輪機概論：第三章 船舶柴油機

第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.7起動換向、調(diào)速與操縱

3.8運行特性

3.9運行管理

3.6換氣與增壓第三章船舶柴油機3.2工作原理

3.3主要技術(shù)指標3.4類型和結(jié)構(gòu)參數(shù)

3.5工作系統(tǒng)3.1概述3.10電噴柴油機

第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.1概述由于柴油機熱效率高、適應性好、功率范圍寬廣，已廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)和國防建設事業(yè)1824年法國工程師卡諾發(fā)表了熱力發(fā)動機理論（卡諾循環(huán)）1866年德國工程師奧托提出四沖程內(nèi)燃機的奧托循環(huán)1879年德國工程師奔馳成功研制火花塞點火內(nèi)燃機1883年德國工程師戴姆勒發(fā)明熱管點火的立式汽油機1897年德國工程師迪塞爾最早制成柴油機1903年柴油機首次裝在船上1907年用于潛艇的正反轉(zhuǎn)柴油機實驗成功1912年遠洋貨船上的柴油機首次遠航試驗成功第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering1926年設計出用排氣能量將近期壓縮的廢氣渦輪增壓器采用廢氣渦輪增壓器的優(yōu)勢：增壓器是用來提高發(fā)動機的進氣充氣密度，以提高平均有效壓力來提高功率和改善經(jīng)濟性的器件，主要用于船舶柴油機大大提高發(fā)動機功率縮小外形尺寸節(jié)約原材料降低燃油消耗排煙濃度降低，減少廢氣中的CO,HC以及NO的含量燃燒壓力升高率降低，發(fā)動機工作柔和，噪聲比較小第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering熱機(ThermalEngine)：(★★)利用熱能的發(fā)動機稱為熱機。熱機的基本工作原理是：將燃料燃燒所獲得的熱能轉(zhuǎn)變成機械能。熱機內(nèi)燃機(Internalcombustionengine)外燃機

(Externalcombustionengine)汽油機(Gasolineengine)柴油機

(Dieselengine)蒸汽機

(Steamengine)蒸汽輪機

(Steamturbineengine)燃氣輪機

(Gasturbineengine)第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.7起動換向、調(diào)速與操縱

3.8運行特性

3.9運行管理

3.6換氣與增壓第三章船舶柴油機3.2工作原理

3.3主要技術(shù)指標3.4類型和結(jié)構(gòu)參數(shù)

3.5工作系統(tǒng)3.1概述3.10電噴柴油機

第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.4類型和結(jié)構(gòu)參數(shù)

3.4.1

柴油機基本結(jié)構(gòu)W?rtsil?6L38CylinderheadCrankshaftCylinderPistonConnectingrod第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.4.2基本結(jié)構(gòu)上止點(TDC)：活塞頂部在氣缸中運動氣缸最上位置下止點(BDC)：活塞運動達到的氣缸最下位置沖程(Stroke)：活塞從上止點運動到下止點，或從下止點運動到上止點稱為一個沖程，曲軸轉(zhuǎn)動180°S=2RS:沖程，R：曲柄半徑★★★★缸徑(D)：氣缸內(nèi)徑氣缸余隙容積(Vc)：活塞在上止點，其上部全部空間余隙高度：上止點活塞頂面與氣缸蓋底平面間垂直距離氣缸工作容積(Vs)：上止點到下止點，活塞掃過的容積氣缸總?cè)莘e(Va)：下止點，活塞頂與氣缸蓋底平面的距離壓縮比：氣缸總?cè)莘e與氣缸余隙容積之比第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering1)四沖程柴油機和二沖程柴油機3)高速、中速和低速柴油機高速機：n>1000r/min中速機：300

n<1000r/min低速機：n<300r/min筒狀活塞式十字頭式3.4.2柴油機的主要類型2)增壓柴油機和非增壓柴油機4)筒形活塞式柴油機和十字頭式柴油機5)直列式和V型柴油機6)右旋和左旋柴油機（輸出端向自由端看，正車時右順左逆）7)可逆轉(zhuǎn)和不可逆轉(zhuǎn)柴油機8)用途分為主推進柴油機和發(fā)電柴油機，燃料不同分為單燃油和雙燃油第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.4.3柴油機的型號及主要品牌柴油機型號由數(shù)字和漢語拼音文字的首位字母組成，包括首部氣缸數(shù)目，中部是機型系列代號(沖程符號和缸徑符號)，尾部是變型符號和機器特征例：6ESDZ43/82B6ESDZ43/82B氣缸數(shù)二沖程十字頭式可倒轉(zhuǎn)增壓氣缸直徑和活塞行程改進序號MANB&W蘇爾壽瓦錫蘭卡特彼勒YANMAR三菱重工S：十字頭式D：可倒轉(zhuǎn)C：船用右機Ca：船用左機Z：增壓G：高增壓F：風冷ZL：中冷第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.7起動換向、調(diào)速與操縱

