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摘要：近年来航海保障中心所属船舶数量不断增多，康明斯船用柴油机作为船舶主机和发电机组的原动机也大量引入到海巡船上使用。本文以自身使用和管理康明斯船用柴油机的工作经验为基础，介绍其工作特点，分析康明斯船用柴油机的缺点，总结使用过程中出现的问题，并提出解决对策。
Abstract： In recent years， the number of ships belonging to the Maritime Security Center has been increasing， and Cummins marine diesel engines have also been introduced to marine cruise ships in large numbers as the prime mover of the ship's main engine and generator set. Based on the working experience of using and managing Cummins marine diesel engine， this article introduces its work characteristics， analyzes the shortcomings of Cummins marine diesel engine， summarizes the problems that arise in the course of use， and proposes solutions.
關键词：康明斯;柴油机;特点;问题;对策
Key words： cummins;diesel engine;characteristics;problems;countermeasures
中图分类号：U664.121.3 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）17-0144-02
0 引言
随着我国海洋强国战略的实施和辖区海洋港口经济的快速发展，港口航标数量大幅度提高。为满足航标巡检维护的需要，航标船艇数量也随之增加。康明斯船用柴油机作为船舶主机和发电机组的原动机大量引入到海巡船上来使用。船舶柴油机作为船舶的心脏，其重要性不言而喻。下面结合本人实际工作来分析康明斯船用柴油机在航巡船使用过程中出现的问题及对策。
1 康明斯船用柴油机的特点
康明斯（Cummins）公司是目前世界上独立的柴油机制造商巨头。康明斯船用柴油机具有强度合理、结构简单、高效节能、工作可靠、低排放、易管理维护等优点。康明斯船用柴油机采取几种零件组合在一起的设计，减少了零件数量，增加了零件的通用性，省去了不少复杂零件（如图1-图3所示）。柴油机采用了独特的PT燃油系统、电子调速系统、增压中冷吸气形式。PT燃油系统中的PT是压力（Pressure）、时间（Time）的英语首写字母，根据柴油机的供油量与供油压力、流过时间、流过截面积成正比的原理，通过调节供油压力来达到调节供油量的目的，以满足不同负荷的要求的同时能大幅降低HC、CO、NOX的排放量。
2 康明斯船用柴油机在使用过程中易出现的问题及对策
2.1 新造船舶上的柴油机管理 一条新造船舶在完成交接后由于人员配置不到位或者船舶证书不齐全等各种原因而一直未投入使用，这会对机器设备造成很大损失。因为柴油机在完成交付后使用之日起的6个月是产品保修期。在保修期内柴油机出现的故障由康明斯制造商免费维修，因此船舶应尽早投入使用进行磨合，使柴油机早日进入正常使用状态。
在初次使用和管理新柴油机时应仔细阅读使用说明书，严格按说明书使用和操作，尤其是保证做好新车的磨合。康明斯船用柴油机使用寿命、工作可靠性及经济性在一定程度上取决于柴油机使用初期磨合的好坏。使用新柴油机时必须按照规定进行100h的磨合。磨合期要求切勿超负荷和超速运行，磨合期每工作10h应检查一次曲轴箱的油平面。磨合是延长柴油机使用寿命的重要起点，磨合期结束后应对新柴油机进行维护保养。
