輪機(jī)概論(第二章)

1、第一章第一章 船舶動力裝置概述船舶動力裝置概述 丁懿盛第一節(jié) 船舶動力裝置的組成和類型n 一、船舶動力裝置的概念：n“裝置”乃是為了達(dá)到某一目的所設(shè)置的所有機(jī)器、設(shè)備及系統(tǒng)的總稱，以具有某種特定的功能為特征?！按皠恿ρb置”這一術(shù)語已應(yīng)用了幾十年，但一直沒有明確而統(tǒng)一的定義。實(shí)際上它是和“輪機(jī)”這一術(shù)語緊密聯(lián)系在一起的。在1807年，世界上第一艘用蒸汽機(jī)驅(qū)動推進(jìn)器的“克萊蒙特”號輪，開創(chuàng)了船舶以動力機(jī)械推進(jìn)的新紀(jì)元。當(dāng)時蒸汽機(jī)帶動一個槳輪推進(jìn)器，這種推進(jìn)器的大部分露在水面，人們稱之為“明輪”，把裝有明輪的船稱為“輪船”，而把產(chǎn)生蒸汽的鍋爐和驅(qū)動明輪轉(zhuǎn)動的蒸汽機(jī)等成套設(shè)備稱為“輪機(jī)”。 n當(dāng)時的

2、“輪機(jī)”僅僅是推進(jìn)設(shè)備的簡稱。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。不僅船舶推進(jìn)設(shè)備更加復(fù)雜和完善，而且為了適應(yīng)船舶營運(yùn)、人員生活和安全等方面的需要，還增設(shè)了諸如船舶電站、起貨機(jī)械、飲水、供汽、壓載、艙底、消防等系統(tǒng)，大大豐富了輪機(jī)的內(nèi)容，并且至今還在不斷擴(kuò)大與完善中。因此，“輪機(jī)”是個內(nèi)容相當(dāng)廣泛的技術(shù)范疇?！按皠恿ρb置”的基本含義和“輪機(jī)”相同，是為了滿足船舶航行、各種作業(yè)、人員的生活和安全需要所設(shè)置的全部機(jī)械、設(shè)備和系統(tǒng)的總稱。它的任務(wù)是多方面的，但主要任務(wù)可概括為：為船舶提供各種形式的能量(機(jī)械能、電能、熱能)并轉(zhuǎn)換和利用這些能量。n 二、船舶動力裝置的組成：二、船舶動力裝置的組成：n根據(jù)組成

3、船舶動力裝置的各種機(jī)械、設(shè)備和系統(tǒng)所起作用的不同，將整個動力裝置分為以下幾個部分。n 推進(jìn)裝置是提供船舶正常航行所需推動力的一整套推進(jìn)裝置是提供船舶正常航行所需推動力的一整套設(shè)備，其中包括：設(shè)備，其中包括： （1）主機(jī)：）主機(jī)： （2）船舶軸系：）船舶軸系： （3）傳動設(shè)備：）傳動設(shè)備： （4）推進(jìn)器：）推進(jìn)器： 輔助裝置是指提供船舶除推進(jìn)裝置以外的其他所輔助裝置是指提供船舶除推進(jìn)裝置以外的其他所需能量的設(shè)備，以保證船舶航行和生活需要，其中包需能量的設(shè)備，以保證船舶航行和生活需要，其中包括：括： （1）船舶電站：）船舶電站： （2）輔助鍋爐裝置：）輔助鍋爐裝置： 船舶管路系統(tǒng)是指用來連接各種機(jī)

4、械設(shè)備，并輸船舶管路系統(tǒng)是指用來連接各種機(jī)械設(shè)備，并輸送有關(guān)工質(zhì)的成套設(shè)備，由各種閥件。管路、泵、濾送有關(guān)工質(zhì)的成套設(shè)備，由各種閥件。管路、泵、濾器、熱交換器、儀表等組成。按用途不同管路系統(tǒng)分器、熱交換器、儀表等組成。按用途不同管路系統(tǒng)分為：為： （1）動力管路系統(tǒng)：）動力管路系統(tǒng)： （2）船舶管路系統(tǒng)：）船舶管路系統(tǒng)： 船舶甲板機(jī)械是指為保證船舶航向、停泊及裝卸船舶甲板機(jī)械是指為保證船舶航向、停泊及裝卸貨物所需要的機(jī)械設(shè)備，包括：貨物所需要的機(jī)械設(shè)備，包括： （1）錨泊機(jī)械設(shè)備：）錨泊機(jī)械設(shè)備： （2）操舵機(jī)械設(shè)備：）操舵機(jī)械設(shè)備： （3）起重機(jī)械設(shè)備：）起重機(jī)械設(shè)備： 機(jī)艙自動化設(shè)備包括對