3.8運行特性

3.9運行管理

3.6換氣與增壓第三章船舶柴油機3.2工作原理

3.3主要技術(shù)指標3.4類型和結(jié)構(gòu)參數(shù)

3.5工作系統(tǒng)3.1概述3.10電噴柴油機

第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.2工作原理

柴油機基本原理是采用以壓縮發(fā)貨的方式使燃料在氣缸內(nèi)部燃燒，以高溫高壓的燃氣公職在氣缸中膨脹推動活塞作往復運動，再通過活塞連桿曲柄機構(gòu)將往復運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的回轉(zhuǎn)運動，從而帶動機械工作。根據(jù)此原理，燃油在柴油機氣缸中燃燒做功必須通過進氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣四個過程才能實現(xiàn)，經(jīng)過這四個過程就做功一次，也就是完成一個工作循環(huán)。如果這四個過程分別在活塞的四個沖程中完成的就成為四沖程柴油機，如果這四個過程分別在活塞的兩個沖程中完成的就成為二沖程柴油機第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering(1)進氣沖程(Inletstroke)：活塞從上止點下行，進氣閥打開，排氣閥關(guān)閉，新鮮空氣進入氣缸。進氣閥在上止點前打開，下止點后關(guān)閉，進氣持續(xù)220-250

曲軸轉(zhuǎn)角。3.2.1四沖程柴油機工作原理第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering(2)壓縮沖程(Compressionstroke)：活塞從上止點上行，進氣閥關(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。壓縮過程持續(xù)140-160

曲軸轉(zhuǎn)角。第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering(3)膨脹沖程(Expansionstroke)：燃油猛烈燃燒，氣缸內(nèi)燃氣壓力5-8MPa，溫度1400-1800C。高溫高壓的燃氣膨脹推動活塞下行做功。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。第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering(4)排氣沖程(Exhauststroke)：進氣閥關(guān)閉，排氣閥打開。圖中5-下止點，活塞下行，廢氣靠壓差排出。活塞自下止點上行，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。第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.2.2二沖程柴油機工作原理第一沖程:掃氣和壓縮過程。包括掃氣，過后排氣，壓縮三個階段第二沖程:做功、排氣和掃氣過程。包括做功，自由排氣，掃氣三個階段二沖程柴油機有直流掃氣、橫流掃氣、回流掃氣、半回流掃氣四種第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering四沖程(4S)、二沖程(2S)柴油機對比(★★★★★)1.1個工作循環(huán)內(nèi)，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。第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.7起動換向、調(diào)速與操縱

3.8運行特性

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3.6換氣與增壓第三章船舶柴油機3.2工作原理

3.3主要技術(shù)指標3.4類型和結(jié)構(gòu)參數(shù)

3.5工作系統(tǒng)3.1概述3.10電噴柴油機

第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.3主要技術(shù)指標指示指標：以示功圖所表示的工作循環(huán)指示功為基礎的指標，只反映氣缸內(nèi)工質(zhì)對活塞的做功能力和經(jīng)濟性有效指標：以柴油機輸出軸上所得到的有效功為基礎的指標，是真正表示柴油機做功能力和經(jīng)濟性的指標。包括：平均指示壓力、平均指示功率、指示燃油消耗率、指示熱效率包括：有效功率、機械效率、平均有效壓力、有效燃油消耗率、有效熱效率第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering平均指示壓力：是一個假定作用在活塞上的不變的平均壓力，它推動活塞在一個行程內(nèi)所做的功與一個工作循環(huán)的指示功相等。它是每一工作循環(huán)單位氣缸工作容積的指示功。影響因素指示功率：柴油機氣缸內(nèi)的工質(zhì)在單位時間內(nèi)所做的指示功。指示熱效率：轉(zhuǎn)化為指示功的熱當量與相應消耗的燃料熱量之比。用于衡量燃燒完善程度。指示燃油消耗率：每千瓦指示功率每小時的燃油消耗量有效功率：柴油機飛輪端處測得的功率。等于指示功率減去機械損失機械效率：有效功率與氣缸內(nèi)指示功率的比值。它的大小受柴油機負荷、轉(zhuǎn)速、滑油溫度、與冷卻水溫度等有關(guān)。目前一般為70~92%平均有效壓力：柴油機每一工作循環(huán)每單位氣缸工作容積所做的有效功。有效燃油消耗率：每小時單位有效功率的燃油量。柴油機經(jīng)濟性重要指標有效熱效率：柴油機曲軸輸出的有效功熱當量與所消耗的熱量之比。柴油機經(jīng)濟性重要指標第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.7起動換向、調(diào)速與操縱

