轮机概论 (第二章)

1、第一章第一章 船舶动力装置概述船舶动力装置概述 丁懿盛第一节 船舶动力装置的组成和类型n 一、船舶动力装置的概念：n“装置”乃是为了达到某一目的所设置的所有机器、设备及系统的总称，以具有某种特定的功能为特征。“船舶动力装置”这一术语已应用了几十年，但一直没有明确而统一的定义。实际上它是和“轮机”这一术语紧密联系在一起的。在1807年，世界上第一艘用蒸汽机驱动推进器的“克莱蒙特”号轮，开创了船舶以动力机械推进的新纪元。当时蒸汽机带动一个桨轮推进器，这种推进器的大部分露在水面，人们称之为“明轮”，把装有明轮的船称为“轮船”，而把产生蒸汽的锅炉和驱动明轮转动的蒸汽机等成套设备称为“轮机”。 n当时的

2、“轮机”仅仅是推进设备的简称。但随着科学技术的发展和进步。不仅船舶推进设备更加复杂和完善，而且为了适应船舶营运、人员生活和安全等方面的需要，还增设了诸如船舶电站、起货机械、饮水、供汽、压载、舱底、消防等系统，大大丰富了轮机的内容，并且至今还在不断扩大与完善中。因此，“轮机”是个内容相当广泛的技术范畴。“船舶动力装置”的基本含义和“轮机”相同，是为了满足船舶航行、各种作业、人员的生活和安全需要所设置的全部机械、设备和系统的总称。它的任务是多方面的，但主要任务可概括为：为船舶提供各种形式的能量(机械能、电能、热能)并转换和利用这些能量。n 二、船舶动力装置的组成：二、船舶动力装置的组成：n根据组成

3、船舶动力装置的各种机械、设备和系统所起作用的不同，将整个动力装置分为以下几个部分。n 推进装置是提供船舶正常航行所需推动力的一整套推进装置是提供船舶正常航行所需推动力的一整套设备，其中包括：设备，其中包括： （1）主机：）主机： （2）船舶轴系：）船舶轴系： （3）传动设备：）传动设备： （4）推进器：）推进器： 辅助装置是指提供船舶除推进装置以外的其他所辅助装置是指提供船舶除推进装置以外的其他所需能量的设备，以保证船舶航行和生活需要，其中包需能量的设备，以保证船舶航行和生活需要，其中包括：括： （1）船舶电站：）船舶电站： （2）辅助锅炉装置：）辅助锅炉装置： 船舶管路系统是指用来连接各种机

4、械设备，并输船舶管路系统是指用来连接各种机械设备，并输送有关工质的成套设备，由各种阀件。管路、泵、滤送有关工质的成套设备，由各种阀件。管路、泵、滤器、热交换器、仪表等组成。按用途不同管路系统分器、热交换器、仪表等组成。按用途不同管路系统分为：为： （1）动力管路系统：）动力管路系统： （2）船舶管路系统：）船舶管路系统： 船舶甲板机械是指为保证船舶航向、停泊及装卸船舶甲板机械是指为保证船舶航向、停泊及装卸货物所需要的机械设备，包括：货物所需要的机械设备，包括： （1）锚泊机械设备：）锚泊机械设备： （2）操舵机械设备：）操舵机械设备： （3）起重机械设备：）起重机械设备： 机舱自动化设备包括对

5、动力装置的远程、集中和自机舱自动化设备包括对动力装置的远程、集中和自动控制的各种系统。主要由遥控、自动调节、监视、动控制的各种系统。主要由遥控、自动调节、监视、安全和报警等设备组成。安全和报警等设备组成。 第二节 船舶动力装置的类型及特点 一、柴油机动力装置一、柴油机动力装置 柴油机动力装置由于其具有比较优良的性能，而广泛应用于柴油机动力装置由于其具有比较优良的性能，而广泛应用于货船、客船、渔船、油轮、工程船舶以及军工舰船上。目前我国货船、客船、渔船、油轮、工程船舶以及军工舰船上。目前我国柴油机船的船舶总数、吨位和主机总功率约占柴油机船的船舶总数、吨位和主机总功率约占90以上。以上。 1柴油机

6、动力装置具有的优点柴油机动力装置具有的优点 （1）有较高的经济性：）有较高的经济性： （2）重量轻：）重量轻： （3）具有良好的机动性：）具有良好的机动性： 2柴油机装置具有的缺点柴油机装置具有的缺点 （1）单机功率低：）单机功率低： （2）柴油机工作中振动噪声大：）柴油机工作中振动噪声大： （3）大修期限较短：）大修期限较短： （4）柴油机在低转速区工作时稳定性差，过载能力较差：）柴油机在低转速区工作时稳定性差，过载能力较差： （5）滑油耗率较高：）滑油耗率较高：二、汽轮机动力装置二、汽轮机动力装置 （1）汽轮机的转子在高温、高压、高速流动）汽轮机的转子在高温、高压、高速流动的蒸汽作用下连续

