中国船用柴油机技术发展历程

1、我国船用柴油机技术发展历程5中国船用柴油机技术发展历程案例简介本案例以科技含量高、技术复杂的船用柴油机为例，通过分析我国船用柴油机从主要依赖进口到技术引进再到部分自主研发的历程来阐述国际技术贸易对我国科技发展的影响。从我国船用柴油机依赖进口，在船用柴油机领域没有话语权完全任人宰割，到合理的利用技术贸易引进技术依靠自身的劳动力优势产生微弱的利益再到自己开发拥有自主知识产权的产品以在国际船用柴油机领域有一定的地位，我们将在这样的历程中看到国际技术贸易对我国的科技进步、国防建设以及在我国强国之路上的作用。船用柴油机机发展概概述1. 船舶舶柴油机机的发展展1876年年，德国国人奥托托(N.AA.Ott

2、to)第一次次提出了了四冲程程循环(即进气气、压缩缩、膨胀胀、排气气)原理，并并发明了了电点火火的四冲冲程煤气气机。之之后，在在18880年一一些工程程师，如如英国的的D.CClerrk和J.RRobsson，以以及德国国人K.Bennz等成成功地开开发了二二冲程内内燃机。1892年年德国工工程师RRudoolf Dieesell申请了了压缩发发火内燃燃机专利利，并于于18997年在在MANN公司制制成第一一台实际际使用的的柴油机机(压燃式式、空气气喷射、定定压燃烧烧)，其效效率因可可采用较较大的压压缩比而而比煤气气机有显显著提高高。19904年年柴油机机首次用用于船舶舶推进装装置(229.4

3、4 kWW,2660 rr/miin)。从从此在船船舶领域域里开始始了与蒸蒸汽推进进装置的的竞争局局面。在在此后440多年年中，柴柴油机在在自身逐逐步完善善中有了了很大发发展。 19226年瑞瑞士人AAlfrred Bueechii设计了了一台废废气涡轮轮增压柴柴油机，当当时由于于增压器器制造水水平的限限制，此此项技术术未能迅迅速推广广。但总总的来看看在与蒸蒸汽推进进装置竞竞争中无无突破性性进展，在在船舶使使用中，蒸蒸汽推进进装置仍仍占据领领先地位位。从第二次世世界大战战到500年代中中后期，由由于社会会生产力力的迅速速发展，对对船舶推推进装置置提出了了新的要要求。柴柴油机在在此期间间完成了了

4、大缸径径、焊接接结构、废废气涡轮轮增压以以及使用用劣质燃燃油等四四项重大大技术成成果，并并逐步发发展了船船用低速速柴油机机系列。此此期间在在国外大大致有八八种船用用低速柴柴油机型型号(由八大大船用柴柴油机制制造厂生生产)。在这这些技术术成就中中，废气气涡轮增增压技术术在船用用二冲程程柴油机机上的成成功使用用是船用用低速柴柴油机发发展中的的重要里里程碑。国国外称这这一时期期是船用用低速柴柴油机的的第一次次飞跃，其其技术特特征是废废气涡轮轮增压技技术的普普及。至至此，在在与蒸汽汽动力装装置的竞竞争中柴柴油机逐逐渐取得得了领先先地位。从60年代代到700年代船船用低速速柴油机机进入了了黄金时时代，它

5、它在船舶舶动力装装置中取取得了明明显的压压倒优势势。各船船用柴油油机厂之之间开始始进行调调整、合合并、淘淘汰。柴柴油机技技术趋于于完善。此此期间内内船用低低速柴油油机发展展的特点点按顺序序大致为为增大机机组功率率，提高高可靠性性，提高高经济性性。70年代的的两次石石油危机机诱发了了世界范范围内的的能源危危机。石石油产品品价格大大幅度上上涨使船船舶柴油油机的燃燃油费用用支出一一跃占总总营运成成本的440%50%。由此此，改变变了人们们长期以以来的传传统观念，降降低柴油油机的燃燃油支出出费用，提提高柴油油机经济济性已成成为第一一要求。70年代末到80年代，各类节能型柴油机大量出现，机型更新周期大大