5、動力裝置的遠(yuǎn)程、集中和自機(jī)艙自動化設(shè)備包括對動力裝置的遠(yuǎn)程、集中和自動控制的各種系統(tǒng)。主要由遙控、自動調(diào)節(jié)、監(jiān)視、動控制的各種系統(tǒng)。主要由遙控、自動調(diào)節(jié)、監(jiān)視、安全和報警等設(shè)備組成。安全和報警等設(shè)備組成。 第二節(jié) 船舶動力裝置的類型及特點(diǎn) 一、柴油機(jī)動力裝置一、柴油機(jī)動力裝置 柴油機(jī)動力裝置由于其具有比較優(yōu)良的性能，而廣泛應(yīng)用于柴油機(jī)動力裝置由于其具有比較優(yōu)良的性能，而廣泛應(yīng)用于貨船、客船、漁船、油輪、工程船舶以及軍工艦船上。目前我國貨船、客船、漁船、油輪、工程船舶以及軍工艦船上。目前我國柴油機(jī)船的船舶總數(shù)、噸位和主機(jī)總功率約占柴油機(jī)船的船舶總數(shù)、噸位和主機(jī)總功率約占90以上。以上。 1柴油機(jī)

6、動力裝置具有的優(yōu)點(diǎn)柴油機(jī)動力裝置具有的優(yōu)點(diǎn) （1）有較高的經(jīng)濟(jì)性：）有較高的經(jīng)濟(jì)性： （2）重量輕：）重量輕： （3）具有良好的機(jī)動性：）具有良好的機(jī)動性： 2柴油機(jī)裝置具有的缺點(diǎn)柴油機(jī)裝置具有的缺點(diǎn) （1）單機(jī)功率低：）單機(jī)功率低： （2）柴油機(jī)工作中振動噪聲大：）柴油機(jī)工作中振動噪聲大： （3）大修期限較短：）大修期限較短： （4）柴油機(jī)在低轉(zhuǎn)速區(qū)工作時穩(wěn)定性差，過載能力較差：）柴油機(jī)在低轉(zhuǎn)速區(qū)工作時穩(wěn)定性差，過載能力較差： （5）滑油耗率較高：）滑油耗率較高：二、汽輪機(jī)動力裝置二、汽輪機(jī)動力裝置 （1）汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子在高溫、高壓、高速流動）汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子在高溫、高壓、高速流動的蒸汽作用下連續(xù)

7、工作，轉(zhuǎn)速較高，單機(jī)功率很的蒸汽作用下連續(xù)工作，轉(zhuǎn)速較高，單機(jī)功率很大，主機(jī)本身的單位重量尺寸指標(biāo)優(yōu)越。大，主機(jī)本身的單位重量尺寸指標(biāo)優(yōu)越。 （2）汽輪機(jī)葉輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，機(jī)組振動噪聲小。）汽輪機(jī)葉輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，機(jī)組振動噪聲小。 （3）汽輪機(jī)工作時磨損部件少，工作可靠性）汽輪機(jī)工作時磨損部件少，工作可靠性高，使用期限高達(dá)高，使用期限高達(dá) 105h以上。以上。 （4）可使用劣質(zhì)燃油，滑油消耗率低。）可使用劣質(zhì)燃油，滑油消耗率低。 （5）汽輪機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，使用管理）汽輪機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，使用管理方便，保養(yǎng)維修工作量小。方便，保養(yǎng)維修工作量小。 （1）汽輪機(jī)動力裝置比較復(fù)雜，裝置單位重）汽輪機(jī)

