轮机概论船舶柴油机动力装置轮机概论共8个我空间全有课件

轮机概论IntroductiontoMarineEngineering第二章船舶柴油机动力装置[1]第二章船舶柴油机动力装置Chapter2MarineDieselEnginePowerPlant主要内容：柴油机是商船的主要动力装置形式，也是需要驾驶员重点了解的船舶机械。本章介绍柴油机的结构和工作原理，柴油机的工作系统，柴油机的运转特性和运行管理要点等。该章是本课程的重要内容。Abstract：Thedieselengineisthemainpowerplantofmerchantship,anditisalsothemarinemachinerytobewellunderstoodbydeckofficers.Thischapterintroducestheprincipleandstructureofdieselengine,theservicesystems,therunningcharacteristics,theoutlineofrunning,operationandmaintenance.Thischapteristhemostimportantcontentofthiscourse.轮机概论IntroductiontoMarineEng1轮机概论IntroductiontoMarineEngineering第二章船舶柴油机动力装置[2]热机(ThermalEngine)：将热能转换为机械能的动力机械。热机内燃机(Internalcombustionengine)外燃机(Externalcombustionengine)汽油机(Gasolineengine)柴油机(Dieselengine)蒸汽机(Steamengine)蒸汽轮机(Steamturbineengine)燃气轮机(Gasturbineengine)柴油机：是一种压缩发火的内燃机。使用柴油或劣质油做燃料，在气缸内与空气混合形成可燃混合气，缸内燃烧采用压燃式发火(Compressionignition)。柴油机在热机中具有最高的热效率。轮机概论IntroductiontoMarineEng2轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[3]第一节柴油机的基本结构Section1StructureofDieselEngine第二章船舶柴油机动力装置燃烧室组件气缸盖(Cylindercover)气缸(Cylinder)活塞(Piston)往复回转活塞(Piston)连杆(Connectingrod)曲轴(Crankshaft)辅助装置启动系统(Startingsys.)燃油系统(F.Osys)滑油系统(L.Osys)冷却系统(Coolingsys.)操纵机构、换向机构轮机概论IntroductiontoMarineEng3轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[4]第一节柴油机的基本结构Section1StructureofDieselEngine固定部件(Fixedparts)(★★★★)

气缸盖气缸机体机座、曲轴箱运动部件(Movingparts)(★★★★)

活塞连杆曲轴第二章船舶柴油机动力装置轮机概论IntroductiontoMarineEng4轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[5]第一节柴油机的基本结构Section1StructureofDieselEngine第二章船舶柴油机动力装置上止点

(TopDeadCenter,TDC)：活塞在气缸中运动到最上端位置，也就是活塞离曲轴中心线最远的位置。

(★★★★)

下止点

(BottomDeadCenter,BDC)：活塞在气缸中运动到最下端位置，也就是活塞离曲轴中心线最近的位置。(★★★★)

行程

(Stroke)：活塞从上止点移动到下止点的距离。行程等于曲轴曲柄半径的2倍。活塞移动一个行程，曲轴转180。(★★★★)

轮机概论IntroductiontoMarineEng5轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[6]第二章船舶柴油机动力装置曼/曼恩B&W苏尔寿瓦锡兰卡特彼勒YANMAR三菱重工轮机概论IntroductiontoMarineEng6轮机概论IntroductiontoMarineEngineering第二章船舶柴油机动力装置[7]直列四冲程柴油机V型四冲程柴油机轮机概论IntroductiontoMarineEng7轮机概论IntroductiontoMarineEngineering第二章船舶柴油机动力装置[8]二冲程柴油机二冲程柴油机轮机概论IntroductiontoMarineEng8轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[9]第二章船舶柴油机动力装置CylinderheadCylinderPistonConnectionrodCrankshaftCylinder轮机概论IntroductiontoMarineEng9轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[10]第二节柴油机的工作原理Section2WorkingPrincipleofDieselEngine基本工作原理：采用压缩发火使燃料在气缸内燃烧，产生高温、高压的燃气工质在气缸中膨胀推动活塞作往复运动，再通过活塞—连杆曲柄机构将往复运动转变为曲轴的回转运动，从而对外界做功。(★★★★)

柴油机工作过程

(Workingprocess)：燃油在柴油机气缸中燃烧必须通过进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程的全部热力循环过程。(★★★★)二冲程柴油机

(Two-strokedieselengine)：用活塞的两个行程完成柴油机的一个工作循环的柴油机。(★★★★)四冲程柴油机

(Four-strokedieselengine)：用活塞的四个行程完成柴油机的一个工作循环的柴油机。(★★★★)第二章船舶柴油机动力装置轮机概论IntroductiontoMarineEng10轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[11]一、四冲程柴油机工作原理第二章船舶柴油机动力装置第一行程-进气行程

(Inletstroke)：活塞从上止点下行，进气阀打开，排气阀关闭，新鲜空气进入气缸。进气阀在上止点前打开，下止点后关闭，进气持续220-250曲轴转角。轮机概论IntroductiontoMarineEng11轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[12]一、四冲程柴油机工作原理第二章船舶柴油机动力装置第二行程-压缩行程