3.8運行特性

3.9運行管理

3.6換氣與增壓第三章船舶柴油機3.2工作原理

3.3主要技術(shù)指標3.4類型和結(jié)構(gòu)參數(shù)

3.5工作系統(tǒng)3.1概述3.10電噴柴油機

第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.5工作系統(tǒng)為保證柴油機正常連續(xù)運轉(zhuǎn)，必須有柴油機的工作系統(tǒng)為其提供服務。該工作系統(tǒng)包括燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)。1重油艙；2駁運泵；3粗濾器；4重油沉淀柜；5重油分油機；6分油機加熱器；7重油日用柜；8集油柜；9粗濾器；10燃油供給泵；11霧化加熱器；12細濾器；13主機噴油泵；14輕油日用柜；15輕重油轉(zhuǎn)換閥3.5.1燃油系統(tǒng)燃油系統(tǒng)包括：燃油的加裝、儲存、駁運、凈化、供給。加油通過甲板兩舷的國際標準加油法蘭加入油艙。第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering燃油：輕柴油、重柴油、低質(zhì)燃料油。燃油系統(tǒng)的維護管理(1)輪機長與船長協(xié)商后向公司提出加油申請。(2)加油艙和加油量，輪機長與大副商量以滿足吃水要求。同時應注意不同牌號的燃油一般不能加裝在同一油艙內(nèi)并且燃油加裝不能超過艙容的85%。(3)主機在正常航行時使用重油，機動航行時使用輕柴油。需要在離港和進港時更換燃油。一般在進港機動航行前1小時和離港正常航行后進行換油操作。(4)燃油加裝注意事項及日常碰到相關(guān)問題。第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.5.1滑油系統(tǒng)(Lubricationsystem)柴油機滑油系統(tǒng)通常由曲軸箱潤滑系統(tǒng)，氣缸潤滑系統(tǒng)，增壓器潤滑系統(tǒng)以及滑油凈化系統(tǒng)組成?；偷闹饕饔糜袧櫥⒗鋮s、清潔、密封、防腐蝕、降低噪音。1）曲軸箱潤滑系統(tǒng)濕式曲軸箱潤滑油系統(tǒng)：柴油機機座或油底殼起油箱作用，貯存滑油。優(yōu)點是只需要一個油泵，結(jié)構(gòu)簡單。缺點是滑油與空氣接觸面積大，易于氧化、變質(zhì)、污染、且曲柄連桿機構(gòu)在船舶搖擺時易與油底殼的滑油頁面發(fā)生沖擊，增加損壞機會。第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering油底殼滑油粗濾器機油泵機油濾清器滑油冷卻器離心式機油濾清器柴油機曲軸，大端，小端，活塞凸輪軸，配氣機構(gòu)，氣閥頂桿等傳動此輪柴油機濕式曲軸箱潤滑油系統(tǒng)第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering干式曲軸箱潤滑油系統(tǒng)：滑油存放在單獨設置的滑油循環(huán)柜終，機座或油底殼不存油。優(yōu)點是船舶搖擺時，曲軸箱內(nèi)滑油少，曲軸連桿的沖擊力小，船舶穩(wěn)性好；船舶傾斜時，滑油泵不易吸空，由高置油箱來保證油泵的吸入壓力。缺點是需要另設置一臺滑油泵將曲軸箱內(nèi)的滑油送至滑油循環(huán)箱，結(jié)構(gòu)管理復雜。柴油機干式曲軸箱潤滑油系統(tǒng)滑油循環(huán)油柜粗濾器滑油壓力泵細濾器滑油冷卻器柴油機曲軸，大端，小端，活塞凸輪軸，配氣機構(gòu)，氣閥頂桿等傳動此輪粗濾器循環(huán)泵第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering干式曲軸箱潤滑油系統(tǒng)第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering2）曲軸箱滑油的凈化為保持潤滑油質(zhì)量，除設有濾器外，還設有滑油分油機連續(xù)對潤滑油進行凈化處理。排出曲軸箱油使用中混入的各種雜質(zhì)和氧化沉淀物。小型柴油機，不單獨設凈化系統(tǒng)，滑油變質(zhì)后全部更換。有的發(fā)電柴油機，利用主機滑油分離的間隙進行滑油分離處理以提高滑油的利用率。3）廢氣渦輪增壓器潤滑系統(tǒng)自身封閉式潤滑：不需另設潤滑系統(tǒng)，由柴油機潤滑系統(tǒng)支管提供滑油重力-強制混合循環(huán)潤滑：高置式重力透平油柜，由重力柜向增壓器供油，重力柜上有地位報警和溢油管。供油中斷時，重力柜可短時向增壓器供油并發(fā)出警報。第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering4）柴油機氣缸潤滑(1)飛濺潤滑：靠從連桿大端甩出并飛濺到氣缸壁上的潤滑油潤滑氣缸。用于筒狀活塞柴油機。氣缸油和軸承油相同。(2)注油潤滑：采用氣缸注油器和注油接頭，將氣缸油通過氣缸壁上均布的注油孔噴注到氣缸表面進行潤滑。用于十字頭式柴油機的氣缸潤滑和某些筒狀活塞柴油機的輔助潤滑。氣缸油軸承油使用不同的潤滑系統(tǒng)。油量可控制，滑油不用收回。氣缸注油器注油接頭注油孔第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.5.2冷卻系統(tǒng)(coolingsystem)按冷卻介質(zhì)分類風冷(Aircooled)油冷(Oilcooled)水冷(Watercooled)按工作特點分類開式(Opentype)閉式(Closedtype)中央冷卻(Centralcooling)主機完車后，停車時間較長，通過對主機冷卻水或滑油系統(tǒng)加熱，對主機進行暖缸，使主機保持一定的溫度，特別是在在溫度比較低的環(huán)境下，尤為重要。保護主機，提高主機的操縱性，相對延長主機壽命電加熱付機冷卻水加熱蒸汽加熱第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering1）海水冷卻系統(tǒng)：直接、開式?？绽淦鳌⒒?、淡水等。第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering2）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投放化學藥劑對冷卻水進行處理。第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3）中央冷卻系統(tǒng)兩個單獨的淡水系統(tǒng)：①高溫淡水系統(tǒng)：柴油機；②低溫淡水系統(tǒng)：冷卻器。優(yōu)點：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。B＆WMC/MCE型柴油機中央冷卻系統(tǒng)第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.7起動換向、調(diào)速與操縱

