輪機概論第2章 船舶柴油機動力裝置(輪機概論共8個課件,我空間全有)

1、輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置 1 第二章 船舶柴油機動力裝置Chapter 2 Marine Diesel Engine Power Plant主要內(nèi)容：柴油機是商船的主要動力裝置形式，也是需要駕駛員重點了解的船舶機械。本章介紹柴油機的結(jié)構(gòu)和工作原理，柴油機的工作系統(tǒng)，柴油機的運轉(zhuǎn)特性和運行管理要點等。該章是本課程的重要內(nèi)容。Abstract：The diesel engine is the main power plant of merchant ship, and it is also

2、 the marine machinery to be well understood by deck officers. This chapter introduces the principle and structure of diesel engine, the service systems, the running characteristics, the outline of running, operation and maintenance. This chapter is the most important content of this course. 輪機概論輪機概論

3、Introduction to Marine Engineering第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置 2 熱機熱機 (Thermal Engine)：將熱能轉(zhuǎn)換為機械能的動力機械。熱機內(nèi)燃機 (Internal combustion engine)外燃機 (External combustion engine)汽油機 (Gasoline engine)柴油機 (Diesel engine)蒸汽機 (Steam engine)蒸汽輪機 (Steam turbine engine)燃?xì)廨啓C (Gas turbine engine)柴油機：柴油機：是一種壓縮發(fā)火的內(nèi)燃機。使用柴油或

4、劣質(zhì)油做燃料，在氣缸內(nèi)與空氣混合形成可燃混合氣，缸內(nèi)燃燒采用壓燃式發(fā)火(Compression ignition)。柴油機在熱機中具有最高柴油機在熱機中具有最高的熱效率。的熱效率。輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 3 第一節(jié) 柴油機的基本結(jié)構(gòu)Section 1 Structure of Diesel Engine第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置燃燒室組件氣缸蓋 (Cylinder cover)氣缸 (Cylinder)活塞 (Piston)往復(fù)回轉(zhuǎn)活塞 (Piston)連桿 (Connecting rod)曲軸 (Crank

5、shaft)輔助裝置啟動系統(tǒng) (Starting sys.)燃油系統(tǒng) (F.O sys)滑油系統(tǒng) (L.O sys)冷卻系統(tǒng) (Cooling sys.)操縱機構(gòu)、換向機構(gòu)輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 4 第一節(jié) 柴油機的基本結(jié)構(gòu)Section 1 Structure of Diesel Engine固定部件 (Fixed parts) () 氣缸蓋氣缸機體機座、曲軸箱運動部件 (Moving parts) () 活塞連桿曲軸第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置輪機概論輪機概論Introduction to Marine E

6、ngineering 5 第一節(jié) 柴油機的基本結(jié)構(gòu)Section 1 Structure of Diesel Engine第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置上止點上止點 (Top Dead Center, TDC)：活塞在氣缸中運動到最上端位置，也就是活塞離曲軸中心線最遠(yuǎn)的位置。 () 下止點下止點 (Bottom Dead Center, BDC)：活塞在氣缸中運動到最下端位置，也就是活塞離曲軸中心線最近的位置。() 行程行程 (Stroke)：活塞從上止點移動到下止點的距離。行程等于曲軸曲柄半徑的2倍?；钊苿右粋€行程，曲軸轉(zhuǎn)180。() 輪機概論輪機概論Introduct

7、ion to Marine Engineering 6 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置曼/曼恩 B&W蘇爾壽瓦錫蘭卡特彼勒YANMAR三菱重工輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置 7 直列四沖程柴油機V型四沖程柴油機輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置 8 二沖程柴油機二沖程柴油機輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 9 第二章第二章

8、 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置 Cylinder head Cylinder Piston Connection rod Crankshaft Cylinder輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 10 第二節(jié) 柴油機的工作原理Section 2 Working Principle of Diesel Engine基本工作原理：基本工作原理：采用壓縮發(fā)火使燃料在氣缸內(nèi)燃燒，產(chǎn)生高溫、高壓的燃?xì)夤べ|(zhì)在氣缸中膨脹推動活塞作往復(fù)運動，再通過活塞連桿曲柄機構(gòu)將往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的回轉(zhuǎn)運動，從而對外界做功。() 柴油機工作過程柴油機工作過程 (Wo

