船舶柴油機(jī)概述

1、船舶柴油機(jī)概述 柴油機(jī)在船舶動(dòng)力裝置中的地位柴油機(jī)在船舶動(dòng)力裝置中的地位 船舶柴油機(jī)的發(fā)展 船舶柴油機(jī)當(dāng)前的技術(shù)水平 柴油機(jī)在船舶動(dòng)力裝置中的地位 1912年 世界上第一艘遠(yuǎn)洋柴油機(jī)船Selandia輪投入營運(yùn) 1939年 柴油機(jī)船在世界船隊(duì)總噸位中的所占的比例上升到 約60% 船舶動(dòng)力裝置開始進(jìn)入到了柴油機(jī)時(shí)代 1970s后 向民用船舶動(dòng)力裝置的各個(gè)領(lǐng)域擴(kuò)張 VLCC、大型散裝船、集裝箱船 LNG船 近年世界2000DWT以上船舶造船統(tǒng)計(jì) 年份1990 1992199419961998200120022003 造船數(shù)81776377898610809489601033 柴油機(jī)船 817763

2、77097410789419461017 百分比100% 100%98.97% 98.78% 99.81%99.26%98.54%98.45% 2000-2003年2000DWT以上船舶柴油 機(jī)裝船情況統(tǒng)計(jì) 年份2000200120022003 裝機(jī)數(shù) 裝機(jī)功率 (kW) 裝機(jī)數(shù) 裝機(jī)功率 (kW) 裝機(jī)數(shù) 裝機(jī)功率 (kW) 裝機(jī)數(shù) 裝機(jī)功率 (kW) 總計(jì)112311628784115513504068119013434842117713487107 低速機(jī)6259034065699107549066551089623771511113899 百分比55.65%77.69% 60.52%

3、79.64%55.04%81.10%60.75%82.40% 中速機(jī)4982594719456274916153525386054622373208 百分比44.35%22.31% 39.48% 20.36%44.96%18.90%39.25%17.60% 船舶柴油機(jī)概述 柴油機(jī)在船舶動(dòng)力裝置中的地位 船舶柴油機(jī)的發(fā)展船舶柴油機(jī)的發(fā)展 船舶柴油機(jī)當(dāng)前的技術(shù)水平 船舶柴油機(jī)的發(fā)展 柴油機(jī)的早期發(fā)展 1876年德國人奧托(N.A.Otto)第一次提出 了四沖程循環(huán) 1880年英國的D.Clerk和J.Robson及德國的 K.Benz等成功地開發(fā)了二沖程內(nèi)燃機(jī)。 1893年Rudolf Diese

4、l申請(qǐng)了壓縮發(fā)火內(nèi)燃 機(jī)專利 1897年MAN公司研制成功第一臺(tái)使用液 體燃料的內(nèi)燃機(jī) 船舶柴油機(jī)的發(fā)展的初期階段 蒸汽機(jī)與柴油機(jī)并存，兩種發(fā)動(dòng)機(jī)相比 較而存在，相競爭而發(fā)展； 隨著柴油機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展及其產(chǎn)品性 能的不斷提高，柴油機(jī)逐漸取代了蒸汽 機(jī)； 20世紀(jì)40年代以后，新建商船已經(jīng)很少 有蒸汽機(jī)船了 船舶柴油機(jī)的發(fā)展的初期階段 1903年柴油機(jī)用于船舶推進(jìn)裝置； 1910年最早的沿海柴油機(jī)船Romagna輪下水，噸位為678噸， 兩臺(tái)Sulzer柴油機(jī)，功率280kW； 1912年世界上第一艘遠(yuǎn)洋柴油機(jī)船Selandia輪，噸位為7400 噸，兩臺(tái)B&W公司DM8150X柴油機(jī)，額定功

