船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置

輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置[1]第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置Chapter2MarineDieselEnginePowerPlant主要內(nèi)容：柴油機(jī)是商船的主要?jiǎng)恿ρb置形式，也是需要駕駛員重點(diǎn)了解的船舶機(jī)械。本章介紹柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，柴油機(jī)的工作系統(tǒng)，柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性和運(yùn)行管理要點(diǎn)等。該章是本課程的重要內(nèi)容。Abstract：Thedieselengineisthemainpowerplantofmerchantship,anditisalsothemarinemachinerytobewellunderstoodbydeckofficers.Thischapterintroducestheprincipleandstructureofdieselengine,theservicesystems,therunningcharacteristics,theoutlineofrunning,operationandmaintenance.Thischapteristhemostimportantcontentofthiscourse.1輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置[2]1.熱機(jī)(ThermalEngine)：(★★)利用熱能的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為熱機(jī)。熱機(jī)的基本工作原理是：將燃料燃燒所獲得的熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。熱機(jī)內(nèi)燃機(jī)

(Internalcombustionengine)外燃機(jī)

(Externalcombustionengine)汽油機(jī)

(Gasolineengine)柴油機(jī)

(Dieselengine)蒸汽機(jī)

(Steamengine)蒸汽輪機(jī)

(Steamturbineengine)燃?xì)廨啓C(jī)

(Gasturbineengine)一、概述2輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置[3]2.內(nèi)燃機(jī)(Internalcombustionengine)：(★★)燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部燃燒，并直接利用燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)馀蛎涀鞴Φ臋C(jī)械。3.柴油機(jī)(Dieselengine)：