(Compressionstroke)：活塞从上止点上行，进气阀关闭，排气阀关闭。气缸内空气被压缩，压力3-6MPa，温度600-700C。压缩后期喷油器喷油，燃油与空气混合、加热、自行发火燃烧。压缩过程持续140-160曲轴转角。轮机概论IntroductiontoMarineEng12轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[13]一、四冲程柴油机工作原理第二章船舶柴油机动力装置第三行程-燃烧和膨胀行程

(Combustion&expansionstroke)：燃油猛烈燃烧，气缸内燃气压力5-8MPa，温度1400-1800C。高温高压的燃气膨胀推动活塞下行做功。膨胀过程在排气阀开启时结束。该行程持续120-140曲轴转角。轮机概论IntroductiontoMarineEng13轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[14]一、四冲程柴油机工作原理第二章船舶柴油机动力装置第四行程-排气行程

(Exhauststroke)：进气阀关闭，排气阀打开。图中5-下止点，活塞下行，废气靠压差排出。活塞自下止点上行，废气被活塞排出气缸。排气阀在上止点后关闭。该行程持续230-260曲轴转角。轮机概论IntroductiontoMarineEng14轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[15]一、四冲程柴油机工作原理第二章船舶柴油机动力装置四冲程柴油机一个工作循环，曲柄回转两转，四个行程中只有第三行程对外做功。其它三个行程运动所需的能量，对于多缸柴油机来源于正在做功的气缸，而对于单缸柴油机则来源于曲轴上的飞轮(Flywheel)

。单击查看发火顺序轮机概论IntroductiontoMarineEng15轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[16]第二章船舶柴油机动力装置气阀正时圆图61521432下止点上止点正时

(Timing)：进、排气阀的启闭时刻称为气阀正时。以上、下止点前后曲柄转角表示(称为气阀提前角、滞后角)。(★★★★)进气持续角i=1+180+2排气持续角e=3+180+4气阀的提前开启与延后关闭是为了将废气排除干净、增加空气的吸入量，利于燃油的燃烧，减少排气耗功。气阀重叠角

(Angleofvalveoverlap)：进上止点前后进气阀和排气阀同时开启，这段重叠着的曲柄转角称为气阀重叠角。气阀重叠可实现燃烧室扫气。(★★★★)轮机概论IntroductiontoMarineEng16轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[17]二、二冲程柴油机工作原理第二章船舶柴油机动力装置气缸盖喷油器气缸排气总管曲轴箱活塞连杆扫气箱扫气泵扫气口排气口特点：两个行程完成一个工作循环；换气采用扫气口-排气口，或扫气口-排气阀形式；需设扫气泵提高进气压力。单击查看十字头单击查看曲轴轮机概论IntroductiontoMarineEng17轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[18]四冲程(4S)、二冲程(2S)柴油机对比(★★★★★)第二章船舶柴油机动力装置1.对于1个工作循环，4S机曲柄转2转，2S机曲柄转1转。2.相同工作条件下，2S机功率约为4S机的1.6-1.7倍。3.2S机比4S机回转均匀。4.2S机比4S机换气质量差。5.2S机比4S机结构简单，管理方便。6.2S机可以使用劣质燃油，动力、经济性好。7.2S机用作主机，4S机可用作主机或发电柴油机。Theendofsection2轮机概论IntroductiontoMarineEng18第三节柴油机的换气与增压Section3Gasexchangeandsupercharge轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[19]第二章船舶柴油机动力装置换气过程

(Gasexchangeprocess)：每个工作循环必须排出废气、吸入新鲜空气，从排气过程、扫气过程到进气过程结束的整个气体交换过程。一、柴油机的换气换气质量影响功率、经济性、可靠性及排气污染。1.换气过程4S机换气质量好。2S机换气与排气同时进行，新气与废气混合，换气质量差。2S机的换气形式包括：简单横流扫气、回流扫气、半回流扫气、直流扫气。第三节柴油机的换气与增压Section3Gas19轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[20]第二章船舶柴油机动力装置(1)简单横流扫气

(Cross/transversescavenging)

(2)回流扫气

(Loopscavenging)

(3)半回流扫气

(Hemi-loopscavenging)

(4)排气阀-扫气口直流流扫气

(Exhaustvalve-scavengeportuniflowscavenging)

(1)(2)(3)(4)轮机概论IntroductiontoMarineEng20轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[21]第二章船舶柴油机动力装置2.换气机构(Gasexchangemechanism)

配气机构(Valvetimingmechanism)：保证柴油机按规定顺序和时刻完成进排气过程的机构，由气阀机构、气阀传动机构、凸轮轴和凸轮轴传动机构组成。2S机气口(Port)换气：不需要。4S机、2S机气口-排气阀：需要。曲轴-凸轮轴(Camshaft)齿轮传动(Geartransmission)链传动(Chaintransmission)单击查看配气机构轮机概论IntroductiontoMarineEng21轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[22]第二章船舶柴油机动力装置增压

