第七章 柴油机起动、换向、调速和操纵

1、第七章第七章 起动、换向和操纵系统起动、换向和操纵系统 7-1 7-1 起动装置起动装置 一、概述一、概述 柴油机起动柴油机起动柴油机借助于外力，获得第一个工作循环 的条件，即在外力作用下进行进气、压缩、喷油，直至燃 油燃烧膨胀作功而自行运转的过程。 起动转速起动转速柴油机起动所要求的最低最低转速。 起动转速是鉴别柴油机起动性能的重要标志。起动转速 的一般范围是： 高速柴油机80150rmin； 中速柴油机6070rmin； 低速柴油机2530rmin。 7-1 7-1 起动装置起动装置 柴油机的起动方式柴油机的起动方式 ： 借助于加在曲轴上的外力矩使曲轴转动起来 ：人力手摇起动、电动机起 动

2、及气力或液压马达起动 借助于加在活塞上的外力推动活塞运动 ：如压缩空气起动 船用柴油机大多采用压缩空气起动 。 压缩空气起动就是将具有一定压力（2.53.0MPa）的压缩空气，按 柴油机的发火顺序在膨胀行程时引入气缸，推动活塞使柴油机达到起动转速， 完成自行发火。 特点：起动能量大，起动迅速可靠，可紧急刹车；复杂，重量较重。 7-1 7-1 起动装置起动装置 二、压缩空气起动装置的组成和工作原理二、压缩空气起动装置的组成和工作原理 （一）压缩空气起动系统的两种方式（一）压缩空气起动系统的两种方式 1、直接启阀式、直接启阀式 2、间接启阀式、间接启阀式 特点：气缸起动阀开启迅速、可靠，节流损失小

3、（启动空气不经空气分配器）， 空气消耗量小；复杂。 7-1 7-1 起动装置起动装置 （二）保证可靠起动的条件（二）保证可靠起动的条件 （1）压缩空气必须具有一定的压力和储量。 （2）压缩空气供气要适时并有一定的供气延续时间。 二冲程：120CA 四冲程：140 CA （3）必须保证有最少气缸数。 （4）要按一定的发火顺序向各缸供气。 7-1 7-1 起动装置起动装置 三、压缩空气起动装置的主要设备三、压缩空气起动装置的主要设备 1气缸起动阀气缸起动阀 1）直接启阀式 2）间接启阀式 单气路 双气路：满足起动和制动两方面的要求。 起动时起动时，速开、速关 ；落座速度缓慢 ；气缸内压力 高于起动

4、空气压力，气缸起动阀应关闭。 制动时制动时，气缸内压力稍高于起动空气压力时，气缸起 动阀应保证开启状态 ，高得过多时才自动关闭。 7-1 7-1 起动装置起动装置 2空气分配器空气分配器 空气分配器由凸轮轴驱动。它的作用是按照柴油机的发火顺序发火顺序，在要求的起动正起动正 时时时刻内将控制空气分配到相应的气缸起动阀使之开启，让压缩空气进入气缸，起 动柴油机。起动结束后，凸轮与滑阀脱离，避免不必要的磨损。 回转式 柱塞式：单体、组合 单气路： 双气路： 7-1 7-1 起动装置起动装置 3主起动阀主起动阀 起动系统总开关，起动时开启迅速，减小节流损失；关闭时，对后面 管路（气缸起动阀、空气分配器

5、）放气。 1）均衡式 2）非均衡式 3）大型柴油机用主起动阀 带慢转阀的主起动阀，起动前使柴油机以510r/min的速度转动（盘车）。 4 起动控制阀起动控制阀 用以控制主起动阀启闭。 7-1 7-1 起动装置起动装置 四、辅助起动装置及低温起动装置四、辅助起动装置及低温起动装置 1辅助起动装置辅助起动装置 1）起动减压装置 2）起动加浓装置 2低温起动装置低温起动装置 1）冷却水预热装置 2）进气空气加热装置 3）润滑油预热装置 7-1 7-1 起动装置起动装置 五、压缩空气起动系统常见故障分析五、压缩空气起动系统常见故障分析 1柴油机不能起动柴油机不能起动 （1）盘车机未脱开。起动控制空气