8、動力裝置比較復(fù)雜，裝置單位重量為量為2426kgkw。 （2）燃油消耗量大，裝置效率低。）燃油消耗量大，裝置效率低。 （3）機(jī)動性差。）機(jī)動性差。1 1鍋爐；鍋爐；2過熱器；過熱器；3主蒸汽主蒸汽管路；管路；4高壓汽輪機(jī)；高壓汽輪機(jī)；5低壓低壓汽輪機(jī)；汽輪機(jī)；6減速齒輪減速齒輪Z7螺旋槳；螺旋槳；8 8冷凝器；冷凝器；9冷卻水循環(huán)泵；冷卻水循環(huán)泵；10凝水泵；凝水泵；11給水泵；給水泵；12給給水預(yù)熱器水預(yù)熱器蒸汽機(jī)船蒸汽機(jī)船二、汽輪機(jī)動力裝置二、汽輪機(jī)動力裝置 138 泰州號泰州號“現(xiàn)代現(xiàn)代”級導(dǎo)彈驅(qū)逐艦級導(dǎo)彈驅(qū)逐艦排水量：標(biāo)準(zhǔn)排水量7900噸，滿載排水量：8480噸艦長：156.37米 艦

9、寬：17.19米 吃水：7.85米動力系統(tǒng)：航速：最高航速達(dá)32節(jié)續(xù)航力：2400海里/32節(jié)；6500海里/20節(jié)；14000海里/14節(jié)艦員編制：296人（最多可容納350人）雷達(dá)：MR-710型對空對海警戒雷達(dá)1座、音樂臺導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達(dá)1座、MR-212/201型導(dǎo)航雷達(dá)3座主要武器: 艦炮：2座AK130-MR184型艦炮；4座AK630型近防炮.艦空導(dǎo)彈：2座9K90型單臂艦空導(dǎo)彈發(fā)射裝置，備48枚SA-N-7（9M38/9M38MI）牛虻（Gadfly）艦空導(dǎo)彈.反艦導(dǎo)彈：2座KT-190型四聯(lián)裝反艦導(dǎo)彈發(fā)射裝置，裝SS-N-22（3M80）日炙（Moskit/Sunburn）反艦導(dǎo)

10、彈.魚雷：2座雙聯(lián)裝533毫米魚雷發(fā)射管，發(fā)射TEST-71M線導(dǎo)反潛魚雷.反潛深彈：2座RBU1000型反潛火箭深彈發(fā)射裝置，備48枚深彈.水雷：40枚.生產(chǎn)廠家：俄羅斯北方造船廠 2004年4月下水并且在2005年12月交付 三、燃?xì)廨啓C(jī)動力裝置三、燃?xì)廨啓C(jī)動力裝置 （1）單位功率的重量尺寸較?。海﹩挝还β实闹亓砍叽巛^小： （2）良好的機(jī)動性：）良好的機(jī)動性： （3）低負(fù)荷時經(jīng)濟(jì)性的惡化比汽輪低負(fù)荷時經(jīng)濟(jì)性的惡化比汽輪機(jī)影響為?。簷C(jī)影響為小： （1）主機(jī)本身不能自行反轉(zhuǎn)，燃?xì)猓┲鳈C(jī)本身不能自行反轉(zhuǎn)，燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)出口附近噪聲大。輪機(jī)進(jìn)出口附近噪聲大。 （2）葉片使用的合金鋼價格昂貴，）葉片使用

11、的合金鋼價格昂貴，工作可靠性差、壽命短。工作可靠性差、壽命短。 （3）燃?xì)廨啓C(jī)的耗油率高。）燃?xì)廨啓C(jī)的耗油率高。 （4）由于燃?xì)廨啓C(jī)工作時空氣流量）由于燃?xì)廨啓C(jī)工作時空氣流量大，因此進(jìn)排氣管道尺寸較大。大，因此進(jìn)排氣管道尺寸較大。 四、聯(lián)合動力裝置四、聯(lián)合動力裝置 四、聯(lián)合動力裝置四、聯(lián)合動力裝置 四、聯(lián)合動力裝置四、聯(lián)合動力裝置 170 蘭州號，蘭州號，052C型旅洋級導(dǎo)彈驅(qū)逐艦，型旅洋級導(dǎo)彈驅(qū)逐艦，2003年年4月月29日在江南造船廠下水。是中國海軍第一代具日在江南造船廠下水。是中國海軍第一代具備相控陣?yán)走_(dá)、垂直發(fā)射系統(tǒng)的防空型導(dǎo)彈驅(qū)逐備相控陣?yán)走_(dá)、垂直發(fā)射系統(tǒng)的防空型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦，被譽(yù)為艦