(Supercharge)：用增加进气压力来提高功率的方法。二、柴油机的增压废气涡轮增压

(Exhaustgastubocharge)：将柴油机排出的废气送入涡轮机高速回转带动离心式压气机工作，从而提高进气压力以实现增压的方式。在船上废气涡轮增压器俗称透平(Turbine)。TurbochargerofM/VYulongAirinAiroutExhaustout(★★★★)(一)增压原理轮机概论IntroductiontoMarineEng22轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[23]第二章船舶柴油机动力装置RotatorCompressorbladeTurbinebladeCompressorTurbine轮机概论IntroductiontoMarineEng23轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[24]第二章船舶柴油机动力装置废气涡轮增压2S机原理a-进气口(Scavengeport)b-排气阀(Exhaustvalve)c-喷油器(Fuelinjector)d-涡轮机(Turbine)e-压气机(Compressor)f-进气道(Airinlet)g-出气管(Airpipe)h-扫气管(Scavengeairmanifold)教材错i-扫气箱(Scavengeairbox)j-排气管(Exhaustmanifold)kk-空冷器(Aircooler)教材无标示轮机概论IntroductiontoMarineEng24轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[25]第二章船舶柴油机动力装置(1)定压涡轮增压

(Constantpressureturbocharge)(二)各种废气涡轮增压系统1.废气涡轮增压的两种基本方式涡轮前排气压力基本稳定，涡轮工作稳定、效率高。需设辅助鼓风机/泵(Auxiliaryelectricblower)，低负荷或刚起动时(进出港、狭窄航道、江河)起动。轮机概论IntroductiontoMarineEng25轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[26]第二章船舶柴油机动力装置(2)脉冲涡轮增压

(Pulseturbocharge)充分利用定压能和脉冲能。可不设辅助鼓风机/泵。轮机概论IntroductiontoMarineEng26轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[27]第二章船舶柴油机动力装置2.废气涡轮增压系统(1)单独增压系统(2)串联增压系统废气涡轮增压器、电动应急鼓风机废气涡轮增压器+往复式压气机轮机概论IntroductiontoMarineEng27轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[28]第二章船舶柴油机动力装置(3)串联旁通增压系统(4)并联增压系统活塞下部空间作为辅助压气机，与废气涡轮增压器串联。活塞下部空间作为辅助增压泵与废气涡轮增压器并联。轮机概论IntroductiontoMarineEng28轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[29]第二章船舶柴油机动力装置增压器的喘振(Surgeofturbocharger)：当增压器压气机流量减少到一定限度，压气机工作变得极不稳定，气流产生强烈脉动，排压忽高忽低，瞬时排量忽正忽负，压气机产生强烈振动，并发出沉重的喘息声和吼叫声的现象。(三)增压器的喘振(★★★★★)喘振的原因(小流量高背压)及消除方法：1.增压系统流道堵塞滤器→消音器→压气机叶轮→扩压器→空冷器→扫气箱→进、排气阀→排气管→喷嘴环→涡轮叶轮→废气锅炉→烟囱轮机概论IntroductiontoMarineEng29轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[30]第二章船舶柴油机动力装置2.增压系统与柴油机配合失调原因：低负荷时流道阻塞。消除:提高负荷(1)单独增压系统正常情况下不会发生喘振，增压系统出现故障排量减小时，高转速下会喘振。消除：降低负荷，到喘振消除。(2)串联增压系统柴油机低速运行时必然会喘振。消除：放掉扫气箱扫气，或转换成串联，或采用并联喷射系统。(3)并联增压系统3.柴油机在低速高负荷下运行低速高负荷：故障、满载、顶风、污底。消除：减小油门轮机概论IntroductiontoMarineEng30轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[31]第二章船舶柴油机动力装置4.脉冲增压系统单缸熄火或各缸负荷严重不均消除：恢复熄火缸工作或减小另一组气缸的供油量。原因：加速过快、紧急降速、高速停车。消除：不须采取措施5.运行中的暂时失配环境温度过高或过低，引起柴油机和增压器的匹配关系。6.环境温度的变化Theendofsection3轮机概论IntroductiontoMarineEng31轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[32]第二章船舶柴油机动力装置Theendofsection3第四节柴油机的类型和典型结构Section4Typeandtypicalstructureofdieselengine本节内容请自学。Section4isassignedtobeself-studied.轮机概论IntroductiontoMarineEng32第五节柴油机的工作系统Section5Workingsystemsofdieselengine轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[33]第二章船舶柴油机动力装置一、燃油系统1.燃油的选择燃油以油的粘度分类。功用(Function)：为保证船舶的正常营运，为主机、辅机和锅炉等提供足够数量并满足质量要求的燃油。第五节柴油机的工作系统Section5Worki33轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[34]第二章船舶柴油机动力装置粘度