9、rking process)：燃油在柴油機氣缸中燃燒必須通過進(jìn)氣、壓縮、燃燒、膨脹和排氣進(jìn)氣、壓縮、燃燒、膨脹和排氣五個過程的全部熱力循環(huán)過程。 ()二沖程柴油機二沖程柴油機 (Two-stroke diesel engine)：用活塞的兩個行程完成柴油機的一個工作循環(huán)的柴油機。 ()四沖程柴油機四沖程柴油機 (Four-stroke diesel engine)：用活塞的四個行程完成柴油機的一個工作循環(huán)的柴油機。()第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 11 一、四沖程柴油機工作原理第二章第二章

10、 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置第一行程-進(jìn)氣行程進(jìn)氣行程 (Inlet stroke)：活塞從上止點下行，進(jìn)氣閥打開，排氣閥關(guān)閉，新鮮空氣進(jìn)入氣缸。進(jìn)氣閥在上止點前打開，下止點后關(guān)閉，進(jìn)氣持續(xù)220-250曲軸轉(zhuǎn)角。輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 12 一、四沖程柴油機工作原理第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置第二行程-壓縮行程壓縮行程 (Compression stroke)：活塞從上止點上行，進(jìn)氣閥關(guān)閉，排氣閥關(guān)閉。氣缸內(nèi)空氣空氣被壓縮，壓力3-6MPa，溫度600-700C。壓縮后期噴油器噴油，燃油與空氣混合、

11、加熱、自行發(fā)火燃燒。壓縮過程持續(xù)140-160曲軸轉(zhuǎn)角。輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 13 一、四沖程柴油機工作原理第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置第三行程-燃燒和膨脹行程燃燒和膨脹行程 (Combustion & expansion stroke)：燃油猛烈燃燒，氣缸內(nèi)燃?xì)馊細(xì)鈮毫?-8MPa，溫度1400-1800C。高溫高壓的燃?xì)馀蛎浲苿踊钊滦凶龉?。膨脹過程在排氣閥開啟時結(jié)束。該行程持續(xù)120-140曲軸轉(zhuǎn)角。輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 14 一、四沖程柴

12、油機工作原理第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置第四行程-排氣行程排氣行程 (Exhaust stroke)：進(jìn)氣閥關(guān)閉，排氣閥打開。圖中5-下止點，活塞下行，廢氣靠壓差排出?；钊韵轮裹c上行，廢氣被活塞排出氣缸。排氣閥在上止點后關(guān)閉。該行程持續(xù)230-260曲軸轉(zhuǎn)角。輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 15 一、四沖程柴油機工作原理第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置四沖程柴油機一個工作循環(huán)，曲柄回轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)，四個行程四沖程柴油機一個工作循環(huán)，曲柄回轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)，四個行程中只有第三行程對外做功。其它三個行程運動所需的能量，對

13、于多缸柴油機來源于正在做功的氣缸，而對于單缸柴油機則來源于曲軸上的飛輪 (Flywheel) 。單擊查看發(fā)火順序輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 16 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置氣閥正時圓圖61521432下止點上止點正時正時 (Timing)：進(jìn)、排氣閥的啟閉時刻稱為氣閥正時。以上、下止點前后曲柄轉(zhuǎn)角表示(稱為氣閥提前角、滯后角)。 ()進(jìn)氣持續(xù)角i=1+180+2排氣持續(xù)角e=3+180+4氣閥的提前開啟與延后關(guān)閉是為了將廢氣排除干凈、增加空氣的吸入量，利于燃油的燃燒，減少排氣耗功。氣閥重疊角氣閥重疊角 (Angl

14、e of valve overlap)：進(jìn)上止點前后進(jìn)氣閥和排氣閥同時開啟，這段重疊著的曲柄轉(zhuǎn)角稱為氣閥重疊角。氣閥重疊可實現(xiàn)燃燒室掃氣。 ()輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 17 二、二沖程柴油機工作原理第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置氣缸蓋噴油器氣缸排氣總管曲軸箱活塞連桿掃氣箱掃氣泵掃氣口排氣口特點：兩個行程完成一個工作循環(huán)；換氣采用掃氣口-排氣口，或掃氣口-排氣閥形式；需設(shè)掃氣泵提高進(jìn)氣壓力。單擊查看十字頭單擊查看曲軸輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 18 四沖程四

15、沖程(4S)(4S)、二沖程、二沖程(2S)(2S)柴油機對比柴油機對比()第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置1. 對于1個工作循環(huán)，4S機曲柄轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)，2S機曲柄轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)。2. 相同工作條件下，2S機功率約為4S機的1.6-1.7倍。3. 2S機比4S機回轉(zhuǎn)均勻。4. 2S機比4S機換氣質(zhì)量差。5. 2S機比4S機結(jié)構(gòu)簡單，管理方便。6. 2S機可以使用劣質(zhì)燃油，動力、經(jīng)濟性好。7. 2S機用作主機，4S機可用作主機或發(fā)電柴油機。The end of section 2第三節(jié) 柴油機的換氣與增壓Section 3 Gas exchange and supercharge輪機概論輪