6、缩短(甚至仅为2年3年)，各类柴油机均采用各种节能措施降低油耗率，努力提高柴油机的有效热效率；同时，由于供给船用柴油机的燃油质量日益低劣，使得船用柴油机在使用劣质燃油的技术上又有了新的发展。目前，现代船用低速柴油机的油耗率已降低到0.155kg/kWh0.160kg/kWh，有效热效率可高达55%。国外把这一时期船用柴油机的发展称为第二次飞跃。现代船用柴油机发展中的第三个特点是控制与操纵自动化，即对船用柴油机及其附属设备进行自动控制及自动监视。60年代初曾进行在控制室内对主机集中控制与集中监视，70年代电子技术开始在柴油机上使用。80年代柴油机的电子控制技术已有了很大发展，除可监视柴油机的运行

7、工况外，还可保持柴油机各运行参数的最佳值，以求得柴油机功率、燃油消耗率和其它有关性能的最佳平衡，并由此发展了对柴油机的故障诊断、未来趋势预报等技术，把柴油机的管理技术提高到一个崭新的水平。2000年，Wrtsil公司成功地推出了SULZER RT-flex全电子控制的智能型柴油机，并开始装船使用。在船用低速速二冲程程柴油机机发展的的同时，大大功率四四冲程中中速柴油油机自550年代代开始也也得到了了稳步发发展，至至今已经经历了四四代机型型。它的的最大优优点是重重量轻，尺尺寸小，可可选用最最佳的螺螺旋桨转转速。在在工作可可靠性、使使用寿命命、经济济性及对对劣质燃燃油的适适应性方方面均有有明显改改进

8、，基基本上达达到与低低速机相相近的水水平。近近年建造造的2 0000总吨以以上船舶舶中，使使用中速速机做主主机者占占25%左右。一般对船用用主机来来讲，经经济性、可可靠性和和使用寿寿命是第第一位的的，重量量和尺寸寸是第二二位的。据据此，低低速二冲冲程柴油油机因其其效率高高、功率率大、工工作可靠靠、寿命命长、可可燃用劣劣质油以以及转速速低(通常为为1000左左右，最最低可达达56)等优点点适于作作船舶主主机使用用。大功功率四冲冲程中速速柴油机机因其尺尺寸与重重量小较较适于作作为滚装装船和集集装箱船船舶主机。船船舶发电电柴油机机(称副机机)因其发发电机要要求功率率不大，转转速较高高以及结结构简单单

9、，因而而均采用用中、高高速四冲冲程筒形形活塞式式柴油机机。经过近几十十年尤其其是近十十多年的的发展，现现代船用用柴油机机已经发发展到一一个较高高的技术术水平。今今后，随随着生产产力的发发展，将将会对船船用柴油油机提出出更高的的要求，船船舶柴油油机也将将继续发发展改进进。当前前柴油机机的发展展可以概概括为：以节能能为中心心，充分分兼顾到到排放与与可靠性性的要求求，全面面提高柴柴油机性性能。根根据此发发展目标标，今后后的研究究趋势大大致为：提高经济性性的研究究，包括括燃烧、增增压、低低摩擦、低低磨损等等的研究究；降低柴油机机排放的的研究，排排放是现现代柴油油机面临临的严重重挑战，随随着对船船舶柴油

10、油机排放放控制的的限制，使使得经济济性的提提高更加加困难，这这也是船船舶柴油油机发展展中的新新课题；提高可靠性性与耐久久性的研研究；电子控制技技术的研研究；代用燃料的的研究。2.船舶舶柴油机机当前使使用情况况和技术术水平船用低速柴柴油机当当前使用用情况和和技术水水平船用低速柴柴油目前前主要由由MANN B&W 、Wrrtsiil瑞瑞士公司司和日本本三菱三三家公司司生产，据据19998年世世界各国国造船造造机结果果统计，MMAN B&WW公司占占市场份份额的664.554%，Wrrtsiil瑞瑞士公司司占市场场份额的的27.6%,日本三三菱不足足8%。MANN B&W和Wrrtsiilrr瑞士公