(★★)采用柴油作燃料的壓燃式內(nèi)燃機(jī)。燃料化學(xué)能熱能熱能機(jī)械能內(nèi)燃機(jī)外燃機(jī)機(jī)內(nèi)機(jī)外機(jī)內(nèi)機(jī)內(nèi)按工作原理，柴油機(jī)分為四沖程(4-stroke)柴油機(jī)和二沖程(2-stroke)柴油機(jī)。3輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[4]1.柴油機(jī)的基本工作過(guò)程第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置二、四沖程柴油機(jī)的工作原理(★★★★)進(jìn)氣、壓縮、燃燒、膨脹、排氣五個(gè)過(guò)程。這五個(gè)過(guò)程既為柴油機(jī)的一個(gè)基本工作循環(huán)。四沖程柴油機(jī)是指柴油機(jī)的一個(gè)基本工作循環(huán)是由四個(gè)沖程完成。2.基本結(jié)構(gòu)活塞頂部在氣缸中運(yùn)動(dòng)達(dá)到的氣缸最上位置稱為上止點(diǎn)(TDC)?；钊\(yùn)動(dòng)達(dá)到的氣缸最下位置稱為下止點(diǎn)(BDC)?；钊麖纳现裹c(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)，或從下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)稱為一個(gè)沖程(Stroke)。S=2RS:沖程，R：曲柄半徑★★★★4輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[5]第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置W?rtsil?6L38CylinderheadCrankshaftCylinderPistonConnectingrod5輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[6]3.工作原理(★★★★★)第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置(1)進(jìn)氣沖程(Inletstroke)：活塞從上止點(diǎn)下行，進(jìn)氣閥打開(kāi)，排氣閥關(guān)閉，新鮮空氣進(jìn)入氣缸。進(jìn)氣閥在上止點(diǎn)前打開(kāi)，下止點(diǎn)后關(guān)閉，進(jìn)氣持續(xù)220-250曲軸轉(zhuǎn)角。6輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[7]第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置(2)壓縮沖程(Compressionstroke)：活塞從上止點(diǎn)上行，進(jìn)氣閥關(guān)閉，排氣閥關(guān)閉。氣缸內(nèi)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、加熱、自行發(fā)火燃燒。壓縮過(guò)程持續(xù)140-160曲軸轉(zhuǎn)角。3.工作原理(★★★★★)7輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[8]第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置(3)膨脹沖程(Expansionstroke)：燃油猛烈燃燒，氣缸內(nèi)燃?xì)鈮毫?-8MPa，溫度1400-1800C。高溫高壓的燃?xì)馀蛎浲苿?dòng)活塞下行做功。膨脹過(guò)程在排氣閥開(kāi)啟時(shí)結(jié)束。該行程持續(xù)120-140曲軸轉(zhuǎn)角。3.工作原理(★★★★★)8輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[9]第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置(4)排氣沖程(Exhauststroke)：進(jìn)氣閥關(guān)閉，排氣閥打開(kāi)。圖中5-下止點(diǎn)，活塞下行，廢氣靠壓差排出?；钊韵轮裹c(diǎn)上行，廢氣被活塞排出氣缸。排氣閥在上止點(diǎn)后關(guān)閉。該行程持續(xù)230-260曲軸轉(zhuǎn)角。3.工作原理(★★★★★)9輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[10]第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置四沖程柴油機(jī)：一個(gè)工作循環(huán)，曲柄兩轉(zhuǎn)，四個(gè)沖程。4-sengine:1cycle,2crankrevolutions,4strokes.3.工作原理(★★★★★)10輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[11]第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置氣閥正時(shí)圓圖正時(shí)(Timing)：(★★)進(jìn)排氣閥在上、下止點(diǎn)前后的啟閉時(shí)刻叫做氣閥正時(shí)，用曲柄轉(zhuǎn)角表示氣閥正時(shí)的圓圖叫做氣閥正時(shí)圓圖。進(jìn)、排氣閥開(kāi)啟大于180曲柄轉(zhuǎn)角。進(jìn)氣閥：上止點(diǎn)前打開(kāi)，下止點(diǎn)后關(guān)閉。氣閥重疊角(Angleofvalveoverlap)：進(jìn)氣閥和排氣閥在上止點(diǎn)前后的一段時(shí)間內(nèi)是同時(shí)開(kāi)啟的，這個(gè)同時(shí)開(kāi)啟的曲柄轉(zhuǎn)角稱為氣閥重疊角。4.氣閥正時(shí)排氣閥：下止點(diǎn)前打開(kāi)，上止點(diǎn)后關(guān)閉。目的：充分進(jìn)新氣。目的：少耗功，充分排廢氣。11輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[12]三、二沖程柴油機(jī)工作原理第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置二沖程柴油機(jī)把一個(gè)工作循環(huán)的五個(gè)過(guò)程在兩個(gè)沖程內(nèi)完成。需設(shè)掃氣泵或鼓風(fēng)機(jī)提高進(jìn)氣壓力。1.換氣—

壓縮沖程2.膨脹—換氣沖程12輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[13]四、二沖程柴油機(jī)的換氣第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置1.換氣過(guò)程的特點(diǎn)(1)換氣過(guò)程只占沖程的一部分，不大于130-150曲柄轉(zhuǎn)角。(2)新鮮空氣和廢氣摻混，使部分新鮮空氣隨廢氣排出。(3)進(jìn)氣沒(méi)有自吸能力，要靠掃氣泵或輔助鼓風(fēng)機(jī)。2.換氣過(guò)程I：自由排氣。

Ⅱ：強(qiáng)制排氣和掃氣。

Ⅲ：過(guò)后排氣。

13輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[14]3.基本換氣形式第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置換氣過(guò)程：(★★)以新鮮空氣驅(qū)趕并置換廢氣的過(guò)程。橫流掃氣(Cross/transversescavenging)

直流掃氣(Uniflowscavenging)

14輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[15]四沖程(4S)、二沖程(2S)柴油機(jī)對(duì)比(★★★★★)第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置1.1個(gè)工作循環(huán)內(nèi)，4S機(jī)曲柄轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)，2S機(jī)曲柄轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)。2.相同工作條件下，2S機(jī)功率約為4S機(jī)的1.6-1.7倍。3.2S機(jī)比4S機(jī)回轉(zhuǎn)均勻。4.2S機(jī)比4S機(jī)換氣質(zhì)量差。5.2S機(jī)比4S機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管理方便。6.2S機(jī)可以使用劣質(zhì)燃油，動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性好。7.2S機(jī)用作主機(jī)，4S機(jī)可用作主機(jī)或發(fā)電柴油機(jī)。15輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[16]五、柴油機(jī)的增壓第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置1.增壓的基本概念增壓：(★★)就是提高柴油機(jī)氣缸進(jìn)氣空氣的壓力，使空氣密度增加，從而增加進(jìn)入氣缸的空氣量。進(jìn)氣量的增加就可以相應(yīng)增加噴入氣缸的燃油量，也就使得在氣缸結(jié)構(gòu)尺寸、轉(zhuǎn)速等條件不變的情況下，提高柴油機(jī)功率。2.增壓的三種形式(1)機(jī)械增壓：直接用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)。(2)廢氣增壓：(★★★)利用柴油機(jī)排出的廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)，由渦輪機(jī)帶動(dòng)壓氣機(jī)再增壓?？梢曰厥詹糠謴U氣能量，提高經(jīng)濟(jì)性。(3)復(fù)合增壓：是上兩種方式的結(jié)合。16輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[17]2.廢氣渦輪增壓的基本形式第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置定壓渦輪增壓：進(jìn)入渦輪增壓器的廢氣壓力基本穩(wěn)定。氣缸的排氣管連接到排氣總管，渦輪則裝在排氣總管之后。Cylinder

Turbocharger

Exhaustmain

渦輪工作穩(wěn)定、效率高。需設(shè)輔助鼓風(fēng)機(jī)/泵(Auxiliaryblower)，低負(fù)荷或剛起動(dòng)時(shí)(進(jìn)出港、狹窄航道、江河)起動(dòng)。17輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[18]第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置脈沖增壓：氣缸排氣經(jīng)過(guò)直接與一個(gè)或幾個(gè)廢氣渦輪相連。充分利用定壓能和脈沖能?？刹辉O(shè)輔助鼓風(fēng)機(jī)/泵。Cylinder

Turbocharger

18輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[19]第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置RotatorCompressorbladeTurbinebladeCompressorTurbine廢氣渦輪增壓器（簡(jiǎn)稱增壓器、透平、T/C）19輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[20]第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置廢氣渦輪增壓器（簡(jiǎn)稱增壓器、透平、T/C）TurbochargerofM/VYulong20輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[21]第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置廢氣渦輪增壓器（簡(jiǎn)稱增壓器、透平、T/C）TurbochargerofM/VYukun21輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[22]3.增壓器的喘振第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置(1)喘振現(xiàn)象(Surgeofturbocharger)(★★★)當(dāng)壓器的壓氣機(jī)在工作時(shí)，由于工況的偏離造成氣流產(chǎn)生強(qiáng)烈脈動(dòng)，并有氣體倒流，從而引起壓氣機(jī)工作不穩(wěn)定，導(dǎo)致壓氣機(jī)振動(dòng)，并發(fā)出異常聲響的現(xiàn)象。(2)喘振原因(★★★)根本上是由于壓氣機(jī)的實(shí)際流量小于該轉(zhuǎn)速下引起喘振的限制流量，造成氣流與葉片的強(qiáng)烈撞擊與脫離。①氣流通道堵塞。②增壓器和柴油機(jī)的運(yùn)行失配。***該項(xiàng)下頁(yè)詳述***③環(huán)境溫度變化。④各缸負(fù)荷嚴(yán)重不均。22輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[23]第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置②增壓器和柴油機(jī)的運(yùn)行失配。***接上頁(yè)***Theendofsection1■船舶滿載、頂風(fēng)、污底時(shí)阻力增加，主機(jī)負(fù)荷加大，柴油機(jī)在低轉(zhuǎn)速高負(fù)荷下運(yùn)行易喘振，可降低油門消除?！鲈陲L(fēng)浪天氣發(fā)生飛車時(shí)，并聯(lián)和串聯(lián)增壓系統(tǒng)會(huì)發(fā)生喘振。單獨(dú)增壓系統(tǒng)，螺旋槳入水時(shí)也會(huì)喘振?！霾僮鞑划?dāng)，會(huì)造成柴油機(jī)和增壓器的暫時(shí)失配而發(fā)生喘振。如高速下停車、主機(jī)急速降速、加速過(guò)快時(shí)易喘振。23輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[24]第二節(jié)