16、機概論Introduction to Marine Engineering 19 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置換氣過程換氣過程 (Gas exchange process)：每個工作循環(huán)必須排出廢氣、吸入新鮮空氣，從排氣過程、掃氣過程到進(jìn)氣過程結(jié)束的整個氣體交換過程。一、柴油機的換氣換氣質(zhì)量影響功率、經(jīng)濟性、可靠性及排氣污染。1.換氣過程4S機換氣質(zhì)量好。2S機換氣與排氣同時進(jìn)行，新氣與廢氣混合，換氣質(zhì)量差。2S機的換氣形式包括：簡單橫流掃氣、回流掃氣、半回流掃氣、直流掃氣。輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 20 第二章

17、第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置(1)簡單橫流掃氣 (Cross/transverse scavenging) (2)回流掃氣 (Loop scavenging) (3)半回流掃氣 (Hemi-loop scavenging) (4)排氣閥-掃氣口直流流掃氣 (Exhaust valve-scavenge port uniflow scavenging) (1) (2) (3) (4)輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 21 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置2.換氣機構(gòu) (Gas exchange mechanis

18、m) 配氣機構(gòu) (Valve timing mechanism)：保證柴油機按規(guī)定順序和時刻完成進(jìn)排氣過程的機構(gòu)，由氣閥機構(gòu)、氣閥傳動機構(gòu)、凸輪軸和凸輪軸傳動機構(gòu)組成。2S機氣口(Port)換氣：不需要。4S機、2S機氣口-排氣閥：需要。曲軸-凸輪軸 (Camshaft)齒輪傳動 (Gear transmission)鏈傳動 (Chain transmission)單擊查看配氣機構(gòu)輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 22 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置增壓增壓 (Supercharge)：用增加進(jìn)氣壓力來提高功率功率的方法。

19、二、柴油機的增壓廢氣渦輪增壓廢氣渦輪增壓 (Exhaust gas tubocharge)：將柴油機排出的廢氣送入渦輪機高速回轉(zhuǎn)帶動離心式壓氣機工作，從而提高進(jìn)氣壓力以實現(xiàn)增壓的方式。在船上廢氣渦輪增壓器俗稱透平(Turbine)。Turbo charger of M/V YulongAir inAir outExhaust out()(一)增壓原理輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 23 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置RotatorCompressor bladeTurbine bladeCompressorTurbine

20、輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 24 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置廢氣渦輪增壓2S機原理a-進(jìn)氣口(Scavenge port)b-排氣閥(Exhaust valve)c-噴油器(Fuel injector)d-渦輪機(Turbine)e-壓氣機(Compressor)f-進(jìn)氣道(Air inlet)g-出氣管(Air pipe)h-掃氣管(Scavenge air manifold)教材錯i-掃氣箱(Scavenge air box)j-排氣管(Exhaust manifold)kk-空冷器(Air cooler)

21、教材無標(biāo)示輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 25 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置(1)定壓渦輪增壓定壓渦輪增壓 (Constant pressure turbocharge)(二)各種廢氣渦輪增壓系統(tǒng)1.廢氣渦輪增壓的兩種基本方式渦輪前排氣壓力基本穩(wěn)定，渦輪工作穩(wěn)定、效率高。需設(shè)輔助鼓風(fēng)機輔助鼓風(fēng)機/泵泵 (Auxiliary electric blower)，低負(fù)荷或剛起動時(進(jìn)出港、狹窄航道、江河)起動。輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 26 第二章第二章 船舶柴油機

22、動力裝置船舶柴油機動力裝置(2)脈沖渦輪增壓脈沖渦輪增壓 (Pulse turbocharge)充分利用定壓能和脈沖能?？刹辉O(shè)輔助鼓風(fēng)機/泵。輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 27 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置2.廢氣渦輪增壓系統(tǒng)(1)單獨增壓系統(tǒng)(2)串聯(lián)增壓系統(tǒng)廢氣渦輪增壓器、電動應(yīng)急鼓風(fēng)機 廢氣渦輪增壓器+往復(fù)式壓氣機輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 28 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置(3)串聯(lián)旁通增壓系統(tǒng)(4)并聯(lián)增壓系統(tǒng)活塞下部空間作為輔