6、处于关闭状态。 （2）空气瓶出口阀或主截止阀未开足。 （3）起动空气压力不足。 （4）起动空气管系脏污，空气流量不足。 （5）起动系统中的有关阀件，如主起动阀、起动控制阀、空气分 配器、气缸起动阀等卡死、磨损、漏气。 7-1 7-1 起动装置起动装置 2起动时曲轴转动但达不到发火转速起动时曲轴转动但达不到发火转速 （1）起动空气压力太低，应予补充。 （2）柴油机暖缸不足，滑油粘度太大，应予暖缸。 （3）起动操纵动作过快，应重新起动。 （4）个别气缸起动阀或空气分配器咬死或动作不灵活。应检查、拆卸清 洗。 3某一段起动空气管发热某一段起动空气管发热 通常是该气缸起动阀漏泄所致。应检修漏气的起动阀

7、。 7-2 7-2 换向装置换向装置 船舶换向装置的作用船舶换向装置的作用：改变螺旋桨推力方向 船舶换向的方法船舶换向的方法： 1、改变螺旋桨的旋转方向、改变螺旋桨的旋转方向 直接换向柴油机自身换向 间接换向船用齿轮箱换向 2、保持螺旋桨转向不变而改变螺旋桨叶的螺距角、保持螺旋桨转向不变而改变螺旋桨叶的螺距角 ，可调螺距，可调螺距 螺旋桨换向螺旋桨换向 3、Z型推进装置换向型推进装置换向 7-2 7-2 换向装置换向装置 一、柴油机的换向一、柴油机的换向 （一）柴油机可直接倒转的条件（一）柴油机可直接倒转的条件 1、改变起动定时，方可倒车起动；、改变起动定时，方可倒车起动； 2、热力过程不变，

8、定时不变或基本不变；、热力过程不变，定时不变或基本不变； 3、系统工质流向不变。、系统工质流向不变。 （二）双凸轮换向（二）双凸轮换向 1、四冲程柴油机的换向原理、四冲程柴油机的换向原理 正车进气 压缩 膨胀 排气 倒车 1排气 膨胀 压缩 进气 2压缩 进气 排气 膨胀 7-2 7-2 换向装置换向装置 2、二冲程柴油机双凸轮换向、二冲程柴油机双凸轮换向 3、双凸轮换向装置、双凸轮换向装置 1）移轴装置）移轴装置 2）顶升机构）顶升机构 3）凸轮轴锁紧机构）凸轮轴锁紧机构 7-2 7-2 换向装置换向装置 （三）单凸轮（差动）换向（三）单凸轮（差动）换向 1、一般线型的单凸轮换向、一般线型的

9、单凸轮换向 2、鸡心凸轮的单凸轮换向、鸡心凸轮的单凸轮换向 超前差动 凸轮的差动方向为沿换向后新转向的同方向转过一个差凸轮的差动方向为沿换向后新转向的同方向转过一个差 动角动角 。 滞后差动凸轮的差动方向为沿换向后新转向的相反方向转过一个凸轮的差动方向为沿换向后新转向的相反方向转过一个 差动角。差动角。 同轴差动的三个条件 ： （1）两组凸轮差动方向相同；）两组凸轮差动方向相同； （2）两组凸轮差动角相等；）两组凸轮差动角相等； （3）差动前后同名凸轮的正倒车正时相同或基本相同。）差动前后同名凸轮的正倒车正时相同或基本相同。 7-2 7-2 换向装置换向装置 3、单凸轮换向装置、单凸轮换向装置

10、 单凸轮换向就是改变凸轮轴与曲轴的相对位置。通常，实现这种变化的单凸轮换向就是改变凸轮轴与曲轴的相对位置。通常，实现这种变化的 方法有以下三种：方法有以下三种： （1）曲轴不动，通过换向装置使凸轮轴相对曲轴转过一个差动角。一般）曲轴不动，通过换向装置使凸轮轴相对曲轴转过一个差动角。一般 为滞后差动。为滞后差动。 （2）凸轮轴不动，先进行空气分配器换向，在进行反向起动使曲轴反向）凸轮轴不动，先进行空气分配器换向，在进行反向起动使曲轴反向 回转之初，曲轴相对凸轮轴转过一个差动角之后才带动凸轮轴一起转动。回转之初，曲轴相对凸轮轴转过一个差动角之后才带动凸轮轴一起转动。 此种方法为滞后差动。此种方法为