2.2 正确启动和停机 为保护船用康明斯柴油机启动过程中增压器，在油压表显示怠速油压前不要增加节气门，柴油机转速不宜高于1000r/min。柴油机启动后，尤其在冬季，应怠速运转3～5分钟，待机油压应达到0.25MPa以上。增压器位于柴油发动机的顶部。如果增压器在柴油机启动后立即开始高速运转，机油压力不会及时增加给增压器供油，造成增压器耗尽机油，损坏整个增压器。压板只有水温高于75℃，油温高于80℃时才能进入满负荷运行，否则容易造成增压器浮轴承和密封圈因缺油而过早损坏。柴油机必须在怠速3～5分钟后才能熄火，然后在增压器转速和温度下降后再熄火。由于船舶在高速航行时，柴油发动机和增压器的转速都很高，熄火后，油泵立即停止工作，油停止循环。增压器的转子由于惯性仍在高速旋转，转子轴和轴承是半干的。摩擦惯性运动状态导致轴承和密封圈过早磨损。因为柴油机熄火后，冷却水不再循环，被加热部件的热量不能被冷却水带走，温度还会继续升高，造成局部过热，对涡轮增压器等某些部件造成损坏。
长期停机后启动前，必须先润滑增压器。应拆下增压器进气管，在进气管内倒入适量的清洁润滑油， 否则，增压器会因为第一次启动时缺油而过早磨损。
2.3 柴油机长时间怠速运转机油压力低的解决方法 康明斯船用柴油机怠速运转严禁超过10min。长时间怠速运转由于柴油机机油压力低，润滑不完全，导致运动副磨损加剧。柴油机燃烧温度过低，燃烧不完全，可能引起积炭堵塞喷油器喷孔、活塞环或使气门卡住。此外，如果柴油机冷却液温度过低，一些未燃烧的柴油将会冲刷气缸壁上的油膜，稀释机油，从而使柴油机所有的运动零部件得不到很好的润滑，导致零部件过早磨损。在实际工作中航标船在海上作业时又不可避免地长时间怠速运转。巡检人员跳标作业时时常需要对灯浮标电气系统进行检查和排除故障，此时不能确定需要的时间长短。而在更换灯器、太阳能板、AIS设备、蓄电池时需要的时间也不一样。 航标夹持船很好地解决了这一问题，不过在夹住灯浮标后仍需船舶驾驶员很专业地判断维护单一航标所需要时间长短来确定是否关闭主机。非夹持航标船（如登陆艇）为保持动力需长时间怠速运行，加剧了柴油机的磨损。海上巡检灯浮标时为解决这一问题可适当提高怠速来提高机油压力。如对柴油机调速系统适当进行改装。柴油机在连续怠速运转10min后时间继电器动作，机油压力调节器自动调节机油压力，或者调速器增加柴油机转速来提高机油压力，从而尽量避免怠速带来的磨损加剧。
在将来航标船如果引入电力推进系统可彻底解决这一问题。电力推进船舶没有主机，全部为发电机，船舶可根据用电负荷来自动配置发电机运行台数。这样使发电机组始终运行于最佳工作状态。与现行航标船动力系统相比，电力推进系统具有调速范围广、驱动力大、易于正反转、体积小、布局灵活、安装方便、便于维修、节能减排、振动和噪音小等优点。电力推进系统代表着航标船以及测量船、破冰船、布缆船、消防船等工程船舶动力发展的方向。
2.4 康明斯船用柴油机保养时的误区及注意事项 康明斯船用柴油机的保养分为A、B、C、D四个级别。船上轮机员能做的只有A、B两级，这些在随机的《保养手册》里描述的很详细，不再赘述。在近几年工作中在对康明斯船用柴油机进行A、B级保养中发现和总结的值得注意事项：①有些康明斯船用柴油机配备的空气滤清器是旋风式空气滤清器，滤芯末端的塑料部分是导流罩（通常为白色）。盖上的叶片使空气旋转。80%的粉尘在离心力的作用下被分离，收集在尘杯中。整体过滤效率很高。维护过滤网时，不要错过过滤网滤芯上的塑料导流板。②更换燃油滤器的时候，工作人员必须拧开旧燃油滤清器，把它和里面的燃油一起扔掉。旧燃油滤清器中的燃油要倒进新燃油滤清器中，这并不可惜。由于旧燃油滤清器中残留的燃油含有大量被过滤过的颗粒，将燃油注入新燃油滤清器的清洁腔后，会增加喷油泵和喷油器的磨损。