7、工作，转速较高，单机功率很的蒸汽作用下连续工作，转速较高，单机功率很大，主机本身的单位重量尺寸指标优越。大，主机本身的单位重量尺寸指标优越。 （2）汽轮机叶轮转速稳定，机组振动噪声小。）汽轮机叶轮转速稳定，机组振动噪声小。 （3）汽轮机工作时磨损部件少，工作可靠性）汽轮机工作时磨损部件少，工作可靠性高，使用期限高达高，使用期限高达 105h以上。以上。 （4）可使用劣质燃油，滑油消耗率低。）可使用劣质燃油，滑油消耗率低。 （5）汽轮机主机结构简单、紧凑，使用管理）汽轮机主机结构简单、紧凑，使用管理方便，保养维修工作量小。方便，保养维修工作量小。 （1）汽轮机动力装置比较复杂，装置单位重）汽轮机

8、动力装置比较复杂，装置单位重量为量为2426kgkw。 （2）燃油消耗量大，装置效率低。）燃油消耗量大，装置效率低。 （3）机动性差。）机动性差。1 1锅炉；锅炉；2过热器；过热器；3主蒸汽主蒸汽管路；管路；4高压汽轮机；高压汽轮机；5低压低压汽轮机；汽轮机；6减速齿轮减速齿轮Z7螺旋桨；螺旋桨；8 8冷凝器；冷凝器；9冷却水循环泵；冷却水循环泵；10凝水泵；凝水泵；11给水泵；给水泵；12给给水预热器水预热器蒸汽机船蒸汽机船二、汽轮机动力装置二、汽轮机动力装置 138 泰州号泰州号“现代现代”级导弹驱逐舰级导弹驱逐舰排水量：标准排水量7900吨，满载排水量：8480吨舰长：156.37米 舰

9、宽：17.19米 吃水：7.85米动力系统：航速：最高航速达32节续航力：2400海里/32节；6500海里/20节；14000海里/14节舰员编制：296人（最多可容纳350人）雷达：MR-710型对空对海警戒雷达1座、音乐台导弹制导雷达1座、MR-212/201型导航雷达3座主要武器: 舰炮：2座AK130-MR184型舰炮；4座AK630型近防炮.舰空导弹：2座9K90型单臂舰空导弹发射装置，备48枚SA-N-7（9M38/9M38MI）牛虻（Gadfly）舰空导弹.反舰导弹：2座KT-190型四联装反舰导弹发射装置，装SS-N-22（3M80）日炙（Moskit/Sunburn）反舰导

10、弹.鱼雷：2座双联装533毫米鱼雷发射管，发射TEST-71M线导反潜鱼雷.反潜深弹：2座RBU1000型反潜火箭深弹发射装置，备48枚深弹.水雷：40枚.生产厂家：俄罗斯北方造船厂 2004年4月下水并且在2005年12月交付 三、燃气轮机动力装置三、燃气轮机动力装置 （1）单位功率的重量尺寸较小：）单位功率的重量尺寸较小： （2）良好的机动性：）良好的机动性： （3）低负荷时经济性的恶化比汽轮低负荷时经济性的恶化比汽轮机影响为小：机影响为小： （1）主机本身不能自行反转，燃气）主机本身不能自行反转，燃气轮机进出口附近噪声大。轮机进出口附近噪声大。 （2）叶片使用的合金钢价格昂贵，）叶片使用

11、的合金钢价格昂贵，工作可靠性差、寿命短。工作可靠性差、寿命短。 （3）燃气轮机的耗油率高。）燃气轮机的耗油率高。 （4）由于燃气轮机工作时空气流量）由于燃气轮机工作时空气流量大，因此进排气管道尺寸较大。大，因此进排气管道尺寸较大。 四、联合动力装置四、联合动力装置 四、联合动力装置四、联合动力装置 四、联合动力装置四、联合动力装置 170 兰州号，兰州号，052C型旅洋级导弹驱逐舰，型旅洋级导弹驱逐舰，2003年年4月月29日在江南造船厂下水。是中国海军第一代具日在江南造船厂下水。是中国海军第一代具备相控阵雷达、垂直发射系统的防空型导弹驱逐备相控阵雷达、垂直发射系统的防空型导弹驱逐舰，被誉为舰

12、，被誉为“中华神盾中华神盾”。排水量：排水量：7000吨吨 主机：主机：柴燃动力柴燃动力： 两台乌克兰制造的额定两台乌克兰制造的额定48,600马力，马力，DA80/DN80型燃型燃气涡轮机和两台额定气涡轮机和两台额定8,840 马力柴油机马力柴油机航速：航速：29节节武器：武器：反舰导弹：反舰导弹：2座座4联新型反舰导弹发射架联新型反舰导弹发射架 舰空导弹：舰空导弹：2组组“海红海红-9”防空导弹垂直发射系防空导弹垂直发射系统统 1座座100毫米单管隐身主炮毫米单管隐身主炮 2座座7管管30毫米近防炮毫米近防炮 4座座36多用途发射器多用途发射器 2座座3联联324毫米鱼雷发射毫米鱼雷发射管

