新型低排废主机(中文)
2008.10.06
符合IMOⅡ标准发动机——M43型低排废主机（LEE）
这个月在德国汉堡的SMM 2008会议中，卡特彼勒公司在化学邮轮 “Fure West”号所安装之Mak M43低排废主机的首次实质性试验的报告一定会引起关注。
这艘船的 MaK 7 M 43 C 型低排放发动机已经符合未来预期的 IMO 排放标准。 这不但使 “Fure West”号成为配备符合 IMO II 标准使用重燃油 (HFO) 发动机的第一艘船，还为未来任何油轮或货船树立了一个技术里程碑。
这艘总载重吨达16，000吨的 “Fure West“号及其姊妹船 “Fure Nord”号分别于 2006 年和 2004 年由中国上海市的爱德华造船有限公司建造并交付位于瑞典 Donso港 的 Furetank Rederi AB 公司， 这两艘船采用的都是MaK 7 M 43 C 型主发动机，额定功率为 6，180 kW转速为 500 转/分。
早在 2000 年，Caterpillar Motoren公司 就为 MaK 型船用产品确立了三个排放级别。 它们是遵守《73/78 防污公约》（MARPOL 73/78）附则 6号的基准型 IMO 发动机、符合 IMO 规定的无烟排放发动机以及符合预期的 IMO II NOx 排放范围的无烟低排放发动机。
实现低 NOx 排放的关键是增大基本发动机的压缩比。 十年前，标准的压缩比是 11－12；对于 IMO I，压缩比被提升到 14－15； 对于 IMO II，压缩比则需要达到 17。 MaK LEE 概念的另一个基础是 Miller Cycle（米勒循环），即改变发动机的阀门正时来实现更低温度的燃烧。 对于 IMO I，只有一少部分米勒效应的5％被利用，但 IMO II 要求 20％ 的米勒效应。 这对涡轮增压器是一个很大的挑战，它的增压比必须达到 5 才能保持现在的平均有效压力 (BMEP) 值。
通过将增加压缩比和米勒效应，NOx 排放可减少约 30％，而不会降低发动机效率。 然而，如此简单的 LEE 发动机在怠速时提升负荷能力差，且在部分负荷时有可见的煤烟排放。 由于这个原因，MaK LEE 概念使用“活动凸轮轴”以实现低 NOx 排放，达到优越的负荷提升能力和在任何负荷时都能消除煤烟。
活动凸轮轴技术 (FCT) 能够在部分负荷操作时令燃油系统和空气系统变化。 通过提前启动燃油喷射和增加喷射压力，燃烧率将提高，煤烟排放也会减少 509％。 转换后的进气阀正时可关闭“米勒循环”并将煤烟减少另外的 25％。 总的说来，MaK FCT 在部分负荷时可将煤烟排放减少 75％，同时提高了发动机在瞬态操作时的性能。
这个系统主要由经修改的下气门系、气动调节装置和“Programmable Logic Controller (PLC)”组成。 FCT用以自动影响喷射正时、压力和气门正时的偏心挺杆曲轴为基础。 可根据操作员的需要灵活设定启动控制杆所需的发动机负荷。 不管是哪种情况，可见到的烟雾都得以消除，同时在所有负荷情况下均符合 IMO 标准。
在MaK LEE 技术进行全面的模拟和原型构建并做一些最终调整后，Caterpillar Motoren 和Caterpillar Marine动力系统对其技术进行了测试。 在 Furetank Rederi的协作下制定了一个时间表，根据 LEE 标准改装 “Fure West“号船上现有的 MaK 7 M 43 C 型主机。
该轮于 2007 年 10 月在德国罗斯托克港一个计划停留期间中，Pon Power A/S 的一组维修人员在 Caterpillar Motoren 位于基尔和罗斯托克的工厂的工程师们支持下仅在四天内就完成了翻新，包括通过了船级社的认证。
在如此紧迫的时间内，该维修组对连杆、凸轮轴段和下气门系进行了返工，以满足先进的 LEE 要求。 首先，安装了一个间隔连杆以延长分轴连杆，用来减小燃烧容积和增大压缩比。 结果，防磨损环需要更换更短的型号。
其次，将凸轮轴段更换为经修改的 FCT 型号，实现了燃油和空气系统随负荷而变化。 并相应更换了下气门系、喷油泵和喷油嘴。 此外，ABB 的专业人员翻修了涡轮增压器，使负荷压力得以增大，还更换了扩压器和喷嘴环。 “Fure West“号 的试航以及 Germanischer Lloyd（德国劳氏船级社）的最后审批肯定了此次翻新的质量。
事实上，所有目前的MaK M 20 C、M 25 C、M 32 C 和 M 43 C 系列船用发动机都可改装以符合 MaK LEE 标准 － 成本仅为符合 IMO II 标准的新发动机的 15－25％。 MaK LEE 发动机采用成熟的技术，为船东和经营者提供了许多优势。
自 2007 年 10 月起，“Fure West“号油轮 就一直在使用 MaK 7 M 43 C 型低排放发动机，该发动机显然给了船东 Furetank 和卡特彼勒团队带来一个惊喜。全球首台符合 IMO II 的中速重燃油船用发动机，工作安静无噪音、性能可靠，一如成千座服役中的 MaK型主机, 唯一的差别是它的排放量比当前 IMO I 的标准有显著的减少。
广东交通职业技术学院港口与航运交流协会 孟惠明 译 陈镇杰 校核
来源: 航运报导杂志