另外，对一些新燃油滤芯安装时，不要漏装燃滤螺纹座密封圈。③对带有放水阀的油水分离器第一次起动前，松开油水分离器下端的排水阀，排水约20秒，然后拧紧（起动后不拧紧会漏油）。泄漏的液体可能占燃料的大部分（包括水和杂质），但这将使燃料保持在正常状态，避免因燃料过滤器堵塞而发生故障。④装新机油滤芯前要用新机油加满，安装时用手紧固。宜在密封圈接触后拧紧3/4圈。它不应该太紧。扭矩约为25～40N·m。⑤在选配康明斯船用柴油机的“三滤”时，应使用厂家确认、指定的“三滤”并且确保无受潮、无灰尘、无磕碰。船上备用滤器最好集中密封保存。
3 康明斯船用柴油机的缺点
康明斯船用柴油机对维护保养人员的专业性要求非常高。如前文所述，一般轮机员可做的只有A、B级保养，即常规检查和更换滤器以及曲轴箱机油等等。对于C、D级的保养，则必须由经康明斯船用柴油机培训机构培训合格的专业人员来完成，尤其是电控部分，所以PT泵、电子调速器外壳上都打有铅封。这种保养高专业性要求的特点，一方面使得轮机员劳动量大大减少，让轮机员有更多的时间完成其他工作;一方面使得A、B级保养以外的零部件，一旦出现随船轮机员将很难解决，只有申请岸基支持，或者单机运行、启用备用机组、用应急机组替代等等。这样给船舶安全带来一定的隐患。北海航海保障中心的海巡船几乎都是双机双桨船，发电机组也不止一台。在做好常规保养的前提下多台机组同时无先兆出现相同故障的概率还是比较小的[2]。
4 结语
综上所述，随着新柴油机设计时引进新技术、新材料、新理念等，康明斯船用柴油机在海巡船上使用也会越来越多，将来使用过程中会出现各种问题及挑战。机舱轮机员不断学习与交流，提高业務水平，适应不同机种的变化，才能更好的管理和使用康明斯船用柴油机。只要柴油机工作在最佳状态，及时发现及解决问题，就会使海巡船舶航行更节能、更安全。
参考文献：
[1]黄维鑫.船用康明斯柴油发电机速度波动解决实例介绍[J].机电设备，2020，37（06）：61-64.
[2]黄学卫，李金寿，鲍苏宁.船用康明斯柴油机故障诊断专家系统的设计与应用[J].装备制造技术，2015（10）：99-100，104.
Abstract： In recent years， the number of ships belonging to the Maritime Security Center has been increasing， and Cummins marine diesel engines have also been introduced to marine cruise ships in large numbers as the prime mover of the ship's main engine and generator set. Based on the working experience of using and managing Cummins marine diesel engine， this article introduces its work characteristics， analyzes the shortcomings of Cummins marine diesel engine， summarizes the problems that arise in the course of use， and proposes solutions.
關键词：康明斯;柴油机;特点;问题;对策
Key words： cummins;diesel engine;characteristics;problems;countermeasures
中图分类号：U664.121.3 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）17-0144-02
0 引言