柴油機(jī)的主要類型和結(jié)構(gòu)實(shí)例Section2Typesandexamplesofdieselengine第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置一、柴油機(jī)的主要類型1.筒狀活塞和十字頭式柴油機(jī)2.高速、中速和低速柴油機(jī)高速機(jī)：n>1000r/min中速機(jī)：300n<1000r/min低速機(jī)：n<300r/min筒狀活塞式十字頭式24輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[25]第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置船用柴油機(jī)主要品牌MANB&W蘇爾壽瓦錫蘭卡特彼勒YANMAR三菱重工25輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[26]第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置三、典型柴油機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)例MANB&WS50MC26輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[27]第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置三、典型柴油機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)例Theendofsection2SulzerRT-flex60C27輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[28]第三節(jié)

柴油機(jī)的工作系統(tǒng)Section3Workingsystemsofdieselengine第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置一、柴油機(jī)的冷卻系統(tǒng)(Coolingsystem)按冷卻介質(zhì)分類風(fēng)冷(Aircooled)油冷(Oilcooled)水冷(Watercooled)按工作特點(diǎn)分類開(kāi)式(Opentype)閉式(Closedtype)中央冷卻(Centralcooling)28輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[29]第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置1.海水冷卻系統(tǒng)直接、開(kāi)式?？绽淦?、滑油、淡水等。主機(jī)海水冷卻系統(tǒng)29輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[30]第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置3.淡水冷卻系統(tǒng)間接、閉式。氣缸、氣缸蓋、活塞；增壓器和噴油器。主機(jī)淡水冷卻系統(tǒng)膨脹水柜(Expansiontank):(★★)①使冷卻系統(tǒng)中的淡水受熱后有膨脹余地；②向系統(tǒng)補(bǔ)水；③使冷卻水泵有正吸高保證吸入；④排出系統(tǒng)空氣；⑤投放化學(xué)藥劑對(duì)冷卻水進(jìn)行處理。30輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[31]第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置3.中央冷卻系統(tǒng)兩個(gè)單獨(dú)的淡水系統(tǒng)：B＆WMC/MCE型柴油機(jī)中央冷卻系統(tǒng)①高溫淡水：柴油機(jī)；②低溫淡水：冷卻器。優(yōu)點(diǎn)：減少容易腐蝕和贓污的海水管路并且冷卻水溫不受環(huán)境影響。31輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[32]第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置板式冷卻器(Platetypecooler)冷卻單元板工作原理32輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[33]第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置板式冷卻器(Platetypecooler)應(yīng)用實(shí)例33輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[34]第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置板式冷卻器(Platetypecooler)板式冷卻器和殼管式冷卻器(Shellandtubetypecooler)對(duì)比34輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[35]第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置二、柴油機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)(Lubricationsystem)1.潤(rùn)滑油(Lubeoil,L.O.)的作用潤(rùn)滑、冷卻、清潔、密封、防腐蝕、降低噪音。2.柴油機(jī)軸承潤(rùn)滑主軸承、連桿大端軸承、十字頭軸承、增壓器軸承。如果將曲軸箱的底部空間作為滑油循環(huán)柜使用，則可省去滑油循環(huán)柜，稱為濕式曲軸箱，而另設(shè)滑油循環(huán)柜的曲軸箱稱為干式曲軸箱。35輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[36]第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置大型低速柴油機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)36輪機(jī)概論IntroductiontoMarineEngineering[37]第二章

船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置2.柴油機(jī)氣缸潤(rùn)滑(1)飛濺潤(rùn)滑：靠從連桿大端甩出并飛濺到氣缸壁上的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑氣缸。用于筒狀活塞柴油機(jī)。氣缸油和軸承油相同。(2)注油潤(rùn)滑：采用