3.8運行特性

3.9運行管理

3.6換氣與增壓第三章船舶柴油機3.2工作原理

3.3主要技術(shù)指標3.4類型和結(jié)構(gòu)參數(shù)

3.5工作系統(tǒng)3.1概述3.10電噴柴油機

第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.6換氣與增壓保證柴油機按規(guī)定順序和時刻完成進排氣的機構(gòu)叫配氣系統(tǒng)。也稱換氣系統(tǒng)。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)組成四沖程柴油機換氣結(jié)構(gòu)特點二沖程柴油機掃氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點換氣系統(tǒng)的維護管理3.6.1換氣系統(tǒng)第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering1）增壓：(★★)就是提高柴油機氣缸進氣空氣的壓力，使空氣密度增加，從而增加進入氣缸的空氣量。進氣量的增加就可以相應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，提高柴油機功率。2）增壓的三種形式(1)機械增壓：直接用柴油機驅(qū)動。(2)廢氣增壓：(★★★)利用柴油機排出的廢氣驅(qū)動渦輪機，由渦輪機帶動壓氣機再增壓。可以回收部分廢氣能量，提高經(jīng)濟性。(3)復合增壓：是上兩種方式的結(jié)合。有串聯(lián)和并聯(lián)3.6.2增壓系統(tǒng)按增壓壓力高低分為：低增壓、中增壓、高增壓、超高增壓第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3）廢氣渦輪增壓的基本形式定壓渦輪增壓：進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

能量損失大，壓力基本恒定，渦輪工作穩(wěn)定、效率高。需設輔助鼓風機/泵(Auxiliaryblower)，低負荷或剛起動時(進出港、狹窄航道、江河)起動。第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering脈沖增壓：氣缸排氣經(jīng)過直接與一個或幾個廢氣渦輪相連。充分利用定壓能和脈沖能?？刹辉O輔助鼓風機/泵。能量傳遞過程中能量損失少，渦輪做工的損失大Cylinder

Turbocharger

脈沖增壓與定壓增壓的比較第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineeringRotatorCompressorbladeTurbinebladeCompressorTurbine4）廢氣渦輪增壓的原理第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.7起動換向、調(diào)速與操縱