23、助壓氣機，與廢氣渦輪增壓器串聯(lián)?；钊虏靠臻g作為輔助增壓泵與廢氣渦輪增壓器并聯(lián)。輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 29 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置增壓器的喘振增壓器的喘振 (Surge of turbocharger)：當(dāng)增壓器壓氣機流量減少到一定限度，壓氣機工作變得極不穩(wěn)定，氣流產(chǎn)生強烈脈動，排壓忽高忽低，瞬時排量忽正忽負(fù)，壓氣機產(chǎn)生強烈振動，并發(fā)出沉重的喘息聲和吼叫聲的現(xiàn)象。(三)增壓器的喘振()喘振的原因原因(小流量高背壓小流量高背壓)及消除方法：1.增壓系統(tǒng)流道堵塞濾器消音器壓氣機葉輪擴壓器空冷器掃氣箱進(jìn)、排氣

24、閥排氣管噴嘴環(huán)渦輪葉輪廢氣鍋爐煙囪輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 30 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置2.增壓系統(tǒng)與柴油機配合失調(diào)原因：低負(fù)荷時流道阻塞 。 消除: 提高負(fù)荷(1)單獨增壓系統(tǒng)正常情況下不會發(fā)生喘振，增壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障排量減小時，高轉(zhuǎn)速下會喘振。消除：降低負(fù)荷，到喘振消除。(2)串聯(lián)增壓系統(tǒng)柴油機低速運行時必然會喘振。 消除：放掉掃氣箱掃氣，或轉(zhuǎn)換成串聯(lián)，或采用并聯(lián)噴射系統(tǒng)。(3)并聯(lián)增壓系統(tǒng)3.柴油機在低速高負(fù)荷下運行低速高負(fù)荷：故障、滿載、頂風(fēng)、污底。消除：減小油門輪機概論輪機概論Introductio

25、n to Marine Engineering 31 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置4.脈沖增壓系統(tǒng)單缸熄火或各缸負(fù)荷嚴(yán)重不均消除：恢復(fù)熄火缸工作或減小另一組氣缸的供油量。原因：加速過快、緊急降速、高速停車。 消除：不須采取措施5.運行中的暫時失配環(huán)境溫度過高或過低，引起柴油機和增壓器的匹配關(guān)系。6.環(huán)境溫度的變化The end of section 3輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 32 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置The end of section 3第四節(jié) 柴油機的類型和典型結(jié)構(gòu)Sectio

26、n 4 Type and typical structure of diesel engine本節(jié)內(nèi)容請自學(xué)。Section 4 is assigned to be self-studied.第五節(jié) 柴油機的工作系統(tǒng)Section 5 Working systems of diesel engine輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 33 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置一、燃油系統(tǒng)1.燃油的選擇燃油以油的粘度分類。功用 (Function)：為保證船舶的正常營運，為主機、輔機和鍋爐等提供足夠數(shù)量并滿足質(zhì)量要求的燃油。輪機概論

27、輪機概論Introduction to Marine Engineering 34 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置粘度粘度 (Viscosity)：表示流體流動時的阻力。絕對粘度絕對粘度 (Absolute vis.)：內(nèi)摩擦系數(shù)的絕對值。相對粘度相對粘度 (Relative vis.)：某一條件下的相對值。動力粘度動力粘度 (Dynamic vis.)：面積1cm2、相距1cm的流體薄層，以1cm/s作相對運動時產(chǎn)生的阻力的達(dá)因數(shù)，泊(Pas)。運動粘度運動粘度 (Kinetic vis.)：動力粘度與密度的比值，cSt。恩氏粘度恩氏粘度 (Engler vis.)：一定

28、溫度下，從恩氏粘度計流出200cm3油所需時間與20C時同體積蒸餾水從該粘度計流出所需時間的比值，Et。雷氏粘度雷氏粘度 (Redwood vis.)：100F，從雷氏粘度計流出50cm3油所需時間，s。雷氏1號，雷氏2號。(Red No.1, Red No.2)賽氏粘度賽氏粘度 (Saybolt vis.)：100F，從賽氏粘度計流出60cm3油所需時間，s。輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 35 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置中國燃油分類()：輕柴油輕柴油 (Light diesel oil)：以油的凝固點為牌號。10

29、，0，-10，-20，-35。重柴油重柴油 (Heavy diesel oil)：以油的凝固點為牌號。10，20，30。重質(zhì)燃料油重質(zhì)燃料油 (Heavy fuel oil)：以80C時的運動粘度為牌號。20，60，100，200。國際燃油分類：船用輕柴油船用輕柴油 (Marine gas oil)：-35號輕柴油。船用柴油船用柴油 (Heavy diesel oil)：20號重柴油。中間燃料油中間燃料油 (Intermediate fuel oil)：內(nèi)燃機燃料油。船用燃料油船用燃料油 (Marine fuel oil)：石油蒸餾剩余的渣油。輪機概論輪機概論Introduction to M

