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1級舶用機関整備士指導書

 事業名 舶用機関整備士の資格検定事業
 団体名 日本舶用機関整備協会 注目度注目度5


第4章 燃料・潤滑油・冷却水
1. 燃料油
1.1 燃料油の分類
 燃料油の分類は、各種規格により数値が若干異なるが、JISその他の慣用呼称との対比を、4・1表に示す。
 
4・1表 燃料油分類の主な慣用呼称
日本  USA ヨーロツパ
JIS K2205 通称 (慣用呼称) (慣用呼称)
1種(1〜2号) A重油 Bunker A Light Marine Fuel
2種 B重油 Bunker B Medium Marine Fuel
3種(1〜4号) C重油 Bunker C Heavy Marine Fuel
 
1.2 燃料油の性状
 機関に使用する燃料の性状として重要な項目について、以下に説明する。
 
1)密度
 1987年にJISが改正され、従来の比重(15/4℃)から密度(g/cm3 at 15℃)表示に変更されている。
高密度の燃料油は遠心清浄機による水分分離が困難になり、安全に水分離できる限界密度は0.991である。
 
2)動粘度
  従来動粘度は50℃におけるcSt(センチストークス)表示が一般的であったが、最新のJISでは50℃におけるmm2/sで表示している。ただし数値としてはcStと同じである。
 粘度の高い燃料油は噴霧粒子が大きく、貫通度が大となり分散性が悪化するため燃焼不良となる。
 
3)残留炭素(残炭)
 残留炭素分が多い場合、高分子炭化水素の量が多くなり、燃焼が困難となるため燃焼室内、排気弁、過給機等の堆積物が増加する。
 
4)水分
 水分は清水であれば燃焼に対する障害とはならないが、噴射系部品の発錆等の問題が起こる。また、高粘度油で加熱を要する場合べーパロックが起こる危険性がある。特に、海水の場合はNa分による過給機等への堆積物が増加する等の問題がある。
 
5)硫黄(S)
 硫黄の含有量は、ほぼ、原油の種類(産地)により決まる。燃料油に高分子炭化水素の化合物として存在するため、遠心清浄機でも殆ど除去できない。
 硫黄分は、次のようにして硫酸を生成して各部に腐食を起こす。
S+O2 →SO2−燃焼
2SO2+O2 →2SO3−燃焼室内の酸素と化合
SO3+H2O →H2SO4−燃焼時発生する水分と化合
 
6)バナジウム(V)
 バナジウム(V)は排気弁等の高温腐食(バナジウムアタック)の原因になると言われている。
 
7)ナトリウム(Na)
 ナトリウム(Na)はデポジット付着(バナジン酸ナトリウム)の原因となる。
 
8)アスファルテン
 高アスファルテンの燃料は難然性であり排気温度上昇、スモーク増大、部品の温度上昇につながる。
 
9)着火性
 着火性はセタン価・セタン指数やディーゼル指数で表される。
 セタン価はCFRセタン価測定用機関(F−5)を用いて測定するので比較的容易でなく、またC重油の測定は困難である。セタン指数はAPI比重と平均沸点から計算してセタン価を推定するが、残さ油を多く含むB重油以上では計測できない。
 ディーゼル指数はAPI比重とアニリン点から計算してセタン価を推定するが、燃料の種類によって計測精度が低く着火性指標としては不適当な場合も起こる。これに対し、CCAIという指標は燃料油中に含まれる芳香族性を表し着火遅れとの相関が高いので、最近よく使われるようになった。
 
1.3 燃料油の性状に関する障害
1)軽油
 軽油の中でも、特に粘度の低いものを使用すると、プランジャとバレル間の潤滑性が悪くなって、スティックが発生する。
 
2)密度・発熱量
 工場試運転時、ラックストッパをセットするが、工場使用燃料油と実際に使用する燃料油の密度・発熱量が違うと機関のオーバロードや負荷が掛からないといった障害が発生することがある。
 
3)バナジウム・ナトリウム
 バナジウムとナトリウムは燃焼中に酸化され、酸化バナジウム(V2O5)や酸化ナトリウム(Na2O、硫酸ナトリウム(Na2SO4)などを形成する。これらの生成物はお互いに反応して低融点の塩を生成し、ピストン、排気弁や過給機に付着する。この溶融塩は排気弁等の表面の保護酸化膜を溶かし、腐食を促進する。これがいわゆる高温腐食と呼ばれるものである。
 またバナジウムとナトリウムの酸化物の比率により溶融塩の融点が変化し、最も低い場合は300℃近辺にまで低下する(4・1図)。融点の低下を避けるためにバナジウムに対するナトリウムの比率は元素比で1/3以下にしておく必要がある。
 
4・1図 V2O5−Na2SO4混合物の融点
(拡大画面:19KB)
 
4) FCC油 (Fluid Catalytic Cracking)
 FCC油には分解精製過程で使用される触媒粒子のシリカーアルミナが残存している。このFCC油をディーゼル機関の燃料油として使用すると、次のような障害が発生することがある。
(1)燃料噴射ポンプ・プランジャの早期摩耗
(2)ピストンリング・シリンダライナの早期摩耗
 これらの早期摩耗の進行の結果として派生的に以下の(3)〜(7)の状況を引き起こす。
(3)燃焼ガスのブローバイの増加と潤滑油早期汚損
(4)潤滑油消費量の異常増加
(5)主軸受メタルやクランクピンメタル等の早期摩耗
(6)燃焼不良や機関性能低下
(7)その他
 
5) ハイカロリA重油
 近年、軽質油と重質油の需給バランスの関係から、灯油、分解軽油、ビスブロークン軽油等がA重油の基材として使用され出しており、A重油の品質が変化している。この場合、品質の変化は着火性の変化に最も顕著に現れるが、現行のJISではA重油に着火性の規定はなく、従って着火性の点で、B、C重油並みのA重油が出て来る可能性がある。特に、陸上用の販売経路で販売されるA重油は外燃(ボイラ)用を目的としており、中にハイカロリA重油と呼ばれるものがある。これらは一般に船舶用等に販売されているA重油と異なり、石油メーカにおいてセタン指数等の着火性の規定はされていない。
 ハイカロリA重油(主として分解軽油)は石油メーカも、内燃機関には使用できない旨のPRを行っているが、着火性の低い燃料では始動困難や白煙の発生、及び高負荷時のPmax異常上昇等の着火、燃焼不良の問題がおこるので注意が必要である。
 
1.4 燃料油の取扱に関する障害
1)燃料油加熱
 C重油使用で燃料油の加熱が不十分な場合、燃料噴霧の粒径が大きくなって、後燃え傾向になり、排気温度上昇・過給機早期汚損・潤滑油早期汚損を起こす。
 
2)燃料油供給圧力
 燃料油の供給圧力が低すぎると、負荷が掛からなくなる場合がある。また高過ぎると、燃料ラックの動きが固くなって、ガバナ制御がうまくいかず、ハンチング又は始動不良を起こす場合がある。
 
3)微生物
 燃料油タンク内にカビ又は藻類が繁殖し、燃料油ストレーナの目塞りを起こす場合がある。







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