一种空气润滑系统调试方法

一种空气润滑系统调试方法

韩俊杰

江南造船（集团）有限责任公司

摘要：随着经济的不断发展, 从节能、绿色环保的理念出发,节能减排已成为船舶的主要发展方向,该如何有效利用能源、减少船舶污染排放、降低船舶运营成本已成为当前研究热点。本文以提高船舶能效为导向，将MSC24100箱集装箱船空气润滑系统（Air Lubrication System，简称ALS）作为研究对象，通过该润滑系统主设备调试及运行维护方面进行研究，说明其在船舶节能减排方面具有巨大的开发潜力（可节能7％～13％初始能耗）并且能够有效降低船舶初始成本。

引言：船舶空气润滑系统（Air Iubrication System）是一种利用空气泡来减少船舶阻力的装置.该装置将空气从船舶底部快速喷出,形成蜂巢状气泡,这些气泡能迅速联合起来,在船体外表面形成1～2cm厚的空气层,有效减少船舶航行时的阻力,本文以MSC 24100箱集装箱船空气润滑系统调试为例，主要完成以下工作：（1）研究空气润滑系统的特点和关键技术（2）研究空气润滑系统主要设备运行原理及调试方法（3）针对该空气润滑系统调试及运行时发现的问题进行分析研究，并针对现场的实际问题提出了行之有效的解决方案。

1   空气润滑系统项目调试背景

随着全球航运节能减排相关要求日益严格，低碳、零碳成为评价船舶性能的核心标量。目前，采用LNG、氨、氢等低碳/零碳燃料代替原有燃料成为降低碳排放的主流技术方案。但不能忽略的是，降低船舶阻力，使船舶在消耗等同燃料的前提下航行的更远，也是一种重要途径。在此背景下，空气润滑系统（Air Lubrication System，以下简称ALS）应运而生，其设计理念与实际应用均展现出了显著的节能减排能力，该系统利用开尔文-亥姆霍兹不稳定现象，在船底铺满一层由微小气泡构成的“银流”降低船底与水之间的摩擦阻力（见图1），同等航程下减少7%-13%的燃油消耗。因此，我们有必要对空气润滑系统进行深入研究与探讨，为后续重点工程的建造和系统调试的规范操作提供参考性规范、在本行业大型集装箱船技术突破和调试标准化的建立做出了重要贡献。

2   空气润滑系统特点和关键技术

2.1  ALS总体介绍

系统主要由以下五部分组成：

空气释放单元（ARU）：安装在船体底部前缘、位于船底部内（当前船ARU数量十台）；压缩机：采用低压无油压缩机向ARU提供压缩空气管路与阀门，管路连接压缩机与ARU；蝶阀：用于调节压力；控制和自动化装置：来自船舶的数据反馈（速度和空气流量）被用于调节压缩机；还有一个与船舶自动化系统的基本接口，用于报警和监测功能。

2.2  ALS系统特点

管子系统。主要由、释放管、Y型接头及遥控阀组成，系统工作压力约2.3bar,最大3.7bar;工作温度190-215℃，最高温度240℃。ALS系统的压缩空气管，由于温度高达200摄氏度，没有油漆在符合PSPC要求的情况下还耐受如此高的温度，其他干燥舱室因管子外部包绝缘，所以仅镀锌无需涂装，但在施工过程中需注意不要破坏管子的。

供气系统。主设备为10台螺旋螺杆式空压机（型号：ZE4 VSD、外形尺寸：4170mmx3150mmx2109mm、重量：约3t、 空气处理量：0-4000 m3/h。）出口带有手动隔离阀（阀号：DN200）、本体带有膨胀节（已集成在空压机内部），基座高300mm。

空气释放单元。镜像对称布置在船底板（数量共20个，4个布置在管弄，16个排列布置在2-4号底压载舱）。设备分为两部分，壳体和底板；壳体外为压载舱环境或管弄环境，壳体内属于平底区环境；底板内外均属于平底区环境。

5度以上停止。加热需要布置的尽量靠近空压机。

3   空气润滑系统主设备调试方法

空气润滑设备所采用的设计原理各不相同，因此熟练掌握调试的基本步骤，对于整个调试过程将起到一个事半功倍的效果。掌握和熟悉调试的步骤，不仅能够大大的提高调试的效率而且能避免不必要的返工和故障的发生。