(Viscosity)：表示流体流动时的阻力。绝对粘度

(Absolutevis.)：内摩擦系数的绝对值。相对粘度

(Relativevis.)：某一条件下的相对值。动力粘度

(Dynamicvis.)：面积1cm2、相距1cm的流体薄层，以1cm/s作相对运动时产生的阻力的达因数，泊(Pa·s)。运动粘度

(Kineticvis.)：动力粘度与密度的比值，cSt。恩氏粘度

(Englervis.)：一定温度下，从恩氏粘度计流出200cm3油所需时间与20C时同体积蒸馏水从该粘度计流出所需时间的比值，Et。雷氏粘度

(Redwoodvis.)：100F，从雷氏粘度计流出50cm3油所需时间，s。雷氏1号，雷氏2号。(RedNo.1,RedNo.2)赛氏粘度

(Sayboltvis.)：100F，从赛氏粘度计流出60cm3油所需时间，s。轮机概论IntroductiontoMarineEng34轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[35]第二章船舶柴油机动力装置中国燃油分类(★★★★★)：轻柴油

(Lightdieseloil)：以油的凝固点为牌号。10，0，-10，-20，-35。重柴油

(Heavydieseloil)：以油的凝固点为牌号。10，20，30。重质燃料油

(Heavyfueloil)：以80C时的运动粘度为牌号。20，60，100，200。国际燃油分类：船用轻柴油

(Marinegasoil)：-35号轻柴油。船用柴油

(Heavydieseloil)：20号重柴油。中间燃料油

(Intermediatefueloil)：内燃机燃料油。船用燃料油

(Marinefueloil)：石油蒸馏剩余的渣油。轮机概论IntroductiontoMarineEng35轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[36]第二章船舶柴油机动力装置2.燃油系统

(Fueloilsystem)1-主机(Mainengine)2-重油沉淀柜(F.OSettlingTK)3-重油日用柜(F.OServiceTK)4-柴油日用柜(D.OServiceTK)5-轻重油转换阀(ChangeoverVV)6-吸入滤器(Strainer)7-低压输送泵(LPBoosterPP)8-回油筒9-增压泵(BoosterPP)10-雾化加热器(Atom.Heater)11-细滤器12-喷油泵(F.OinjectionPP)13-出气器14-疏水器15-压力调节阀16-喷油泵漏油排除管17-燃油漏油排除管18-放气阀19-阻尼器燃油系统由注入、贮存、驳运、净化和供给五个基本环节组成。轮机概论IntroductiontoMarineEng36轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[37]第二章船舶柴油机动力装置分油机结构(Purifier)轮机概论IntroductiontoMarineEng37轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[38]第二章船舶柴油机动力装置二、润滑系统