随着我国海洋强国战略的实施和辖区海洋港口经济的快速发展，港口航标数量大幅度提高。为满足航标巡检维护的需要，航标船艇数量也随之增加。康明斯船用柴油机作为船舶主机和发电机组的原动机大量引入到海巡船上来使用。船舶柴油机作为船舶的心脏，其重要性不言而喻。下面结合本人实际工作来分析康明斯船用柴油机在航巡船使用过程中出现的问题及对策。
1 康明斯船用柴油机的特点
康明斯（Cummins）公司是目前世界上独立的柴油机制造商巨头。康明斯船用柴油机具有强度合理、结构简单、高效节能、工作可靠、低排放、易管理维护等优点。康明斯船用柴油机采取几种零件组合在一起的设计，减少了零件数量，增加了零件的通用性，省去了不少复杂零件（如图1-图3所示）。柴油机采用了独特的PT燃油系统、电子调速系统、增压中冷吸气形式。PT燃油系统中的PT是压力（Pressure）、时间（Time）的英语首写字母，根据柴油机的供油量与供油压力、流过时间、流过截面积成正比的原理，通过调节供油压力来达到调节供油量的目的，以满足不同负荷的要求的同时能大幅降低HC、CO、NOX的排放量。
2 康明斯船用柴油机在使用过程中易出现的问题及对策
2.1 新造船舶上的柴油机管理 一条新造船舶在完成交接后由于人员配置不到位或者船舶证书不齐全等各种原因而一直未投入使用，这会对机器设备造成很大损失。因为柴油机在完成交付后使用之日起的6个月是产品保修期。在保修期内柴油机出现的故障由康明斯制造商免费维修，因此船舶应尽早投入使用进行磨合，使柴油机早日进入正常使用状态。
在初次使用和管理新柴油机时应仔细阅读使用说明书，严格按说明书使用和操作，尤其是保证做好新车的磨合。康明斯船用柴油机使用寿命、工作可靠性及经济性在一定程度上取决于柴油机使用初期磨合的好坏。使用新柴油机时必须按照规定进行100h的磨合。磨合期要求切勿超负荷和超速运行，磨合期每工作10h应检查一次曲轴箱的油平面。磨合是延长柴油机使用寿命的重要起点，磨合期结束后应对新柴油机进行维护保养。
2.2 正确启动和停机 为保护船用康明斯柴油机启动过程中增压器，在油压表显示怠速油压前不要增加节气门，柴油机转速不宜高于1000r/min。柴油机启动后，尤其在冬季，应怠速运转3～5分钟，待机油压应达到0.25MPa以上。增压器位于柴油发动机的顶部。如果增压器在柴油机启动后立即开始高速运转，机油压力不会及时增加给增压器供油，造成增压器耗尽机油，损坏整个增压器。压板只有水温高于75℃，油温高于80℃时才能进入满负荷运行，否则容易造成增压器浮轴承和密封圈因缺油而过早损坏。柴油机必须在怠速3～5分钟后才能熄火，然后在增压器转速和温度下降后再熄火。由于船舶在高速航行时，柴油发动机和增压器的转速都很高，熄火后，油泵立即停止工作，油停止循环。增压器的转子由于惯性仍在高速旋转，转子轴和轴承是半干的。摩擦惯性运动状态导致轴承和密封圈过早磨损。因为柴油机熄火后，冷却水不再循环，被加热部件的热量不能被冷却水带走，温度还会继续升高，造成局部过热，对涡轮增压器等某些部件造成损坏。
长期停机后启动前，必须先润滑增压器。应拆下增压器进气管，在进气管内倒入适量的清洁润滑油， 否则，增压器会因为第一次启动时缺油而过早磨损。
2.3 柴油机长时间怠速运转机油压力低的解决方法 康明斯船用柴油机怠速运转严禁超过10min。长时间怠速运转由于柴油机机油压力低，润滑不完全，导致运动副磨损加剧。柴油机燃烧温度过低，燃烧不完全，可能引起积炭堵塞喷油器喷孔、活塞环或使气门卡住。此外，如果柴油机冷却液温度过低，一些未燃烧的柴油将会冲刷气缸壁上的油膜，稀释机油，从而使柴油机所有的运动零部件得不到很好的润滑，导致零部件过早磨损。在实际工作中航标船在海上作业时又不可避免地长时间怠速运转。巡检人员跳标作业时时常需要对灯浮标电气系统进行检查和排除故障，此时不能确定需要的时间长短。而在更换灯器、太阳能板、AIS设备、蓄电池时需要的时间也不一样。 航标夹持船很好地解决了这一问题，不过在夹住灯浮标后仍需船舶驾驶员很专业地判断维护单一航标所需要时间长短来确定是否关闭主机。非夹持航标船（如登陆艇）为保持动力需长时间怠速运行，加剧了柴油机的磨损。海上巡检灯浮标时为解决这一问题可适当提高怠速来提高机油压力。如对柴油机调速系统适当进行改装。柴油机在连续怠速运转10min后时间继电器动作，机油压力调节器自动调节机油压力，或者调速器增加柴油机转速来提高机油压力，从而尽量避免怠速带来的磨损加剧。