30、arine Engineering 36 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置2.燃油系統(tǒng) (Fuel oil system)1-主機(Main engine)2-重油沉淀柜(F.O Settling TK)3-重油日用柜(F.O Service TK)4-柴油日用柜(D.O Service TK)5-輕重油轉(zhuǎn)換閥(Changeover VV)6-吸入濾器(Strainer)7-低壓輸送泵(LP Booster PP)8-回油筒9-增壓泵(Booster PP)10-霧化加熱器(Atom. Heater)11-細(xì)濾器12-噴油泵(F.O injection PP)13-出氣器14

31、-疏水器15-壓力調(diào)節(jié)閥16-噴油泵漏油排除管17-燃油漏油排除管18-放氣閥19-阻尼器燃油系統(tǒng)由注入、貯存、駁運、凈化和供給注入、貯存、駁運、凈化和供給五個基本環(huán)節(jié)組成。輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 37 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置分油機結(jié)構(gòu)(Purifier)輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 38 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置二、潤滑系統(tǒng) (Lubrication system)1-柴油機2-渦輪增壓器3-循環(huán)油柜(Circulatin

32、g oil TK)4,5-透平油泵(Turbine oil PP)6-冷卻器(Cooler)7-雙聯(lián)濾器8-重力油柜(Head TK)9-透平油儲存柜(Storage TK)1.增壓器潤滑系統(tǒng) (Turbocharger lubrication system)自身封閉式潤滑重力-強制混合潤滑功用：潤滑、冷卻、密封、中和酸性燃燒產(chǎn)物、清潔雜質(zhì)。輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 39 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置2.氣缸油潤滑系統(tǒng) (Cylinder lubrication system)1-主機2-氣缸油貯存柜3-氣缸油濾

33、器4-氣缸油輸送泵5-手動泵6-氣缸油日用柜7-氣缸油注油器(Lubricator)輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 40 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置3.曲柄箱油潤滑系統(tǒng) (Crankcase lubrication system)1-主機2-潤滑油循環(huán)柜3-粗濾器4-滑油泵5-滑油冷卻器6-滑油溫度調(diào)節(jié)閥7-細(xì)濾器8-主軸承滑油和活塞冷卻油入口9-十字頭滑油泵10-十字頭滑油和排氣閥驅(qū)動油進(jìn)油管(1)濕式油底殼-發(fā)電柴油機；(2)干式油底殼-主機；輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engi

34、neering 41 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置主機滑油反沖式自清濾器輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 42 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置三、冷卻系統(tǒng) (Cooling system)任務(wù)：把冷卻介質(zhì)送到受熱的部件，將多余的熱量帶走。要求：確保供給足量、連續(xù)和適宜的冷卻介質(zhì)，工作安全可靠，便于維護(hù)管理和經(jīng)濟耐用。按冷卻介質(zhì)分類：風(fēng)冷油冷水冷按工作特點分類：開式冷卻系統(tǒng)閉式冷卻系統(tǒng)集中式冷卻系統(tǒng)H.T.L.T.輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 43

35、 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置1.開式冷卻系統(tǒng) (Open type cooling system)1-高位海底門(H.L. Sea chest)2-低位海底門(L.L. Sea chest)3-海水濾器(S.W. Filter)4-海水泵(S.W. Pump)5-溫度傳感器(Temp. Sensor)6-滑油冷卻器(L.O. Cooler)7-活塞水冷卻器(Piston Cooler)8-缸套水冷卻器(Cyl. Water cooler)9-海水回水管(S.W. Return pipe)10-出海閥(S.W. overboard)11-自動調(diào)溫閥(Thermostat)

36、12-增壓空氣冷卻器(Air cooler)13-透氣管(Vent)Advantage:設(shè)備和管路簡單；Disadvantage:水質(zhì)和水溫變化大，冷卻水腔易結(jié)垢，冷卻部件容易產(chǎn)生裂紋、漏水故障。維護(hù)管理方便。輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 44 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置2.閉式冷卻系統(tǒng) (Close type cooling system)1-主機2-缸套水冷卻泵3-預(yù)熱器(Preheater)4-自動調(diào)溫閥5-缸套水冷卻器6-造水機(F.W.G)7-節(jié)流板8-平衡管(Balance tube)9-補水管(Mak