11、滞后差动。 （3）先进行空气分配器换向，在反向起动之初，通过差动机构使凸轮轴）先进行空气分配器换向，在反向起动之初，通过差动机构使凸轮轴 与曲轴之间有一定转速差，待完成差动角后，再同步转动。此种方法一般与曲轴之间有一定转速差，待完成差动角后，再同步转动。此种方法一般 为超前差动。为超前差动。 7-2 7-2 换向装置换向装置 换向装置种类换向装置种类： 液压差动换向装置液压差动换向装置 气动差动换向装置气动差动换向装置 7-2 7-2 换向装置换向装置 三、柴油机的紧急制动与换向三、柴油机的紧急制动与换向 （一）紧急制动（一）紧急制动 （二）换向连锁（二）换向连锁 1、一般换向连锁、一般换向连

12、锁 2、紧急制动的连锁、紧急制动的连锁 四、换向装置的常见故障四、换向装置的常见故障 主要原因在于换向机构发生故障和操作不当主要原因在于换向机构发生故障和操作不当 1 、换向机构故障、换向机构故障 （1）换向装置中有关阀件咬死；）换向装置中有关阀件咬死； （2）换向伺服器故障：堵塞、漏油、转板在极端位置咬死或不能达到另）换向伺服器故障：堵塞、漏油、转板在极端位置咬死或不能达到另 一极端位置；一极端位置； （3）空气分配器故障。）空气分配器故障。 7-2 7-2 换向装置换向装置 2、操作不当、操作不当 （1）操作动作过快，凸轮轴尚未到位就急于起动使换向失败；）操作动作过快，凸轮轴尚未到位就急于

13、起动使换向失败； （2）换向手柄虽已到位，但由于水流作用使螺旋桨仍按原转向以较高转速转动，）换向手柄虽已到位，但由于水流作用使螺旋桨仍按原转向以较高转速转动， 此时急于起动而使换向失败；此时急于起动而使换向失败； （3）在紧急刹车时，过于性急，强制制动的时机不当，使换向失败。）在紧急刹车时，过于性急，强制制动的时机不当，使换向失败。 7-3 7-3 操纵系统操纵系统 一、操纵系统概述一、操纵系统概述 为满足船舶在各种工况下的航行需要，将船舶主机的起动起动、换向换向和调速（含停调速（含停 车）车）等各装置结合成一个统一整体，并可集中控制多年所有机构、设备和管路等总 称为柴油机推进装置的操纵系统。

14、 7-3 7-3 操纵系统操纵系统 二、操纵系统的要求二、操纵系统的要求 1.必须能够迅速而准确地执行起动、换向、变速和超速保护等动作，并应必须能够迅速而准确地执行起动、换向、变速和超速保护等动作，并应 满足船舶规范上的相应要求。满足船舶规范上的相应要求。 2 .要有必要的联锁装置，以避免误操作和事故。要有必要的联锁装置，以避免误操作和事故。 起动联锁装置：起动联锁装置：盘车机未脱开、换向未到位不能起动。 换向联锁装置：换向联锁装置：转向与要求不一致不能起动、高速下不能换向、运转中不 能换向。 滑油失压、高压燃油管路泄漏等保安联锁装置。滑油失压、高压燃油管路泄漏等保安联锁装置。 3 .必须有必

15、要的监视仪表和安全保护与报警装置。必须有必要的监视仪表和安全保护与报警装置。 4 .操纵机构中的零部件必须灵活、可靠，不易损坏。操纵机构中的零部件必须灵活、可靠，不易损坏。 5 .操作、调节方便，维护简单，便于实现遥控和自动控制。操作、调节方便，维护简单，便于实现遥控和自动控制。 7-3 7-3 操纵系统操纵系统 三、操纵系统的类型三、操纵系统的类型 1按操纵方式分按操纵方式分 机旁手动操纵（机旁应急操纵） 机舱集控室控制（集控室手控） 驾驶室控制（驾驶室遥控） 7-3 7-3 操纵系统操纵系统 2 按遥控系统的能源性质分按遥控系统的能源性质分 1）机械式主机遥控系统）机械式主机遥控系统 2）电动式主机遥控系统）电动式主机遥控系统 距离远、控制性好、设备简单易实现自动化；故障不易发现、管理水平要求高。 3）气动式主机遥控系统）气动式主机遥控系统 距离较远（100m）、信号干扰少、动装可靠、维修方便；空气质量要求高。 4）液力式主机遥控系统）液力式主机遥控系统 5）混合式主机遥控系统）混合式主机遥控系统 电电气混合式气混合式 驾驶室集控室：电动 集控室、机舱：气