3.8運行特性

3.9運行管理

3.6換氣與增壓第三章船舶柴油機3.2工作原理

3.3主要技術(shù)指標3.4類型和結(jié)構(gòu)參數(shù)

3.5工作系統(tǒng)3.1概述3.10電噴柴油機

第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.7起動換向、調(diào)速與操縱

為了滿足船舶機動操作的要求，船舶主柴油機應當具有起動、停車、定速、變速、超速、限速、超負荷、限制符合和正倒車的能力。為此，作為船舶主機的柴油機，必須設置起動換向、調(diào)速以及控制上述裝置的操縱系統(tǒng)。3.7.1柴油機的起動裝置(Startingdevice)起動裝置的目的：是使靜止的柴油機借助外力轉(zhuǎn)動起來，以便獲得第一個工作循環(huán)的條件，最終使柴油機自行運轉(zhuǎn)。柴油機起動：(★★)柴油機在外力作用下進行進氣、壓縮、噴油，直至燃油發(fā)火燃燒膨脹作功而自行運轉(zhuǎn)的過程。起動轉(zhuǎn)速：柴油機起動所要求的最低轉(zhuǎn)速。起動方式：人力起動、電動起動、壓縮空氣起動等。最低運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)：保證各缸連續(xù)均勻發(fā)火，穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)速第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering(2)壓縮空氣起動裝置的基本組成和工作原理壓縮空氣起動：將壓縮空氣(2.5-3.0MPa)按照柴油機的發(fā)火順序在膨脹沖程時引入氣缸，推動活塞，使柴油機達到起動轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)自行發(fā)火工作。主要包括：空氣壓縮機、起動空氣瓶、主起動閥、空氣分配器、氣缸起動閥和起動控制閥等。(3)對壓縮空氣啟動系統(tǒng)的要求A:空氣瓶(Airreservior/bottle)：用于啟動主機的空氣瓶至少要有2個。其總?cè)萘吭诓谎a充空氣的情況下，對可換向的主機連續(xù)啟動12次，對不能換向的主機能連續(xù)啟動6次。B:空壓機(Aircompressor)：用于啟動主機的空氣壓縮機至少應有2臺。其總的充氣能力應能在1小時以內(nèi)，將空氣瓶從大氣壓力充至空氣瓶使用的上限壓力。第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.7.2柴油機的換向裝置(1)換向原理和方法定距槳：改變旋轉(zhuǎn)方向變距槳：改變螺距角柴油機轉(zhuǎn)向軸系換向裝置換向方法為改變柴油機轉(zhuǎn)向設置的改變各凸輪(Cam)相對曲軸位置的機構(gòu)稱為換向機構(gòu)。四沖程柴油機：空氣分配器凸輪噴油泵凸輪進、排氣閥凸輪二沖程柴油機：彎流掃氣空氣分配器凸輪噴油泵凸輪直流掃氣空氣分配器凸輪噴油泵凸輪排氣凸輪第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineeringA:雙凸輪換向2套凸輪(1套正車，1套倒車)，換向時軸向移動凸輪軸。B:單凸輪換向每個需要換向的設備設1個凸輪，具有對稱輪廓。換向時將凸輪軸相對曲軸轉(zhuǎn)過一定角度。雙凸輪的換向裝置一般線型單凸輪換向原理第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.7.3柴油機的調(diào)速裝置(1)柴油機調(diào)速的基本概念柴油機的不同轉(zhuǎn)速通過改變循環(huán)噴油量實現(xiàn)。改變油量調(diào)節(jié)機構(gòu)，使柴油機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)稱為柴油機調(diào)速(★★★)。為此而設的根據(jù)柴油機負荷變化自動調(diào)節(jié)供油量的調(diào)速裝置，稱為調(diào)速器(★★★)。