37、eup tube)10-投藥管11-膨脹水柜(Expansion tank)12-離心式空氣分離器13-穩(wěn)壓器14-節(jié)流孔板15-缸套水排出總管16-缸套水進(jìn)入總管17-加熱器輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 45 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置2.閉式冷卻系統(tǒng) (Close type cooling system)膨脹水箱作用：膨脹水箱作用：使水受熱后有膨脹的余地，補水、放氣、投藥處理及保證淡水泵有足夠的壓頭。輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 46 第二章第二章 船舶柴

38、油機動力裝置船舶柴油機動力裝置主機的暖機(Warming)方法：2.閉式冷卻系統(tǒng) (Close type cooling system)(1)采用獨立預(yù)熱泵和加熱器(圖中3，17)。(2)采用副機缸套冷卻水。為了利用余熱，可將部分缸套水引入造水機 (Fresh water generator)，使海水在一定真空下蒸發(fā)、冷凝制成淡水。()輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 47 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置3.集中式(中央)冷卻系統(tǒng) (Central cooling system)幾乎所有設(shè)備都使用淡水冷卻；海水系統(tǒng)管路很短

39、；系統(tǒng)維修工作量少。Advantages:Disadvantages:投資高；維修技術(shù)要求高。輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 48 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置板式冷卻器(Plate type cooler)冷卻單元板工作原理輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 49 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置板式冷卻器(Plate type cooler)應(yīng)用實例輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 50 第二章第

40、二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置板式冷卻器(Plate type cooler)板式冷卻器和殼管式冷卻器(Shell and tube type cooler)對比The end of section 5第六節(jié) 柴油機的操縱系統(tǒng)Section 6 Manipulating system of diesel engine輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 51 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置船舶的航行狀況經(jīng)常發(fā)生變化，因此船舶主機應(yīng)具有起動和停車、定速和變速、超速和限速、超負(fù)荷和限制負(fù)荷、正車和倒車的能力。為滿足這些

41、功能而設(shè)置的啟動、換向和調(diào)速裝置稱為柴油機的操縱機構(gòu)。柴油機的操縱機構(gòu)。一、啟動裝置 (Starting equipment)輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 52 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置柴油機是一種壓縮發(fā)火式內(nèi)燃機，必須保證在壓縮終了時的溫度和壓力保持一定值，否則由于溫度和壓力過低，燃油不能自行發(fā)火。因此必須保證柴油機有一定的起動轉(zhuǎn)速。起動轉(zhuǎn)速起動轉(zhuǎn)速 (Starting revolution)：柴油機起動所要求的最低轉(zhuǎn)速稱為起動轉(zhuǎn)速。高速機(n300r/min)： 80-150 r/min中速機(300n100

42、0r/min)： 80-150 r/min起動轉(zhuǎn)速范圍 ()起動方式手搖起動(艇機)電動起動(艇機)壓縮空氣起動壓縮空氣起動(發(fā)電柴油機、主機)壓縮空氣起動裝置 (Compressed air starting equipment)輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 53 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置1-氣缸啟動閥(Cylinder starting valve)2-空氣分配器(Air distributor)3-主起動閥(Main starting valve)4-操縱手柄(Operating handle)5-出氣閥(

43、Air outlet)6-空氣瓶(Air bottle/reservoir)7-起動控制閥(Control valve)8-截止閥(Stop valve)起動空氣的壓力一般應(yīng)達(dá)到起動空氣的壓力一般應(yīng)達(dá)到3.0MPa，空氣瓶的容量可供主，空氣瓶的容量可供主機連續(xù)起動機連續(xù)起動12次。次。9-輔空氣瓶(Aux. air bottle/reservoir)10-發(fā)電柴油機(Generator engine)910二、換向裝置 (Reversing equipment)輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 54 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機

44、動力裝置船舶的換向(前進(jìn)后退，后退前進(jìn))通過間接傳動裝置軸系上的換向機構(gòu)、或通過改變調(diào)距槳槳葉傾角、或通過改變主機的轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)。換向裝置：換向裝置：為改變柴油機的轉(zhuǎn)向而改變各種凸輪相對于曲軸位置的機構(gòu)?；痉绞接袉瓮馆?(Cam)和雙凸輪兩種?？諝夥峙淦魍馆嗊M(jìn)、排氣閥凸輪噴油泵凸輪4S機2S彎流掃氣空氣分配器凸輪噴油泵凸輪2S直流掃氣空氣分配器凸輪排氣閥凸輪噴油泵凸輪1.雙凸輪換向裝置 (Dual cam reversing equipment)輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 55 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置對需要換向