(Lubricationsystem)1-柴油机2-涡轮增压器3-循环油柜(CirculatingoilTK)4,5-透平油泵(TurbineoilPP)6-冷却器(Cooler)7-双联滤器8-重力油柜(HeadTK)9-透平油储存柜(StorageTK)1.增压器润滑系统(Turbochargerlubricationsystem)自身封闭式润滑重力-强制混合润滑功用：润滑、冷却、密封、中和酸性燃烧产物、清洁杂质。轮机概论IntroductiontoMarineEng38轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[39]第二章船舶柴油机动力装置2.气缸油润滑系统(Cylinderlubricationsystem)1-主机2-气缸油贮存柜3-气缸油滤器4-气缸油输送泵5-手动泵6-气缸油日用柜7-气缸油注油器(Lubricator)轮机概论IntroductiontoMarineEng39轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[40]第二章船舶柴油机动力装置3.曲柄箱油润滑系统(Crankcaselubricationsystem)1-主机2-润滑油循环柜3-粗滤器4-滑油泵5-滑油冷却器6-滑油温度调节阀7-细滤器8-主轴承滑油和活塞冷却油入口9-十字头滑油泵10-十字头滑油和排气阀驱动油进油管(1)湿式油底壳-发电柴油机；(2)干式油底壳-主机；轮机概论IntroductiontoMarineEng40轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[41]第二章船舶柴油机动力装置主机滑油反冲式自清滤器轮机概论IntroductiontoMarineEng41轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[42]第二章船舶柴油机动力装置三、冷却系统(Coolingsystem)任务：把冷却介质送到受热的部件，将多余的热量带走。要求：确保供给足量、连续和适宜的冷却介质，工作安全可靠，便于维护管理和经济耐用。按冷却介质分类：风冷油冷水冷按工作特点分类：开式冷却系统闭式冷却系统集中式冷却系统H.T.L.T.轮机概论IntroductiontoMarineEng42轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[43]第二章船舶柴油机动力装置1.开式冷却系统(Opentypecoolingsystem)1-高位海底门(H.L.Seachest)2-低位海底门(L.L.Seachest)3-海水滤器(S.W.Filter)4-海水泵(S.W.Pump)5-温度传感器(Temp.Sensor)6-滑油冷却器(L.O.Cooler)7-活塞水冷却器(PistonCooler)8-缸套水冷却器(Cyl.Watercooler)9-海水回水管(S.W.Returnpipe)10-出海阀(S.W.overboard)11-自动调温阀(Thermostat)12-增压空气冷却器(Aircooler)13-透气管(Vent)Advantage:设备和管路简单；Disadvantage:水质和水温变化大，冷却水腔易结垢，冷却部件容易产生裂纹、漏水故障。维护管理方便。轮机概论IntroductiontoMarineEng43轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[44]第二章船舶柴油机动力装置2.闭式冷却系统(Closetypecoolingsystem)1-主机2-缸套水冷却泵3-预热器(Preheater)4-自动调温阀5-缸套水冷却器6-造水机(F.W.G)7-节流板8-平衡管(Balancetube)9-补水管(Makeuptube)10-投药管11-膨胀水柜(Expansiontank)12-离心式空气分离器13-稳压器14-节流孔板15-缸套水排出总管16-缸套水进入总管17-加热器轮机概论IntroductiontoMarineEng44轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[45]第二章船舶柴油机动力装置2.闭式冷却系统(Closetypecoolingsystem)膨胀水箱作用：使水受热后有膨胀的余地，补水、放气、投药处理及保证淡水泵有足够的压头。轮机概论IntroductiontoMarineEng45轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[46]第二章船舶柴油机动力装置主机的暖机(Warming)方法：2.闭式冷却系统(Closetypecoolingsystem)(1)采用独立预热泵和加热器(图中3，17)。(2)采用副机缸套冷却水。为了利用余热，可将部分缸套水引入造水机(Freshwatergenerator)，使海水在一定真空下蒸发、冷凝制成淡水。(★★)轮机概论IntroductiontoMarineEng46轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[47]第二章船舶柴油机动力装置3.集中式(中央)冷却系统(Centralcoolingsystem)几乎所有设备都使用淡水冷却；海水系统管路很短；系统维修工作量少。Advantages:Disadvantages:投资高；维修技术要求高。轮机概论IntroductiontoMarineEng47轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[48]第二章船舶柴油机动力装置板式冷却器(Platetypecooler)冷却单元板工作原理轮机概论IntroductiontoMarineEng48轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[49]第二章船舶柴油机动力装置板式冷却器(Platetypecooler)应用实例轮机概论IntroductiontoMarineEng49轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[50]第二章船舶柴油机动力装置板式冷却器(Platetypecooler)板式冷却器和壳管式冷却器(Shellandtubetypecooler)对比Theendofsection5轮机概论IntroductiontoMarineEng50第六节柴油机的操纵系统Section6Manipulatingsystemofdieselengine轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[51]第二章船舶柴油机动力装置船舶的航行状况经常发生变化，因此船舶主机应具有起动和停车、定速和变速、超速和限速、超负荷和限制负荷、正车和倒车的能力。为满足这些功能而设置的启动、换向和调速装置称为柴油机的操纵机构。第六节柴油机的操纵系统Section6Manip51一、启动装置(Startingequipment)轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[52]第二章船舶柴油机动力装置柴油机是一种压缩发火式内燃机，必须保证在压缩终了时的温度和压力保持一定值，否则由于温度和压力过低，燃油不能自行发火。因此必须保证柴油机有一定的起动转速。起动转速(Startingrevolution)：柴油机起动所要求的最低转速称为起动转速。高速机(n300r/min)：80-150r/min中速机(300<n<1000r/min)：80-150r/min低速机(n>1000r/min)：80-150r/min起动转速范围(★★★★)起动方式手摇起动(艇机)电动起动(艇机)压缩空气起动(发电柴油机、主机)一、启动装置(Startingequipment)轮机概52压缩空气起动装置(Compressedairstartingequipment)轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[53]第二章船舶柴油机动力装置1-气缸启动阀(Cylinderstartingvalve)2-空气分配器(Airdistributor)3-主起动阀(Mainstartingvalve)4-操纵手柄(Operatinghandle)5-出气阀(Airoutlet)6-空气瓶(Airbottle/reservoir)7-起动控制阀(Controlvalve)8-截止阀(Stopvalve)起动空气的压力一般应达到3.0MPa，空气瓶的容量可供主机连续起动12次。9-辅空气瓶(Aux.airbottle/reservoir)10-发电柴油机(Generatorengine)910压缩空气起动装置(Compressedairstart53二、换向装置(Reversingequipment)轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[54]第二章船舶柴油机动力装置船舶的换向(前进后退，后退前进)通过间接传动装置轴系上的换向机构、或通过改变调距桨桨叶倾角、或通过改变主机的转向实现。换向装置：为改变柴油机的转向而改变各种凸轮相对于曲轴位置的机构。基本方式有单凸轮(Cam)和双凸轮两种。空气分配器凸轮进、排气阀凸轮喷油泵凸轮4S机2S弯流扫气空气分配器凸轮喷油泵凸轮2S直流扫气空气分配器凸轮排气阀凸轮喷油泵凸轮二、换向装置(Reversingequipment)轮机541.双凸轮换向装置(Dualcamreversingequipment)轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[55]第二章船舶柴油机动力装置对需要换向的设备包括空气分配器、喷油泵、气阀等均配置两套凸轮，一套供正车使用、另一套供倒车使用。1.双凸轮换向装置(Dualcamreversing552.单凸轮换向装置(Singlecamreversingequipment)轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[56]第二章船舶柴油机动力装置对需要换向的设备包括空气分配器、喷油泵、气阀等各配置1个凸轮，正倒车兼用。换向时无需轴向移动凸轮轴，只要将凸轮轴相对曲轴转过一个换向差动角即可。2.单凸轮换向装置(Singlecamreversin56轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[57]第二章船舶柴油机动力装置三、调速装置(Governor)柴油机的不同转速和功率通过改变一个循环的喷油量完成。而喷油量的改变通过调速装置完成。发电柴油机要求恒定的转速，应装设定速调速器。主机具有自平衡能力，如不需转速恒定可不设调速器，但为了安全，尤其是长航线船舶能适应海况，必须装设调速器。调速器按转速调节范围分类：(1)极限调速器：转速超过极限时起作用。(2)定速调速器：保持柴油机转速恒定。(3)全制式调速器：可保持人已选定的转速恒定。(4)双制式调速器：对怠速、最高转速起作用。调速器按执行机构的工作原理分类：(1)机械式调速器(2)液压式调速器轮机概论IntroductiontoMarineEng57轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[58]第二章船舶柴油机动力装置220kW以上的船用柴油机还应装设超速保护装置，防止主机转速超过120%、发电柴油机转速超过115%标定转速。机械调速器1-转轴(Shaft)