主機：裝設全制式調(diào)速器，以保證柴油機在設定轉(zhuǎn)速穩(wěn)定工作發(fā)電柴油機：裝設定速調(diào)速器，負荷變化時能保證恒定的轉(zhuǎn)速，以保證發(fā)電機的電壓和頻率。第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering(2)調(diào)速器種類極限調(diào)速器：最高轉(zhuǎn)速不超過某一規(guī)定值。115%標定轉(zhuǎn)速定速調(diào)速器：在預定轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。雙制式調(diào)速器：維持最低轉(zhuǎn)速并可限制最高轉(zhuǎn)速。全制式調(diào)速器：最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速到最高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，均能保持任一設定轉(zhuǎn)速。機械式液壓式電子式機械調(diào)速器原理簡圖調(diào)速器性能指標動態(tài)指標：突然改變負荷瞬時調(diào)速率，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時間靜態(tài)指標：穩(wěn)定調(diào)速率，轉(zhuǎn)速波動率和變化率，不靈敏度。第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.7.4柴油機的操縱系統(tǒng)(1)對操縱系統(tǒng)的要求A:能迅速而準確地執(zhí)行起動、換向、變速和超速保護等動作，并滿足船舶規(guī)范的相應要求。B:有必要的連鎖裝置，以免誤操作和事故。C:有必要的監(jiān)視儀表和安全與報警裝置。D:操縱系統(tǒng)中的零部件必須靈活可靠，不易損壞。E:操作、調(diào)節(jié)方便，維護簡單。F:便于實現(xiàn)遙控和自動控制。第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering(2)操縱系統(tǒng)的類型A:按操縱部位和操縱方式分類(★★★★)機旁手動操縱(Localcontrol)：機旁操縱臺機艙集控室控制(ECRcontrol)：機艙控制室駕駛室控制(BRcontrol)：駕駛室控制臺優(yōu)先級：機旁>集控室>駕駛室遙控B:按操縱系統(tǒng)使用的能源和工質(zhì)分類電動式、氣動式、液力式、混合式、微型計算機。第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineeringC:操縱系統(tǒng)的功能基本功能：起動、換向、調(diào)速和停車。遙控系統(tǒng)輔助功能：重復起動、慢轉(zhuǎn)起動、負荷程序、應急停車、自動避開臨界轉(zhuǎn)速、故障自動減速或停車、緊急倒車。連鎖功能：車鐘連鎖盤車機連鎖換向連鎖運轉(zhuǎn)方向連鎖安全保護：曲軸超速主機滑油壓力過低增壓器滑油壓力過低推力軸承溫度過高曲柄箱油霧濃度過高第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.7起動換向、調(diào)速與操縱

3.8運行特性

3.9運行管理

3.6換氣與增壓第三章船舶柴油機3.2工作原理

3.3主要技術(shù)指標3.4類型和結(jié)構(gòu)參數(shù)

3.5工作系統(tǒng)3.1概述3.10電噴柴油機

第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.8運行特性

3.8.1、柴油機的工況柴油機在各種不同運轉(zhuǎn)條件下的工作狀況(功率和轉(zhuǎn)速)稱為柴油機的工況(Workingcondition)。(★★★)發(fā)電機工況（曲線1）

：轉(zhuǎn)速恒定，功率變化，電力傳動主機和發(fā)電機螺旋槳工況（曲線2）

：轉(zhuǎn)速功率都變化，其他工況（曲線3）：轉(zhuǎn)速由驅(qū)動設備所需決定，功率由運行中的阻力決定。123B4b0nmaxnminNe(★★★★)Ne=cn3直接驅(qū)動螺旋槳的主機，可能的工況可用陰影線區(qū)域來表示。此類工況常稱為面工況。第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.8.2、柴油機特性的分類柴油機的主要性能指標和工作參數(shù)隨運轉(zhuǎn)工況變化的規(guī)律稱為柴油機的特性。(★★★★)將此種變化規(guī)律在坐標上用曲線的形式表示出來,這種曲線稱為柴油機的特性曲線。1）速度特性將噴油泵的油量調(diào)節(jié)桿固定，然后改變柴油機的外負荷以改變轉(zhuǎn)速，使柴油機在最高允許轉(zhuǎn)速和最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速之間各不同的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，并測得各轉(zhuǎn)速下的功率Ne、扭矩Me（或平均有效壓力Pe）、有效耗油率ge和排氣溫度Tr等。由此將得出的這些參數(shù)隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系繪成曲線即可得到柴油機的速度特性曲線。標定供油量：全負荷特性2供油量<標定量：部分負荷特性3-5供油量達到極限：超負荷速度特性1110%標定功率第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering2）推進特性(1)螺旋槳特性：推力和扭矩都隨進程比的變化而變化。進程比：螺旋槳每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)實際產(chǎn)生的位移與螺旋槳直徑之比。同一轉(zhuǎn)速下，p越小，螺旋槳的扭矩和功率就越大。不同p的螺旋槳特性A:船速不變，螺旋槳轉(zhuǎn)速增大，如起航、系泊和緊急加速時；B:螺旋槳轉(zhuǎn)速不變，而船速降低時，如船舶阻力增大或船舶大舵角快速轉(zhuǎn)舵等。第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering柴油機在帶動螺旋槳后，其功率與轉(zhuǎn)速的三次方成比例(2)柴油機推進特性轉(zhuǎn)速=103%nb時，功率=110%，不允許繼續(xù)提高轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速=63%nb時，功率=25%，噴油壓力降低，霧化變差，燃燒不良，各缸噴油量不均。當柴油機發(fā)出的功率隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系，是按照螺旋槳所吸收的功率隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律變化時，各性能指標和參數(shù)隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律，稱為柴油機的推進特性。