45、的設(shè)備包括空氣分配器、噴油泵、氣閥等均配置兩套凸輪，一套供正車使用、另一套供倒車使用。2.單凸輪換向裝置 (Single cam reversing equipment)輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 56 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置對需要換向的設(shè)備包括空氣分配器、噴油泵、氣閥等各配置1個凸輪，正倒車兼用。換向時無需軸向移動凸輪軸，只要將凸輪軸相對曲軸轉(zhuǎn)過一個換向差動角即可。輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 57 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置三

46、、調(diào)速裝置 (Governor)柴油機的不同轉(zhuǎn)速和功率通過改變一個循環(huán)的噴油量完成。而噴油量的改變通過調(diào)速裝置完成。發(fā)電柴油機要求恒定的轉(zhuǎn)速，應(yīng)裝設(shè)定速調(diào)速器。主機具有自平衡能力，如不需轉(zhuǎn)速恒定可不設(shè)調(diào)速器，但為了安全，尤其是長航線船舶能適應(yīng)海況，必須裝設(shè)調(diào)速器。調(diào)速器按轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍分類：(1)極限調(diào)速器：轉(zhuǎn)速超過極限時起作用。(2)定速調(diào)速器：保持柴油機轉(zhuǎn)速恒定。(3)全制式調(diào)速器：可保持人已選定的轉(zhuǎn)速恒定。(4)雙制式調(diào)速器：對怠速、最高轉(zhuǎn)速起作用。調(diào)速器按執(zhí)行機構(gòu)的工作原理分類：(1)機械式調(diào)速器(2)液壓式調(diào)速器輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engine

47、ering 58 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置220kW以上的船用柴油機還應(yīng)裝設(shè)超速保護(hù)裝置，防止主機轉(zhuǎn)速超過120%、發(fā)電柴油機轉(zhuǎn)速超過115%標(biāo)定轉(zhuǎn)速。機械調(diào)速器1-轉(zhuǎn)軸(Shaft) 2-飛重座架(Fly weight seat) 3-飛重(Fly weight) 4-套筒(Sleeve) 5-調(diào)速彈簧(Spring) 6-本體(Body) 7-轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)螺釘(Revolution setting button) 8-油量調(diào)節(jié)桿(Fuel adjusting lever) 輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 59 第二

48、章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置四、操縱系統(tǒng)操縱系統(tǒng)操縱系統(tǒng) (Manipulating system)：將起動、換向、調(diào)速等裝置聯(lián)結(jié)成一個整體并可以集中控制柴油機的機構(gòu)。()(2)機艙集中控制室控制(Engine central room control)按操作方式分類：()(1)機旁手動操縱(Local control) (3)駕駛臺遙控-位于駕駛臺(Bridge control) 優(yōu)先級(priority) ：(1)(2)(3) ()(2)氣動式遙控系統(tǒng)(Pneumatic remote control)按使用的能源和工質(zhì)分類：(1)電動式遙控系統(tǒng)(Electrical r

49、emote control) (3)液力式控制系統(tǒng)(Hydraulic control) (4)電-氣、電-液混合式遙控系統(tǒng)(E-P, E-H control) (5)微機控制(Computer control) 輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 60 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置主機遙控系統(tǒng)應(yīng)具有的功能()1.1.換向邏輯功能：換向邏輯功能： 車令和凸輪軸實際位置不符時換向。2.2.起動邏輯功能：起動邏輯功能： 車鐘移到正/倒車位，起動，成功后停止起動。3.3.重復(fù)起動邏輯功能：重復(fù)起動邏輯功能：連續(xù)起動3或4次，若失

50、敗停止起動。4.4.重起動邏輯功能：重起動邏輯功能：應(yīng)急/倒車/重復(fù)啟動時，增加油量或提高起動轉(zhuǎn)速。5.5.慢轉(zhuǎn)起動邏輯功能：慢轉(zhuǎn)起動邏輯功能： 停車超過規(guī)定時間(30-60min)或停車期間停過電后再起動，慢轉(zhuǎn)后起動。6.6.加速率限制功能：加速率限制功能：對加速過程的快慢進(jìn)行限制。7.7.負(fù)荷程序功能：負(fù)荷程序功能：主機負(fù)荷達(dá)到70-100%區(qū)域，以一定的程序控制加速過程。輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 61 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置8.8.運行中的換向與制動邏輯功能：運行中的換向與制動邏輯功能：全速正車倒車，