5、率為 920kW(140r/min)； 1912年第一艘二沖程十字頭式柴油機(jī)的Monte Penedo輪, 投 入營運(yùn)，噸位為6500噸，兩臺(tái)Sulzer公司4S47柴油機(jī)(缸徑 470mm，行程680mm)，額定功率為625kW(160r/min)； 1924年第一艘由柴油機(jī)推進(jìn)的大型客輪Aoragi輪，投入營運(yùn)， 噸位為17490噸，4臺(tái)Sulzer公司6ST70柴油機(jī)(缸徑700mm， 行程990mm)，總功率為9560kW(127r/min)。 船舶柴油機(jī)的發(fā)展的初期階段 關(guān)健技術(shù) 無氣噴射技術(shù) 1927年由RBosch發(fā)明的噴油泵在柴油機(jī)上的正式使 用 增壓技術(shù) 第一臺(tái)廢氣渦輪增壓柴

6、油機(jī)由MAN公司于1927年生產(chǎn) 未能迅速推廣 船舶柴油機(jī)的發(fā)展的第二階段 從上個(gè)世紀(jì)40年代至70年代 向大缸徑大功率方向發(fā)展 提高增壓程度和加大氣缸排量 1956年740760 mm 單缸功率12001400馬力 1960年840900mm,單缸功率21002300馬力 1965年930mm,單缸功率2750馬力 1970年1060mm。單缸功率4000馬力 1977年達(dá)到單缸功率4600馬力 船舶柴油機(jī)的發(fā)展的第二階段 關(guān)健技術(shù) 廢氣渦輪增壓技術(shù)的成熟和普及 大缸徑 焊接結(jié)構(gòu) 使用劣質(zhì)燃油 船舶柴油機(jī)的發(fā)展的第三階段 上個(gè)世紀(jì)70年代開始至90年代末 70年代的兩次石油危機(jī)誘發(fā)了世界范圍

7、內(nèi)的 能源危機(jī) 蘇伊士運(yùn)河的通航 改進(jìn)增壓技術(shù)以提高柴油機(jī)的單機(jī)功率 并降低比重量以及提高可靠性和提高經(jīng) 濟(jì)性等問題 船舶柴油機(jī)的發(fā)展的第三階段 主要特征 各船用柴油機(jī)廠之間開始進(jìn)行大規(guī)模的淘汰、調(diào)整和重新組 合。 從以前的八種船用低速柴油機(jī)品牌減少到三種。 丹麥B&W公司兼并瑞典的Gotaverken公司 德國MAN公司兼并英國的Doxford公司 80年代初MAN公司和B&W公司的合并 90年代Wartsila公司和Sulzer的合并。 柴油機(jī)技術(shù)不斷趨于完善而柴油機(jī)的機(jī)型在逐漸減少和 系列的完備。 在世界范圍內(nèi)，目前大型低速柴油機(jī)只有MAN B&W的MC 系列柴油機(jī)和Wartsila公司

8、的Sulzer RTA系列柴油機(jī)。 船舶柴油機(jī)的發(fā)展的第三階段 技術(shù)特征： 節(jié)能技術(shù)研究和發(fā)展 提高柴油機(jī)的有效熱效率 劣質(zhì)燃油使用技術(shù)有了新的發(fā)展 降低柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，提高推進(jìn)效率 柴油機(jī)可靠性的提高 TBO5 0006,0008,00012,000 20,000 小缸徑系列低速柴油機(jī)的開發(fā) 船舶柴油機(jī)的發(fā)展的第四階段 2000年 以后 2000年 Wrtsil公司推出了的SULZER RT-flex全 電子控制的智能型柴油機(jī) 2002年MAN B&W推出了ME系列柴油機(jī) 日本三菱公司與Wrtsil公司合作開發(fā)了LSE系 列柴油機(jī) 船舶柴油機(jī)的發(fā)展的第四階段 技術(shù)特征 電子控制技術(shù)在船舶柴油機(jī)上