Ne=NP=cn3第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering轉(zhuǎn)速不變,柴油機性能參數(shù)隨負荷變化的關(guān)系，稱為負荷特性。帶動發(fā)電機的柴油機，轉(zhuǎn)速基本上保持不變，是按負荷特性工作的。另外，裝有全制式調(diào)速器的主機，在設定轉(zhuǎn)速不變的情況下，也可認為是按負荷特性工作的。3）負荷特性柴油機的調(diào)速特性是指將調(diào)速器的轉(zhuǎn)速設定機構(gòu)固定于某一位置，在調(diào)速器起作用的情況下，柴油機功率、扭矩等與轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系。調(diào)速特性只與調(diào)速器的工作性能有關(guān)。4）調(diào)速特性裝有全制式調(diào)速器柴油機的調(diào)速特性第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineeringA:等扭矩限制特性等扭矩與等排氣溫度限制特性柴油機能長期工作的最高允許負荷與轉(zhuǎn)速的關(guān)系稱為限制特性。限制特性是限制柴油機在各種轉(zhuǎn)速下的最大有效功率，使柴油機的機械負荷和熱負荷不超過保證可靠工作的允許范圍。5）限制特性限制柴油機在各種轉(zhuǎn)速下的扭矩都不超過標定扭矩值。B:等排溫限制特性柴油機在標定轉(zhuǎn)速初期（即高轉(zhuǎn)速區(qū)）以扭矩為主要限制參數(shù)，在后期（低轉(zhuǎn)速區(qū)）則以排氣溫度作為主要限制參數(shù)。用排氣溫度作為限制柴油機熱負荷的參數(shù)所建立的限制特性。第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.7起動換向、調(diào)速與操縱

3.8運行特性

3.9運行管理

3.6換氣與增壓第三章船舶柴油機3.2工作原理

3.3主要技術(shù)指標3.4類型和結(jié)構(gòu)參數(shù)

3.5工作系統(tǒng)3.1概述3.10電噴柴油機

第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.9運行管理

觀察是否漏油、漏水掃除氣缸內(nèi)雜質(zhì)氣缸布油檢查柴油機回轉(zhuǎn)情況冷卻系統(tǒng)，燃油系統(tǒng)滑油系統(tǒng)，起動系統(tǒng)保證電力需求檢查電力儲備情況供電準備四大系統(tǒng)準備轉(zhuǎn)車沖車試車3.9.1、備車(Stand-by)