2-飞重座架(Flyweightseat)

3-飞重(Flyweight)

4-套筒(Sleeve)

5-调速弹簧(Spring)

6-本体(Body)

7-转速调节螺钉(Revolutionsettingbutton)

8-油量调节杆(Fueladjustinglever)

轮机概论IntroductiontoMarineEng58轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[59]第二章船舶柴油机动力装置四、操纵系统操纵系统

(Manipulatingsystem)：将起动、换向、调速等装置联结成一个整体并可以集中控制柴油机的机构。(★★★)(2)机舱集中控制室控制(Enginecentralroomcontrol)按操作方式分类：(★★★)(1)机旁手动操纵(Localcontrol)(3)驾驶台遥控-位于驾驶台(Bridgecontrol)优先级(priority)：(1)>(2)>(3)(★★★)(2)气动式遥控系统(Pneumaticremotecontrol)按使用的能源和工质分类：(1)电动式遥控系统(Electricalremotecontrol)(3)液力式控制系统(Hydrauliccontrol)(4)电-气、电-液混合式遥控系统(E-P,E-Hcontrol)(5)微机控制(Computercontrol)

轮机概论IntroductiontoMarineEng59轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[60]第二章船舶柴油机动力装置主机遥控系统应具有的功能(★★★★★)1.换向逻辑功能：车令和凸轮轴实际位置不符时换向。2.起动逻辑功能：车钟移到正/倒车位，起动，成功后停止起动。3.重复起动逻辑功能：连续起动3或4次，若失败停止起动。4.重起动逻辑功能：应急/倒车/重复启动时，增加油量或提高起动转速。5.慢转起动逻辑功能：停车超过规定时间(30-60min)或停车期间停过电后再起动，慢转后起动。6.加速率限制功能：对加速过程的快慢进行限制。7.负荷程序功能：主机负荷达到70-100%区域，以一定的程序控制加速过程。轮机概论IntroductiontoMarineEng60轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[61]第二章船舶柴油机动力装置8.运行中的换向与制动逻辑功能：全速正车倒车，停油、换向、制动、反向起动。9.自动避开临界转速功能(Criticalrevolution)：防止在临界转速区域内运行，保证主机安全。10.应急操作功能(Emergencyoperation)：应急情况下取消慢转、负荷程序进行快加速；取消自动减速、停车信号。11.安全保护功能：滑油低压、轴承高温、曲柄箱油雾浓度高时，自动减速或停车。12.系统功能模拟功能：检查系统、设备是否正常。轮机概论IntroductiontoMarineEng61轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[62]第二章船舶柴油机动力装置BridgeEnginecontrolroomTheendofsection6轮机概论IntroductiontoMarineEng62第七节柴油机的运转特性Section7Operatingperformanceofdieselengine轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[63]第二章船舶柴油机动力装置柴油机的特性反映出柴油机的动力性、经济性和使用性能，是柴油机的固有特性。一、柴油机的速度特性柴油机的速度特性：将喷油泵油量调节机构固定在某一位置，然后改变柴油机的负荷、使柴油机转速变化，在这种条件下测得的柴油机主要性能指标和工作参数随转速变化的规律。全负荷速度特性超负荷速度特性部分负荷速度特性第七节柴油机的运转特性Section7Opera63轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[64]第二章船舶柴油机动力装置柴油机的速度特性3-全负荷速度特性，100%标定功率2-超负荷速度特性，110%标定功率5,6-部分负荷速度特性，<100%标定功率4-实际全负荷速度特性，功率小于标定功率轮机概论IntroductiontoMarineEng64轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[65]第二章船舶柴油机动力装置二、柴油机的推进特性柴油机的推进特性：柴油机按桨特性工作时，各性能指标和工作参数随转速变化的规律。螺旋桨(Propeller)所需功率与转速的三次方成正比。所以，主机的功率也与转速的三次方成正比。MANKSZ150/180轮机概论IntroductiontoMarineEng65轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[66]第二章船舶柴油机动力装置三、柴油机的限制特性柴油机的限制特性：限制柴油机在各种转速下的最大有效功率，使柴油机的机械负荷和热负荷不超出它可靠工作而规定的允许范围。限制特性是速度特性的一种。等转距限制特性：等转距时功率与转速成正比，等排温限制特性：限制柴油机的热负荷。MANKSZ150/180Theendofsection7轮机概论IntroductiontoMarineEng66第八节柴油机的主要工作指标Section8Mainparametersofdieselengine轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[67]第二章船舶柴油机动力装置通过柴油机的动力性、经济性、运转性、可靠性、耐久性来评价其性能。其中，动力性和经济性分为指示指标和有效指标两类。一、指示指标(Indicatedparameters)