9、的應(yīng)用。 柴油機(jī)的所有主要功能如燃油噴射、排氣閥驅(qū)動(dòng)、 柴油機(jī)的起動(dòng)和氣缸潤滑是全電子控制的。 實(shí)現(xiàn)了柴油機(jī)控制和管理的電子化，信息化和智能 化。發(fā)動(dòng)機(jī)的管理采用DENIS模塊和MAPEX監(jiān)控與 維護(hù)專家系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)利用專家知識(shí)在船評(píng)估和通過衛(wèi)星通迅全面支 持?jǐn)?shù)據(jù)儲(chǔ)存和傳輸 大功率四沖程中速柴油機(jī) 的發(fā)展 自50年代開始也得到了穩(wěn)步發(fā)展，至今已經(jīng)歷 了五代機(jī)型。 它的最大優(yōu)點(diǎn)是重量輕，尺寸小，可選用最佳 的螺旋槳轉(zhuǎn)速。 在工作可靠性、使用壽命、經(jīng)濟(jì)性及對(duì)劣質(zhì)燃 油的適應(yīng)性方面均有明顯改進(jìn)，基本上達(dá)到與 低速機(jī)相近的水平。 在近年建造的2 000總噸以上船舶中 中速機(jī)做主機(jī)船舶數(shù)量達(dá)到了35-4

10、0%， 裝機(jī)功率也達(dá)到了裝機(jī)總功率的20%左右。 船舶柴油機(jī)概述 柴油機(jī)在船舶動(dòng)力裝置中的地位 船舶柴油機(jī)的發(fā)展 船舶柴油機(jī)當(dāng)前的技術(shù)水平船舶柴油機(jī)當(dāng)前的技術(shù)水平 船用低速柴油機(jī)當(dāng)前使用情況和技術(shù)水平 MAN B&W MC系列72% Wrtsil公司Sulzer RTA系列23% 日本三菱公司UEC系列5% 船用低速油機(jī)的主要參數(shù) 機(jī)型RTA48T RT-flex 50C RTA96CUEC50LSES46MC-C S40ME-B K108ME-C 缸徑(mm)4805009605004604001080 行程(mm)2000205025002050193217702660 缸徑行程（S/D)

11、4.174.12.64.14.24.432.5 轉(zhuǎn)速(r/min)12712410212412914694 活塞平均速度(m/s)8.58.58.58.58.38.68.3 平均有效壓力MPa1.92.01.862.02.02.11.82 單缸功率kW1455166057201660134011356950 燃油消耗率g/kWh171171171171174171171 船用中速柴油機(jī)當(dāng)前使用情況和技術(shù)水平 船用中速柴油機(jī)目前雖然生產(chǎn)廠家較多， 但主要集中于Wrtsil 、Mak、MAN等幾 家公司。 近年船舶中速柴油機(jī)生產(chǎn)情況 生產(chǎn)廠 20022003 數(shù)量功率(kW)市場份額數(shù)量功率(kW

12、)市場份額 Wrtsil 1661,062,05141.8%120914,80338.5% MAK 110490,16619.3%114502,43221.2% MAN35277,28810.9%54421,93117.8% SULZER19190,4287.5%15146,4346.2% NORMO68168,6556.6%39140,6865.9% CATERPILLAR5189,6853.5%53119,9105.1% Hanshin1331,6451.2%1638,0671.6% ALPHA1022,7640.9%1935,1301.5% PIELSTICK(SE MT) 9123,6

13、914.9%113,2390.6% 其它5483,2323.2%2340,5771.7% 船用中速油機(jī)的主要參數(shù) 機(jī)型 MAN L27/38MAN 32/44CR WARTSILA 32WARTSILA 64 缸徑（mm）270320320640 行程（mm）380440400900 S/D1.4:11.375:11.25:11.4:1 壓縮比16.5:116.0:1 活塞平均速度（m/s）10.111.010.010.0 平均有效壓力(bar)23.526.924.927.2 最大燃燒壓力(bar)200190200 燃油消耗率(g/kWh)185.3175182171 燃油噴射壓力(bar)16002000 使用燃油質(zhì)量 (cSt/50C) 700700730730 單缸功率（kW）204030605605002150 我國的船舶柴油機(jī)發(fā)展?fàn)顩r 低速二沖程船舶柴油機(jī) 在上個(gè)世紀(jì)50-70年代研制自主研發(fā)了 ESDZ43/82、ESDZ58/100、ESDZ76/160等 機(jī)型， 改革開放以來，引進(jìn)Sulzer, MAN B&W公司 的專利進(jìn)行生產(chǎn)。 1978年年產(chǎn)13 臺(tái)、3.3 萬千瓦 2003