12、，被譽(yù)為“中華神盾中華神盾”。排水量：排水量：7000噸噸 主機(jī)：主機(jī)：柴燃動力柴燃動力： 兩臺烏克蘭制造的額定兩臺烏克蘭制造的額定48,600馬力，馬力，DA80/DN80型燃型燃?xì)鉁u輪機(jī)和兩臺額定氣渦輪機(jī)和兩臺額定8,840 馬力柴油機(jī)馬力柴油機(jī)航速：航速：29節(jié)節(jié)武器：武器：反艦導(dǎo)彈：反艦導(dǎo)彈：2座座4聯(lián)新型反艦導(dǎo)彈發(fā)射架聯(lián)新型反艦導(dǎo)彈發(fā)射架 艦空導(dǎo)彈：艦空導(dǎo)彈：2組組“海紅海紅-9”防空導(dǎo)彈垂直發(fā)射系防空導(dǎo)彈垂直發(fā)射系統(tǒng)統(tǒng) 1座座100毫米單管隱身主炮毫米單管隱身主炮 2座座7管管30毫米近防炮毫米近防炮 4座座36多用途發(fā)射器多用途發(fā)射器 2座座3聯(lián)聯(lián)324毫米魚雷發(fā)射毫米魚雷發(fā)射管

13、管直升機(jī)：直升機(jī)：1架卡架卡-28反潛直升機(jī)反潛直升機(jī)167深圳艦深圳艦, ,052型旅海級導(dǎo)彈驅(qū)逐艦型旅海級導(dǎo)彈驅(qū)逐艦.1999年建成于大年建成于大連造船新廠連造船新廠, “深圳深圳”號驅(qū)逐艦多次代表中國海軍出訪，號驅(qū)逐艦多次代表中國海軍出訪，被譽(yù)為中國的被譽(yù)為中國的“外交明星艦外交明星艦”。排水量：排水量：6000噸（滿載）。噸（滿載）。主尺寸：全長主尺寸：全長153米；寬米；寬16.5米；吃水米；吃水6米。米。主機(jī)：主機(jī)：CODOG柴柴燃聯(lián)合動力：燃聯(lián)合動力： 2臺臺GELM2500燃?xì)廨啓C(jī)，持續(xù)功率燃?xì)廨啓C(jī)，持續(xù)功率55000馬力馬力 2臺臺MTU 12V 1163 TB83，持續(xù)功率

14、，持續(xù)功率8840馬力馬力航速：航速：30節(jié)。節(jié)。武器：武器：反艦導(dǎo)彈：反艦導(dǎo)彈：4座四聯(lián)裝座四聯(lián)裝C802發(fā)射架發(fā)射架 艦空導(dǎo)彈：艦空導(dǎo)彈：1座座HQ-7(紅旗紅旗-7）8聯(lián)裝發(fā)射架（備彈聯(lián)裝發(fā)射架（備彈24枚）枚） 1座雙管座雙管100毫米全自動火炮。毫米全自動火炮。 4座座76甲雙管甲雙管37毫米全自動防空高炮毫米全自動防空高炮 反潛導(dǎo)彈：兩座四聯(lián)裝長纓反潛導(dǎo)彈：兩座四聯(lián)裝長纓-1（CY-1)反潛導(dǎo)彈發(fā)射架反潛導(dǎo)彈發(fā)射架 魚雷：魚雷：6具具324毫米毫米“白頭白頭”B515魚雷發(fā)射管（魚雷發(fā)射管（2座三聯(lián)座三聯(lián)裝）裝）艦載直升機(jī)：2架卡-27 五、核動力裝置五、核動力裝置 一回一回路系統(tǒng)

