靠性。

（3）VTR321增壓器采用滾動軸承，轉(zhuǎn)動時摩擦損失小，尤其在低轉(zhuǎn)速時更為明顯，因此，柴油機在啟動、低負荷時的加速性能將得到明顯改善。

（4）VTR321增壓器自帶離心式圓盤潤滑油泵及油池，實現(xiàn)自供潤滑方式，柴油機運行中不必擔(dān)心斷油而引起增壓器軸承支承面的燒壞和表面金屬剝落；MET350增壓器的滑動軸承采用外部潤滑方式，潤滑油來自柴油機的滑油系統(tǒng)，且需仔細過濾。此外，在柴油機的運行操作中，帶來許多麻煩，啟動時必須先向軸承供油，停車后，需繼續(xù)向軸承供油，否則從渦輪轉(zhuǎn)子傳入渦輪端軸承的熱量將使軸承中的潤滑油過熱，造成積碳。

（5）VTR321增壓器采用滾動軸承，軸承座上安裝有彈性減震片以吸收轉(zhuǎn)子的震動能量，有利于延長軸承的工作壽命，并使增壓器運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。此外采用了潤滑油雜質(zhì)離心分離器，以保證滾動軸承對潤滑油清潔度的較高要求。

（6）VTR321增壓器采用了水冷渦殼，減少了熱輻射，有利于降低機艙溫度，改善船員工作條件；MET350增壓器采用非冷卻的渦輪蝸殼，增加了熱輻射。

（7）VTR321增壓器配件生產(chǎn)已經(jīng)系列化、專業(yè)化和國產(chǎn)化，價格較低；MET350增壓器的配件（軸承、氣封、油封、轉(zhuǎn)子、蝸殼等）供應(yīng)困難，該種型式增壓器國內(nèi)無專業(yè)生產(chǎn)廠，少量甚至單個配件來樣訂貨時往往不接受，即使接受，也供應(yīng)周期長，價格貴，無法滿足檢修要求。

（8）VTR增壓器在國內(nèi)外均有素質(zhì)良好的維修服務(wù)網(wǎng)點，對用戶十分方便；多數(shù)維修人員對MET增壓器的結(jié)構(gòu)不熟悉，加上轉(zhuǎn)子內(nèi)支承結(jié)構(gòu)的拆檢工作量大，維修費用大。

（9）VTR321增壓器渦輪壓氣機綜合絕熱效率達0．61，它采用了按20世紀(jì)80年代中期新研制4系列增壓器的F型改進型壓氣葉輪。在壓氣機特性圖上喘振線平坦，與柴油機的配合運行線與壓氣機喘振線平行。因此，在柴油機全負荷和部分負荷時壓氣機均能在高效工作區(qū)，根據(jù)一般統(tǒng)計，僅就增壓器效率的提高一項措施的結(jié)果可對二沖程柴油機降低燃油消耗率1～3g/kW·h。所以改用VTR321增壓器后，對降低船舶營運的燃油費用也帶來好處。

另外，我們通過航浚4006輪在黃驊港航道維護疏浚工程施工過程中采集的數(shù)據(jù)進行比對，采集數(shù)據(jù)如表3和表4。

通過改造前后采集數(shù)據(jù)對比，我們發(fā)現(xiàn)主要有以下幾點變化：

（1）主機高負荷時掃氣壓力明顯上升，供氣更加充分，從而有利于柴油機的燃燒，氣缸排氣溫度有所下降，煙色明顯好轉(zhuǎn)，主機熱工工況比改造前有很大改善。

（2）主機重載航行時在用轉(zhuǎn)速比改造前有所提高，爆炸壓力提高明顯，主機的功率能夠更好地發(fā)揮出來。

（3）重載航行時船速比改造前有所提高，從而縮短了船舶的挖泥周期，提高了船舶的經(jīng)濟效益。

表3 主機主要運行參數(shù)（改造前）

表4 主機主要運行參數(shù)（改造后）

4 結(jié)語

通過對航浚4006輪主機增壓器的改造，改善了主機的燃燒工況，使得主機的功率能更好地發(fā)揮出來，縮短了疏浚船舶挖泥周期，提高了船舶施工的經(jīng)濟效益；同時新增壓器的維護管理更加方便，備件供應(yīng)更加便捷，維修服務(wù)更加成熟，維修成本更加便宜。改造后，新增壓器在實際應(yīng)用中，達到了公司預(yù)想的各項要求，實現(xiàn)了通過有限的投入快速提高船舶的整體經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]KOBE HATSUDOKI CO．,LTD．主 機 說 明 書 [UE DIESEL ENGINE INSTRUCTION BOOK]．1975．5,32-36．

[2]MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES,LTD．增壓器說明書[INSTRUCTION BOOK FOR MITSUBISHI EXHAUST GAS TURBOCHARGER]．1975．

[3]中國船舶工業(yè)總公司四川江津增壓器廠． VTR渦輪增壓器維修保養(yǎng)說明書．1977．