11、公司近年年主要机机型的工工作参数数如下：表1-1 船用低低速油机机的主要要参数机型RTA488TRTA588TRTA688TS46MCC-CS50MCC-CS60MCC-C缸径(mmm)480580680460500600行程(mmm)200024162720193220002400缸径行程（S/D)4.174.174.04.24.04.0转速(r/minn)12410392129127105活塞平均速速度(mm/s)8.38.38.38.38.58.4平均有效压压力baar18.218.218.2191919最大燃烧压压力baar142142142145150单缸功率kkW136020002

12、750131015802255燃油消耗率率g/kkWh171170169174171170从上述参数数可以看看出，目目前新型型船用低低速柴油油机的SS/D值值已达到到4.00以上，活活塞平均均速度在在8.338.5mm/s左右右, 平均均有效压压力高达达19.0baar, 最大燃燃烧压力力在1440baar 以以上, 而燃油油消耗率率则下降降到1669 gg/kWWh, 其动力力性和经经济性已已经达到到了相当当高的水水平。船用中速柴柴油机当当前使用用情况和和技术水水平船用中速柴柴油机目目前虽然然生产厂厂家较多多，但主主要集中中于几家家公司，据据19998年世世界各国国造船造造机结果果统计，WW

13、rttsill 公司占占市场份份额的440%，MANN B&W公司司占市场场份额的的22.4%, Maak占市市场份额额的111.2%。其余余公司占占26.4%。Wrrtsiil和和MANN B&W公司司近年主主要机型型的工作作参数如如下：表1-2 船用用中速油油机的主主要参数数机型MAN BB&W L277/388WARTSSILAA L332WARTSSILAA L664缸径（mmm）270320640行程（mmm）380400900S/D1.4:111.25:11.4:11压缩比16.5:116.0:1活塞平均速速度（mm/s）10.110.09.8平均有效压压力(bbar)23.523

14、.325.5最大燃烧压压力(bbar)200190200燃油消耗率率(g/kWhh)185.33182171燃油喷射压压力(bbar)16002000使用燃油质质量(cStt/50C)700730730功率范围（kW）2040306602700828801005001880900我国船用柴柴油机主主要依赖赖进口阶阶段50年代前前期解放放前遗留留下来的的各型中中、小舰舰船柴油油机备件件消耗殆殆尽、舰舰船面临临停航，而而我国当当时几乎乎没有船船用柴油油机研发发生产能能力，119 551 年年底成立立了海军军配件试试造委员员会主要要在上海海组织了了一些中中、小型型私营企企业,采取承承包加工工形式、与

15、与各船厂厂协作完完成了各各中、小小型舰用用柴油机机配件的的供应任任务，其其生产能能力仅限限于仿制制2500KW以以下高、中中速小型型船用柴柴油机；50年代代后期到到70年代代后期，此此阶段主主要引进进苏联舰舰用柴油油机, 如M500高速机机、D339 中中速机、4 0 D 中速机、gDM 中速机等。可见，在这这一时期期，我国国的船用用柴油机机研发生生产能力力十分微微弱，仅仅能满足足一些小小型舰船船的供应应；同时时，由于于受到国国际关系系的制约约和西方方国家的的技术封封锁，我我国在大大型民船船和军用用舰艇的的发展上上受到了了很大的的限制。随随着各国国对海上上利益的的争夺越越演越烈烈，大型型舰船和

16、和军用舰舰艇的发发展关系系着国家家的生命命命脉，我我们必须须寻找新新的途径径发展船船舶事业业。我国船用柴柴油机技技术引进进阶段概述国内船用低低速机制制造业自自19778 年年起，先先后从丹丹麦MAAN、瑞瑞士SUULZEER（现现芬兰WWARTTSILLA）法法国SEEMT pieelsttickk 等多家家公司引引进了先先进的大大功率船船用柴油油机专利利生产制制造技术术。300 多年年来，通通过实践践和努力力，我国国在引进进、吸收收、消化化专利生生产制造造技术方方面取得得了长足足的进步步。与此此同时，通通过积极极地采用用国际标标准和国国外先进进的标准准，缩短短了我国国船用低低速机标标准化技技