(★★★★★)第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.9.2機動航行中的管理(1)機動航行之前，做好換油工作。(2)起動操作時，應嚴格控制油門，以免發(fā)生敲缸。(3)在操縱主機運轉(zhuǎn)中應注意快速避開主機轉(zhuǎn)速共振區(qū)。(4)在港區(qū)、淺水區(qū)、河道等區(qū)域航行時應換用高位海底門，以減少泥沙等污物進入冷卻系統(tǒng)的機會。(5)起動及加速過程中，不要加速過快，防止主機超負荷。同時應充分注意主機的熱狀態(tài)。第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering1）在大風浪中航行(★★★★★)風浪增大后，阻力增加，在推進力不變的情況下，船速降低；使螺旋槳的進程比減小，特性線變陡；在油門不變的情況下，柴油機轉(zhuǎn)速下降，功率也降低；最后船舶將在降低后的推進力與船舶阻力新的平衡情況下，以較低的航速前進。此時，不能增加油門來恢復原轉(zhuǎn)速。那會使柴油機循環(huán)供油量增加而最高爆發(fā)壓力增高，導致機械負荷增加。應該減小油門。原因是柴油機在低速運轉(zhuǎn)下，如果仍保持油門不變，一方面由于廢氣渦輪的總能量減少，使增壓器轉(zhuǎn)速下降而增壓壓力降低，氣缸內(nèi)供氣不足，導致燃燒惡化和廢氣溫度升高致使氣缸過熱；另一方面氣缸最高爆發(fā)壓力不變而運動部件的慣性力減小，導致軸承負荷增加，可能引發(fā)軸承故障。所以在大風浪中航行不應要求主機保持原來轉(zhuǎn)速，而應適當降低轉(zhuǎn)速。第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering2）在淺水、窄航道和污底條件下航行(★★★★)會使船的阻力增加。因此，主機轉(zhuǎn)速和船速都會自動下降。如要保持原定船速而增加油門，主機就會超負荷。3）起航和加速(★★★★)船舶在起航時，如果將油門加大，使主機轉(zhuǎn)速達到較高，就會引起主機超負荷。這是因為螺旋槳轉(zhuǎn)速增加的快，而船速增加的慢，致使螺旋槳負荷加大，此時盡管主機轉(zhuǎn)速沒有超過標定轉(zhuǎn)速，但主機已經(jīng)超負荷運轉(zhuǎn)。因此在起航加速和從慢速航行加速時，應隨著船速的加快而逐漸提高主機轉(zhuǎn)速。4）轉(zhuǎn)彎(★★★★)船舶在轉(zhuǎn)彎時，船體在斜水流中航行，船舶阻力增加，同樣也不能增大油門去保持主機原來轉(zhuǎn)速。在操縱船舶時也應盡可能避免突然的大舵角轉(zhuǎn)彎，尤其對于設有軸帶發(fā)電機的船舶更應注意。第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering5）倒航(★★★★)由于倒航時船舶阻力比正航時為大，而且螺旋槳的效率也比較低，所以主機倒航時的轉(zhuǎn)速要比正航時的轉(zhuǎn)速低，一般倒航轉(zhuǎn)速不超過額定轉(zhuǎn)速的70-80%。如果船舶是從正航轉(zhuǎn)為倒航時，其船舶阻力更大。特別時在緊急制動的情況下，船舶仍在前進，主機倒車運轉(zhuǎn)后，當達到標定轉(zhuǎn)速的40%以上時，轉(zhuǎn)矩就可能會達到額定值。若轉(zhuǎn)速過高，主機和軸系就會超負荷。此時操縱應根據(jù)緊急情況，控制主機轉(zhuǎn)速，除非不得以，在保船不保機的情況下才能強制主機超負荷運轉(zhuǎn)。第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering熱力檢查、機械檢查、加強滑油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)的管理。3.9.3定速航行中的管理3.9.4、正常航行，駕駛臺與機艙的聯(lián)系每班下班前，值班輪機員應向值班駕駛員告知主機平均轉(zhuǎn)速、海水溫度，值班駕駛員應向值班輪機員告知平均航速、方向和風力。每日正午交換正午報告。輪機人員在值班當中發(fā)現(xiàn)有不正常狀態(tài)時，應及時處理；欲要減速和停車應先通知駕駛臺，許可后方可減速和停車；如情況緊急，可先降速后通知。駕駛臺需要改變主機的轉(zhuǎn)速、停車、使用大舵角時，應提前通知機艙，以便機艙進行必要的準備。第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.9.5、到港前操作到港前確定主機是否需要換輕油?，F(xiàn)代船舶燃油系統(tǒng)及燃油噴射系統(tǒng)的設計一般都允許主機在使用重油狀態(tài)停車。船舶到港時下列情況需要換輕油：停機后需要進行燃油系統(tǒng)設備檢修；船舶須進塢修理；停車時間5天以上；當?shù)丨h(huán)保法規(guī)定要求使用低硫燃油；在機動操車1h前換油。到港前進行主機換向操作試驗，以確定起動系統(tǒng)和換向機構(gòu)工作正常機動操作前放掉起動空氣和控制空氣系統(tǒng)的凝水；如主機有軸帶發(fā)電機，到港前應從電網(wǎng)解除軸帶發(fā)電機，與主機脫開第三章船舶柴油機輪機概論IntroductiontoMarineEngineering3.9.6、完車后操作正常情況下的停車應保持各系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，動力裝置處于隨時可用狀態(tài)。當輪機員接到完車指令后，說明主機不再動車。完車后需要做的工作主要有：關(guān)閉啟動空氣的供給、打開示功閥、合上盤車機轉(zhuǎn)車15-30min、人工驅(qū)動氣缸注油器向氣缸注油；關(guān)閉控制和安全空氣系統(tǒng)；關(guān)閉主海水泵進出口閥及冷卻器進口閥；停燃油輸送泵（重油和輕油）；打開掃氣箱和渦輪增壓器透平處的放殘考克，主機潤滑油泵，淡水泵繼續(xù)運轉(zhuǎn)15-20min；主機水溫下降后，及時轉(zhuǎn)換冷卻水系統(tǒng)閥門到暖機狀態(tài)等工作。確認主機和其他設備正常后，航行班結(jié)束，輪機員開始輪值錨泊班或靠泊班。第三章船舶柴油機輪機概論I