15、是一組完全相同的、路系統(tǒng)是一組完全相同的、各自獨(dú)立且相互對稱的、平各自獨(dú)立且相互對稱的、平行而并聯(lián)在反應(yīng)堆壓力殼接行而并聯(lián)在反應(yīng)堆壓力殼接管上的密閉環(huán)路。每一條環(huán)管上的密閉環(huán)路。每一條環(huán)路都是由一臺蒸汽發(fā)生器，路都是由一臺蒸汽發(fā)生器，一臺反應(yīng)堆冷卻泵，反應(yīng)堆一臺反應(yīng)堆冷卻泵，反應(yīng)堆進(jìn)出口接管處的各一只冷卻進(jìn)出口接管處的各一只冷卻劑隔離閥和連接這些設(shè)備的劑隔離閥和連接這些設(shè)備的主回路冷卻劑管道組成。主回路冷卻劑管道組成。二回路系統(tǒng)是將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或電能的裝置。二回路系統(tǒng)主要由蒸汽發(fā)生器、蒸汽輪機(jī)、主冷凝器、冷凝水泵、給水加熱器、除氧器、循環(huán)水泵、中間汽水分離器和相應(yīng)的閥門、管路等組成。

16、 五、核動力裝置五、核動力裝置 第二節(jié) 對船舶動力裝置的要求n一、可靠性：船舶動力裝置的好壞，首先取決于它在各種營運(yùn)條件下，能否可靠地和不間斷地進(jìn)行工作。因此，對任何船舶動力裝置首先提出的要求就是工作可靠性要高。n二、經(jīng)濟(jì)性：民用船舶在滿足可靠性的前提下，要求盡量提高其經(jīng)濟(jì)性。對于船舶動力裝置的經(jīng)濟(jì)性不能只從主機(jī)耗油率一項(xiàng)指標(biāo)去衡量，還要考慮造船初投資費(fèi)、燃潤油價格、管理維修費(fèi)、折舊費(fèi)、船員工資、保險和港口各項(xiàng)費(fèi)用。所以對動力裝置的經(jīng)濟(jì)性要全面考慮，綜合分析。n三、機(jī)動性：船舶機(jī)動性是安全航行的重要保證。船舶起航、變速、倒航和回轉(zhuǎn)的性能是船舶機(jī)動性的主要體現(xiàn)。而船舶的機(jī)動性取決于動力裝置的機(jī)動

17、性，后者可由以下幾項(xiàng)指標(biāo)體現(xiàn)。n 1發(fā)動機(jī)由起動至達(dá)到全功率所需的時間：這段時間的長短主要取決于發(fā)動機(jī)的型式，低速柴油機(jī)需30分鐘以上。影響發(fā)動機(jī)加速時間長短的因素是它的運(yùn)動部件的質(zhì)量慣性和受熱部件的熱慣性，而后者更為重要。在這方面中速柴油機(jī)優(yōu)于低速柴油機(jī)。n 2螺旋槳換向所需的時間和可能的換向次數(shù)：螺旋槳換向所需的時間通常是指由發(fā)出換向指令起到螺旋槳開始反方向回轉(zhuǎn)的時間。柴油機(jī)的起動換向性能較好，在機(jī)動航行時一般十幾秒內(nèi)就可完成換向過程，但在船速較快且不進(jìn)行緊急剎車時，換向時間則大為延長。換向次數(shù)取決于空氣瓶的容積和發(fā)動機(jī)的起動性能。換向時間和換向次數(shù)，以電力傳動和調(diào)距槳裝置最佳。n 3船舶由前進(jìn)變?yōu)榈购剿璧臅r間(或滑行的距離) ：由于船舶慣性大，船舶由前進(jìn)變?yōu)楹笸怂璧臅r間，總是大于發(fā)動機(jī)或螺旋槳換向所需要的時間。船舶開始倒航前滑行的距離主要取決于船舶的初速、排水量、裝置的換向性能和倒車功率?；芯嚯x不能太大，一般要求貨船不能大于船體長度的6倍，而客船不得超過4倍。n4發(fā)動機(jī)的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)速限制區(qū)域：