3.1 空压机调试

三项电源电压调整。配电变压器运行正常，低压380V/440V供电正常，三项440V电压波动允许±5%，462V/418V，三项电压1%的不平衡会引起某项电流超10%（频率范围允许50HZ±1%）。

循环水供应。吸水井水位正常，补充水供应正常，循环水泵正常运行，水温、水压、流量满足要求，检查空压机一级、二级冷却水器过水情况、检查油冷却器和电机冷却器的过水情况，确认空压机一级、二级冷却器出水阀及疏水阀、前截止阀打开。

后续系统及主要阀门检查。检查入口导叶处于最小位置，检查放空阀全部处于全开位置，确认空压机后续各系统设备正常，预冷系统/分子筛系统主要阀门处于正确的开关位置，防止空压机憋压。

空压机电控。空压机停车后20分钟计时到上述条件满足后，空压机允许启动信号去电控，在启动初期，轴振动连锁延迟30S，在此阶段轴振动不产生连锁，在此期间辅助油泵禁止手动停泵。如果在启动按钮按下后，在5S内，电控无运转返回信号，将自动停车。

3.2 配电、控制系统调试

3.2.1配电系统

首先、应对该系统中的所用设备的安装、接线进行检查。应符和《ZIDZ-1-04-2004》设备安装作业指导书和《ZIDZ-1-07-2004》设备接线作业指导书，《ZIDZ-1-02-2004》设备接地作业指导书中的要求。根据系统图、接线图和随机资料对系统设备进行对线，保证所有接线正确及接线无松动。在这里要特别注意几点1、具有Y-△启动或多级调速的电动机一定要保证电动机的接线正确以免对电动机造成机械冲击损伤，2、发电机的加热线和AVR的调压线绝对不能接错。

3.2.2控制系统

空气润滑系统在驾驶室配置有工作站，放置在驾控台上，和同类型系列船相比，驾控台少一套CCTV工作站。唯一的CCTV显示器需要同时兼做视线补偿使用，调试及实际使用时需留意视线补偿的摄像头画面需长期固定。

联调前系统具备调试所需的一切条件，控制柜内接线工作完成，现场接线大部分完成。人员配置上尽量确保调试员动态稳定，分别位于现场和控制室，以对讲机等通讯设备进行联络，一一进行调试、确认。对各模拟信号进行联动调试，确认连线正确、电阻/绝缘正常，对各调节信号进行联动调试，确认阀门动作正常、液开液关正确，根据工艺确认正反作用。

4   空气润滑系统调试问题处理

4.1 案例一：蝶阀模块短路问题

在对蝶阀进行远程测试蝶阀（电液式）试验启闭期间，通过驾驶室控制电脑对蝶阀（编号：DN017）发出指令“开”，但阀体无动作，出现“开”信号消失问题，导致管路内空气压力增高，后经现场调试员对PLc电气控制系统检查后，发现电阻、绝缘正常，排除了逻辑勿触发连锁的可能性，，最终确定问题源于蝶阀本体故障。调试员将阀头打开检查后，发现保护盖上出现细小水滴，经进一步检查判断，阀头内部存在水汽，导致“开”指令线电阻过小，无法接收“开”信号，为解决此问题，调试员清理了水汽，并在端盖缝隙间均匀涂抹密封胶，并形成坡度以保证设备密性可靠，经后续海试测试，蝶阀远程控制指令接收正常，无该现象发生。

4.2案例二：水手长室风机脱扣问题

增加空气润滑系统后，水手长室配备了四台电动机直联传动式风机（380V/60KW，运行时静压40000Pa，开关设定值0-120A）为空压机提供气源。冷空通系统需要满足ALS压缩机在各种变工况下，水手长储藏室始终保持通风正压状态，且风量需满足ALS压缩机散热要求（水手长储藏室内的气温始终保持在45℃以下，外界气温最大取值35℃）。

5   结语

AIS系统按照厂家及试验大纲要求，先调试各设备、系统，然后进行联调联试并调整和固化各有关性能参数，再出海进行功能测试、工况测试、EEDI 效能测试。最终海试结果表明，EEDI 效能满足设计预期。船体摩擦力显著降低，极大地提升了船舶减阻节能效果，达到了绿色、节能和环保的要求，对新船设计建造及类似船舶改造项目有一定的借鉴意义。随着国际海事组织对船舶节能减排要求的不断提高，空气润滑系统作为一项新的技术将会越来越受到船东的关注，将在更多的船舶中新增这套系统，经过不断的实践和改进，此项技术将会更加灵活高效，引领船舶新技术的创新。