51、停油、換向、制動、反向起動。9.9.自動避開臨界轉(zhuǎn)速功能自動避開臨界轉(zhuǎn)速功能(Critical revolution)：防止在臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)運行，保證主機安全。10.10.應(yīng)急操作功能應(yīng)急操作功能(Emergency operation)：應(yīng)急情況下取消慢轉(zhuǎn)、負(fù)荷程序進(jìn)行快加速；取消自動減速、停車信號。11.11.安全保護(hù)功能：安全保護(hù)功能：滑油低壓、軸承高溫、曲柄箱油霧濃度高時，自動減速或停車。12.12.系統(tǒng)功能模擬功能：系統(tǒng)功能模擬功能：檢查系統(tǒng)、設(shè)備是否正常。輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 62 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶

52、柴油機動力裝置BridgeEngine control roomThe end of section 6第七節(jié) 柴油機的運轉(zhuǎn)特性Section 7 Operating performance of diesel engine輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 63 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置柴油機的特性反映出柴油機的動力性、經(jīng)濟性和使用性能，是柴油機的固有特性。一、柴油機的速度特性柴油機的速度特性：柴油機的速度特性：將噴油泵油量調(diào)節(jié)機構(gòu)固定在某一位置，然后改變柴油機的負(fù)荷、使柴油機轉(zhuǎn)速變化，在這種條件下測得的柴油機主要性

53、能指標(biāo)和工作參數(shù)隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。全負(fù)荷速度特性超負(fù)荷速度特性部分負(fù)荷速度特性輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 64 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置柴油機的速度特性3-全負(fù)荷速度特性，100%標(biāo)定功率2-超負(fù)荷速度特性，110%標(biāo)定功率5,6-部分負(fù)荷速度特性，100%標(biāo)定功率4-實際全負(fù)荷速度特性，功率小于標(biāo)定功率輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 65 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置二、柴油機的推進(jìn)特性柴油機的推進(jìn)特性：柴油機的推進(jìn)特性：柴油機按槳特

54、性工作時，各性能指標(biāo)和工作參數(shù)隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。螺旋槳螺旋槳(Propeller)所需功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。所需功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。 所以，主機的功率也與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。所以，主機的功率也與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。MANKSZ150/180輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 66 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置三、柴油機的限制特性柴油機的限制特性：柴油機的限制特性：限制柴油機在各種轉(zhuǎn)速下的最大有效功率，使柴油機的機械負(fù)荷和熱負(fù)荷不超出它可靠工作而規(guī)定的允許范圍。限制特性是速度特性的一種。等轉(zhuǎn)距限制特性：等轉(zhuǎn)距時功率

55、與轉(zhuǎn)速成正比，等排溫限制特性：限制柴油機的熱負(fù)荷。9550nMPeeMANKSZ150/180The end of section 7第八節(jié) 柴油機的主要工作指標(biāo)Section 8 Main parameters of diesel engine輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 67 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置通過柴油機的動力性、經(jīng)濟性、運轉(zhuǎn)性、可靠性、耐久性來評價其性能。其中，動力性和經(jīng)濟性分為指示指標(biāo)和有效指標(biāo)兩類。一、指示指標(biāo)(Indicated parameters) 指示指標(biāo)：指示指標(biāo)：以氣缸示功圖(Indi

56、cator diagram)表示的工作循環(huán)指示功為基礎(chǔ)，只考慮缸內(nèi)燃燒不完全及傳熱等損失，而不考慮各運動副之間的摩擦損失。輪機概論輪機概論Introduction to Marine Engineering 68 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置1.平均指示壓力 (Mean indicated pressure) Mhpiihi-平均高度，mmM-示功彈簧比例，mm/MPa2.指示功率 (Indicated power) 60000nmiVpPhii(kW)Vh-汽缸工作容積，m3(MPa)n-轉(zhuǎn)速，r/minm-每轉(zhuǎn)工作行程數(shù)，4S機m=1/2，2S機m=1輪機概論輪機概論

57、Introduction to Marine Engineering 69 第二章第二章 船舶柴油機動力裝置船舶柴油機動力裝置3.指示效率和指示油耗率(Indicated efficiency, fuel rate) Gf-每小時油耗量，kg/hHu-燃料的低發(fā)熱值，kJ/kgufiiHGP3600Pi-指示功率，kW二、有效指標(biāo) (Effective parameter) ifiPGg 1.有效功率和機械效率miePPPimmPP1有效指標(biāo)：有效指標(biāo)：以輸出軸上所得到的有效功為基礎(chǔ)、既考慮了熱損失也考慮了機械損失，是評定工作性能的最終指標(biāo)。輪機概論輪機概論Introduction to Marine En