在将来航标船如果引入电力推进系统可彻底解决这一问题。电力推进船舶没有主机，全部为发电机，船舶可根据用电负荷来自动配置发电机运行台数。这样使发电机组始终运行于最佳工作状态。与现行航标船动力系统相比，电力推进系统具有调速范围广、驱动力大、易于正反转、体积小、布局灵活、安装方便、便于维修、节能减排、振动和噪音小等优点。电力推进系统代表着航标船以及测量船、破冰船、布缆船、消防船等工程船舶动力发展的方向。
2.4 康明斯船用柴油机保养时的误区及注意事项 康明斯船用柴油机的保养分为A、B、C、D四个级别。船上轮机员能做的只有A、B两级，这些在随机的《保养手册》里描述的很详细，不再赘述。在近几年工作中在对康明斯船用柴油机进行A、B级保养中发现和总结的值得注意事项：①有些康明斯船用柴油机配备的空气滤清器是旋风式空气滤清器，滤芯末端的塑料部分是导流罩（通常为白色）。盖上的叶片使空气旋转。80%的粉尘在离心力的作用下被分离，收集在尘杯中。整体过滤效率很高。维护过滤网时，不要错过过滤网滤芯上的塑料导流板。②更换燃油滤器的时候，工作人员必须拧开旧燃油滤清器，把它和里面的燃油一起扔掉。旧燃油滤清器中的燃油要倒进新燃油滤清器中，这并不可惜。由于旧燃油滤清器中残留的燃油含有大量被过滤过的颗粒，将燃油注入新燃油滤清器的清洁腔后，会增加喷油泵和喷油器的磨损。另外，对一些新燃油滤芯安装时，不要漏装燃滤螺纹座密封圈。③对带有放水阀的油水分离器第一次起动前，松开油水分离器下端的排水阀，排水约20秒，然后拧紧（起动后不拧紧会漏油）。泄漏的液体可能占燃料的大部分（包括水和杂质），但这将使燃料保持在正常状态，避免因燃料过滤器堵塞而发生故障。④装新机油滤芯前要用新机油加满，安装时用手紧固。宜在密封圈接触后拧紧3/4圈。它不应该太紧。扭矩约为25～40N·m。⑤在选配康明斯船用柴油机的“三滤”时，应使用厂家确认、指定的“三滤”并且确保无受潮、无灰尘、无磕碰。船上备用滤器最好集中密封保存。
3 康明斯船用柴油机的缺点
康明斯船用柴油机对维护保养人员的专业性要求非常高。如前文所述，一般轮机员可做的只有A、B级保养，即常规检查和更换滤器以及曲轴箱机油等等。对于C、D级的保养，则必须由经康明斯船用柴油机培训机构培训合格的专业人员来完成，尤其是电控部分，所以PT泵、电子调速器外壳上都打有铅封。这种保养高专业性要求的特点，一方面使得轮机员劳动量大大减少，让轮机员有更多的时间完成其他工作;一方面使得A、B级保养以外的零部件，一旦出现随船轮机员将很难解决，只有申请岸基支持，或者单机运行、启用备用机组、用应急机组替代等等。这样给船舶安全带来一定的隐患。北海航海保障中心的海巡船几乎都是双机双桨船，发电机组也不止一台。在做好常规保养的前提下多台机组同时无先兆出现相同故障的概率还是比较小的[2]。
4 结语
综上所述，随着新柴油机设计时引进新技术、新材料、新理念等，康明斯船用柴油机在海巡船上使用也会越来越多，将来使用过程中会出现各种问题及挑战。机舱轮机员不断学习与交流，提高业務水平，适应不同机种的变化，才能更好的管理和使用康明斯船用柴油机。只要柴油机工作在最佳状态，及时发现及解决问题，就会使海巡船舶航行更节能、更安全。
参考文献：
[1]黄维鑫.船用康明斯柴油发电机速度波动解决实例介绍[J].机电设备，2020，37（06）：61-64.
[2]黄学卫，李金寿，鲍苏宁.船用康明斯柴油机故障诊断专家系统的设计与应用[J].装备制造技术，2015（10）：99-100，104.