指示指标：以气缸示功图(Indicatordiagram)表示的工作循环指示功为基础，只考虑缸内燃烧不完全及传热等损失，而不考虑各运动副之间的摩擦损失。第八节柴油机的主要工作指标Section8Mai67轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[68]第二章船舶柴油机动力装置1.平均指示压力(Meanindicatedpressure)

hi-平均高度，mmM-示功弹簧比例，mm/MPa2.指示功率(Indicatedpower)

(kW)Vh-汽缸工作容积，m3(MPa)n-转速，r/minm-每转工作行程数，4S机m=1/2，2S机m=1轮机概论IntroductiontoMarineEng68轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[69]第二章船舶柴油机动力装置3.指示效率和指示油耗率(Indicatedefficiency,fuelrate)

Gf-每小时油耗量，kg/hHu-燃料的低发热值，kJ/kgPi-指示功率，kW二、有效指标(Effectiveparameter)

1.有效功率和机械效率有效指标：以输出轴上所得到的有效功为基础、既考虑了热损失也考虑了机械损失，是评定工作性能的最终指标。轮机概论IntroductiontoMarineEng69轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[70]第二章船舶柴油机动力装置2.有效燃油消耗率和有效热效率3.平均有效压力轮机概论IntroductiontoMarineEng70轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[71]第二章船舶柴油机动力装置三、其它常用参数1.最高爆发压力2.排气温度3.活塞平均速度4.行程缸径比Theendofsection8轮机概论IntroductiontoMarineEng71第九节柴油机的运行管理Section8Managementofdieselengine轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[72]第二章船舶柴油机动力装置一、备车(Standby)(★★★)

保证船舶动力装置处于随时可起动和运行状况。包括对时钟、车钟、对舵、暖机、各系统准备、转车、冲车和试车。对时钟(Checkclock)

对车钟(Checktelegraph)

前进一、二、三(Full/half/slowahead)

后退一、二、三(Full/half/slowastern)

对舵(Checkrudder)

左舵5,10,15

(Port5,10,15)

右舵5,10,15

(Starboard5,10,15)

第九节柴油机的运行管理Section8Manag72轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[73]第二章船舶柴油机动力装置1.暖机(Warmupengine)

(★★★★)暖机：预先加热柴油机冷却系统、滑油系统及燃油系统、并开启各泵来提高机体温度和向各运动部件摩擦表面供应滑油的过程。目的：减少热应力、改善起动性能和发火性能，减少气缸内低温腐蚀。2.各系统的准备(Preparationsforworkingsystem)

(★★★★)滑油系统：温度、压力、油位冷却系统：温度、压力、水位燃油系统：温度、压力、油位、放残压缩空气：打满空气瓶、放残、开阀供电系统：增开一部发电机，并车运行轮机概论IntroductiontoMarineEng73轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[74]第二章船舶柴油机动力装置3.转车、冲车、试车(Turning,flush,trial)(★★★★)

征得驾驶员同意，开航前15-10min进行。转车(盘车)：打开示功阀，利用盘车机(Turninggear)使主机曲轴缓慢转动几圈。目的：检查部件的运动和轴系回转情况，缸内有无积水。冲车：打开示功阀，脱开盘车机，只供压缩空气，不供油。利用压缩空气对主机进行启动操作。目的：将气缸内杂质、水分和积油从示功阀冲出，检查起动系统工作是否正常。试车：关闭示功阀，起动、供油发火。正倒车各运转几转。目的：检查起动、换向、燃油系统、油量调节机构、调速器是否正常。试车完毕后，车钟手柄置于“停车”位置，表示试车完毕，驾驶台随时可以用车。轮机概论IntroductiontoMarineEng74轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[75]第二章船舶柴油机动力装置二、运行中的工作(Operationduringrunning)(★★)