13、管直升机：直升机：1架卡架卡-28反潜直升机反潜直升机167深圳舰深圳舰, ,052型旅海级导弹驱逐舰型旅海级导弹驱逐舰.1999年建成于大年建成于大连造船新厂连造船新厂, “深圳深圳”号驱逐舰多次代表中国海军出访，号驱逐舰多次代表中国海军出访，被誉为中国的被誉为中国的“外交明星舰外交明星舰”。排水量：排水量：6000吨（满载）。吨（满载）。主尺寸：全长主尺寸：全长153米；宽米；宽16.5米；吃水米；吃水6米。米。主机：主机：CODOG柴柴燃联合动力：燃联合动力： 2台台GELM2500燃气轮机，持续功率燃气轮机，持续功率55000马力马力 2台台MTU 12V 1163 TB83，持续功率

14、，持续功率8840马力马力航速：航速：30节。节。武器：武器：反舰导弹：反舰导弹：4座四联装座四联装C802发射架发射架 舰空导弹：舰空导弹：1座座HQ-7(红旗红旗-7）8联装发射架（备弹联装发射架（备弹24枚）枚） 1座双管座双管100毫米全自动火炮。毫米全自动火炮。 4座座76甲双管甲双管37毫米全自动防空高炮毫米全自动防空高炮 反潜导弹：两座四联装长缨反潜导弹：两座四联装长缨-1（CY-1)反潜导弹发射架反潜导弹发射架 鱼雷：鱼雷：6具具324毫米毫米“白头白头”B515鱼雷发射管（鱼雷发射管（2座三联座三联装）装）舰载直升机：2架卡-27 五、核动力装置五、核动力装置 一回一回路系统

15、是一组完全相同的、路系统是一组完全相同的、各自独立且相互对称的、平各自独立且相互对称的、平行而并联在反应堆压力壳接行而并联在反应堆压力壳接管上的密闭环路。每一条环管上的密闭环路。每一条环路都是由一台蒸汽发生器，路都是由一台蒸汽发生器，一台反应堆冷却泵，反应堆一台反应堆冷却泵，反应堆进出口接管处的各一只冷却进出口接管处的各一只冷却剂隔离阀和连接这些设备的剂隔离阀和连接这些设备的主回路冷却剂管道组成。主回路冷却剂管道组成。二回路系统是将蒸汽的热能转换成机械能或电能的装置。二回路系统主要由蒸汽发生器、蒸汽轮机、主冷凝器、冷凝水泵、给水加热器、除氧器、循环水泵、中间汽水分离器和相应的阀门、管路等组成。

16、 五、核动力装置五、核动力装置 第二节 对船舶动力装置的要求n一、可靠性：船舶动力装置的好坏，首先取决于它在各种营运条件下，能否可靠地和不间断地进行工作。因此，对任何船舶动力装置首先提出的要求就是工作可靠性要高。n二、经济性：民用船舶在满足可靠性的前提下，要求尽量提高其经济性。对于船舶动力装置的经济性不能只从主机耗油率一项指标去衡量，还要考虑造船初投资费、燃润油价格、管理维修费、折旧费、船员工资、保险和港口各项费用。所以对动力装置的经济性要全面考虑，综合分析。n三、机动性：船舶机动性是安全航行的重要保证。船舶起航、变速、倒航和回转的性能是船舶机动性的主要体现。而船舶的机动性取决于动力装置的机动

17、性，后者可由以下几项指标体现。n 1发动机由起动至达到全功率所需的时间：这段时间的长短主要取决于发动机的型式，低速柴油机需30分钟以上。影响发动机加速时间长短的因素是它的运动部件的质量惯性和受热部件的热惯性，而后者更为重要。在这方面中速柴油机优于低速柴油机。n 2螺旋桨换向所需的时间和可能的换向次数：螺旋桨换向所需的时间通常是指由发出换向指令起到螺旋桨开始反方向回转的时间。柴油机的起动换向性能较好，在机动航行时一般十几秒内就可完成换向过程，但在船速较快且不进行紧急刹车时，换向时间则大为延长。换向次数取决于空气瓶的容积和发动机的起动性能。换向时间和换向次数，以电力传动和调距桨装置最佳。n 3船舶由前进变为倒航所需的时间(或滑行的距离) ：由于船舶惯性大，船舶由前进变为后退所需的时间，总是大于发动机或螺旋桨换向所需要的时间。船舶开始倒航前滑行的距离主要取决于船舶的初速、排水量、装置的换向性能和倒车功率。滑行距离不能太大，一般要求货船不能大于船体长度的6倍，而客船不得超过4倍。n4发动机的最低稳定转速及转速限制区域：