17、术与国国际先进进标准化化技术的的差距。国国外引进进的各型型大功率率船用柴柴油机的的标准是是较完整整的标准准化体系系，并且且都是国国际标准准和各工工业发达达国家的的标准及及属于专专利公司司自己的的技术标标准。对对国外大大功率柴柴油机标标准化的的分析在在于学习习和掌握握国外先先进的标标准化思思想和理理念，充充分利用用宝贵的的国际资资源，促促进自身身的技术术进步，提提高企业业标准化化水准，推推动自主主创新，提提高产品品质量，以以取得更更好的经经济效益益和社会会效益。我国是船用用柴油机机许可证证技术引引进比较较多的国国家。经经统计，25 年来，我国引进的船用配套设备专利技术生产许可证项目共54项，其中

18、船用柴油机制造占重要地位。包括两家著名的船用低速柴油机公司的10多个系列、数十种机型；船用中高速柴油机共计有10家公司的17种系列机型。此外，还引进了7家专业配套厂的7种关键配套部件生产技术，形成了较完整的柴油机生产配套能力。以从德国引引进的某某型柴油油机生产产许可证证技术为为例。220000 年，对对该型柴柴油机的的国产化化研制有有如下的的要求：a.完成550%和和82%（按产产值计）两两种国产产化比例例样机的的研制及及试验；b.研制周周期为从从转让许许可证产产品图纸纸资料到到厂后一一年内完完成；c.研制工工作开始始半年后后即开始始小批量量生产准准备，从从工作内内容上看看两者大大体上同同步进

19、行行。在历时二年年内，组组织了共共计超过过14000h 的四次次可靠性性考核，完完成该二二种机型型柴油机机的国产产化研制制工作，使使用方按按事先约约定的认认可程序序对该型型机进行行了认可可。认可可评价通通常包括括方案论论证和样样机的试试验、鉴鉴定和定定型，主主要看承承制方的的科研生生产能力力是否满满足研制制产品的的要求；图纸、技技术文件件、资料料是否按按国家标标准编写写整理；经过修修改的设设计图纸纸和技术术文件的的手续是是否齐全全；试验验程序是是否符合合规定；试验结结果是否否满足技技术规格格书的要要求等。 我国船用柴柴油机仍仍在执行行的有效效许可证证项目低速机的引引进二十世纪770年代代末，为

20、为了适应应国内外外船东的的船舶建建造的需需求，我我国先后后于19979年年从瑞士士sullzerr公司，119800年从丹丹麦MAAN BB&W公公司引进进了低速速柴油机机许可证证制造技技术，实实现了我我国制造造机型与与世界当当代最新新技术水水平同步步，形成成了低速速机配套套设备国国内专业业化配套套生产的的格局。90年代以以来，我我国低速速柴油机机已经完完全由MMAN B&WW的MCIIMCCC和Suiizerr的RTAA系列所所取代，通过这些技技术的引引进使我我国的某某些低速速机生产产水品达达到了国国际先进进水平，例例如大连连川用柴柴油机厂厂的MAAN BB&W 7S660MCC-C，沪沪东

21、重机机的MAAN BB&W 6K880MCC-C和和宜昌船船舶柴油油机厂的的sullzerr RTT-fllex558T-B等，这这些机型型技术难难度大，质质量要求求高，说说明了我我国低速速机的生生产能力力已经达达到了很很高的水水品。中速机的引引进我国目前生生产的中中速机的的机型中中，引进进的品种种很多，大大多数气气缸的直直径为2200-3000内，如日本洋马马的S1165，M200型，日日本大发发的DSS18，DL220，DK220，DS222，等等，suulzeer的AT220，AT225等，MAAN BB&W的的1，16/14，1，20/27，1，23/30，1，28/32等等。这些些机

22、型中中，除了了90年代代后期引引进的新新机型与与国外的的产品的的差距在在逐步缩缩小外，大大部分引引进产品品已趋于于老化，市市场竞争争力逐步步缩小。 技技术引进进的作用用 我我国的船船舶柴油油机与国国外先进进水平还还有很大大的差距距，我们们要通过过引进生生产许可可证柴油油机技术术的消化化吸收，突突破关键键技术，提提高生产产能力，开开发研制制具有自自主知识识产权的的产品，努努力实现现一个以以研究所所、柴油油机整机机厂及专专业化配配套厂组组成的船船舶柴油油机研发发、生产产体系。我国船用柴柴油机自自主研发发概况：中国生产专专利船用用柴油主主机始于于改革开开放初期期近年年来呈现现出快速速发展的的势头。我

23、我国主要要船用低低速机企企业将由由3家增至至8家，20010年年产能将将达到110000万马力力以上。2008年世界主要船用低速柴油机企业生产能力排名情况显示，我国沪东重机、大连船柴、中船三井、宜昌船柴的排名分别为第5位、第6位、第8位、第12位。虽然通过国国外的技技术外溢溢及我国国企业的的“干中中学”,我国的的船用柴柴油机自自主研发发创新已已取得一一定成果果，但自自主之路路走的一一直比较较缓慢，主要原因是国家资本投入不足；造机企业没有与造船企业同步规划、同步投人；生产模式落后，没有专业化生产厂；加工手段落后，成套能力低；轮机配套能力差，国产化率提高慢；生产能力相对滞后，不能适应大规模、高效率

24、的生产需要。发展思路：2009年年中国政政府网全全文公布布了船船舶工业业调整和和振兴规规划，明明确了船船舶工业业的发展展目标：船用低低速柴油油机产量量达到112000万马力力。规规划为为我们的的船用柴柴油机行行业的发发展思路路提供了了一些发发展思路路船用低速柴柴油机：开展低低速机关关键部套套件的开开发研制制，加紧紧增压器器、燃油油系统、轴轴瓦、曲曲轴等主主要部套套件的设设计开发发和研制制生产；加强对对低速柴柴油机的的一些特特有技术术，如经经济性、排排放、故故障诊断断、电液液控制系系统、智智能化控控制系统统等先进进技术进进行消化化吸收和和研究。船用中速柴柴油机： 技术上上，重点点研究和和突破船船

25、用中速速柴油机机的总体体优化设设计技术术、重要要零部件件(如电子子调速器器、主轴轴瓦、连连杆瓦、高高压油泵泵、增压压器等)的设计计制造技技术以及及高增压压、高压压共轨燃燃油喷射射、燃烧烧与排放放、模块块化和智智能化等等关键技技术。成果：在近些年而而自主研研发过程程中，船船用柴油油机设备备及零部部件国产产化成绩绩斐然：大连船用柴柴油机有有限责任任公司制制造出世世界首台台6S550MEE-B型型电控船船用低速速机，该该机可满满足IMMO最新新的氮氧氧化物排排放标准准，被誉誉为绿色色环保型型主机；大连重工起起重集团团首支国国产900型船用用曲轴成成功下线线；镇江中船设设备有限限公司顺顺利交验验首台C

26、CME-MANN6S442MCC7低速速机及首首套8LL21/31主主机左右右机，该该厂研制制的L223/330H型型船机在在国内首首个通过过九国船船级社的的Tieer标标准氮氧氧化物现现场排放放试验；镇江中船现现代发电电设备有有限公司司成功交交付首套套船用主主发电机机组，该该企业自自行研制制的具有有自主知知识产权权的高速速发电机机为机组组配套；重庆跃进机机械厂有有限公司司旗下的的大连海海跃公司司实现瓦瓦锡兰公公司Fllex智智慧机供供油单元元和共轨轨单元批批量生产产；重庆江增机机械有限限公司成成功开发发出新型型TPSS增压器器的部件件TPSS52消消音器总总成；黄石巿高耐耐斯热工工设备有有限

27、公司司的专利利产品螺螺旋式折折流板列列管式换换热器，在在中国南南海地区区巿场占占有率达达到600%。河南柴油机机集团有有限责任任公司自自主研制制开发的的 L2250zz 系列列重油柴柴油机等等产品，通通过了中中国船级级社等的的认证，开开始应用用于船用用和陆用用发电领领域。目目前，河河柴集团团的 MWWM2334 系系列柴油油机装船船国产化化率达 95% 左右右， TTBD6604BB 柴油油机装船船国产化化率达到到 855% 左左右， 6200 系列列柴油机机装船国国产化率率达 660% 左右。河河柴集团团的高速速柴油机机在民用用市场的的占有率率为 330% 。同样在新产产品研发发硕果累累累：潍柴动力股股份有限限公司研研发的CCW2000系列列船用柴柴油机打打入欧美美