1.机动航行起航和加速，不要突然加大油门，应随船速的增加不断将油门加大，以防主机超负荷。倒车操纵时，油门不可过高。2.正常航行浅水区航行，船舶阻力加大，降低油门运行，防止超负荷。风浪天航行，飞车设定转速降低，降油门运行。下班前，轮机员驾驶员：主机转速、海水温度，驾驶员轮机员：平均航速、风向、风力。三、到港后的工作完车(Finishedwithengine)后，主机停止工作，燃油、压缩空气系统可马上停止工作。滑油、冷却水应继续工作半小时以后停止工作，以保证温度均匀逐步下降。轮机概论IntroductiontoMarineEng75轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[76]第二章船舶柴油机动力装置四、经济航速1.最低油耗率(ge)航速-主机2.最低燃油费用(gn)航速-主机、发电柴油机、锅炉3.最高盈利航速-利润、折旧、周转费、运输成本ge=f(v)gn=f(v)gn最小ge最小v,Knge,gnTheendofchapter2轮机概论IntroductiontoMarineEng76轮机概论IntroductiontoMarineEngineering第二章船舶柴油机动力装置[77]第二章船舶柴油机动力装置Chapter2MarineDieselEnginePowerPlant主要内容：柴油机是商船的主要动力装置形式，也是需要驾驶员重点了解的船舶机械。本章介绍柴油机的结构和工作原理，柴油机的工作系统，柴油机的运转特性和运行管理要点等。该章是本课程的重要内容。Abstract：Thedieselengineisthemainpowerplantofmerchantship,anditisalsothemarinemachinerytobewellunderstoodbydeckofficers.Thischapterintroducestheprincipleandstructureofdieselengine,theservicesystems,therunningcharacteristics,theoutlineofrunning,operationandmaintenance.Thischapteristhemostimportantcontentofthiscourse.轮机概论IntroductiontoMarineEng77轮机概论IntroductiontoMarineEngineering第二章船舶柴油机动力装置[78]热机(ThermalEngine)：将热能转换为机械能的动力机械。热机内燃机(Internalcombustionengine)外燃机(Externalcombustionengine)汽油机(Gasolineengine)柴油机(Dieselengine)蒸汽机(Steamengine)蒸汽轮机(Steamturbineengine)燃气轮机(Gasturbineengine)柴油机：是一种压缩发火的内燃机。使用柴油或劣质油做燃料，在气缸内与空气混合形成可燃混合气，缸内燃烧采用压燃式发火(Compressionignition)。柴油机在热机中具有最高的热效率。轮机概论IntroductiontoMarineEng78轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[79]第一节柴油机的基本结构Section1StructureofDieselEngine第二章船舶柴油机动力装置燃烧室组件气缸盖(Cylindercover)气缸(Cylinder)活塞(Piston)往复回转活塞(Piston)连杆(Connectingrod)曲轴(Crankshaft)辅助装置启动系统(Startingsys.)燃油系统(F.Osys)滑油系统(L.Osys)冷却系统(Coolingsys.)操纵机构、换向机构轮机概论IntroductiontoMarineEng79轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[80]第一节柴油机的基本结构Section1StructureofDieselEngine固定部件(Fixedparts)(★★★★)

气缸盖气缸机体机座、曲轴箱运动部件(Movingparts)(★★★★)

活塞连杆曲轴第二章船舶柴油机动力装置轮机概论IntroductiontoMarineEng80轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[81]第一节柴油机的基本结构Section1StructureofDieselEngine第二章船舶柴油机动力装置上止点

(TopDeadCenter,TDC)：活塞在气缸中运动到最上端位置，也就是活塞离曲轴中心线最远的位置。

(★★★★)

下止点

(BottomDeadCenter,BDC)：活塞在气缸中运动到最下端位置，也就是活塞离曲轴中心线最近的位置。(★★★★)

行程

(Stroke)：活塞从上止点移动到下止点的距离。行程等于曲轴曲柄半径的2倍。活塞移动一个行程，曲轴转180。(★★★★)

轮机概论IntroductiontoMarineEng81轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[82]第二章船舶柴油机动力装置曼/曼恩B&W苏尔寿瓦锡兰卡特彼勒YANMAR三菱重工轮机概论IntroductiontoMarineEng82轮机概论IntroductiontoMarineEngineering第二章船舶柴油机动力装置[83]直列四冲程柴油机V型四冲程柴油机轮机概论IntroductiontoMarineEng83轮机概论IntroductiontoMarineEngineering第二章船舶柴油机动力装置[84]二冲程柴油机二冲程柴油机轮机概论IntroductiontoMarineEng84轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[85]第二章船舶柴油机动力装置CylinderheadCylinderPistonConnectionrodCrankshaftCylinder轮机概论IntroductiontoMarineEng85轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[86]第二节柴油机的工作原理Section2WorkingPrincipleofDieselEngine基本工作原理：采用压缩发火使燃料在气缸内燃烧，产生高温、高压的燃气工质在气缸中膨胀推动活塞作往复运动，再通过活塞—连杆曲柄机构将往复运动转变为曲轴的回转运动，从而对外界做功。(★★★★)

柴油机工作过程

(Workingprocess)：燃油在柴油机气缸中燃烧必须通过进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程的全部热力循环过程。(★★★★)二冲程柴油机

(Two-strokedieselengine)：用活塞的两个行程完成柴油机的一个工作循环的柴油机。(★★★★)四冲程柴油机

(Four-strokedieselengine)：用活塞的四个行程完成柴油机的一个工作循环的柴油机。(★★★★)第二章船舶柴油机动力装置轮机概论IntroductiontoMarineEng86轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[87]一、四冲程柴油机工作原理第二章船舶柴油机动力装置第一行程-进气行程

(Inletstroke)：活塞从上止点下行，进气阀打开，排气阀关闭，新鲜空气进入气缸。进气阀在上止点前打开，下止点后关闭，进气持续220-250曲轴转角。轮机概论IntroductiontoMarineEng87轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[88]一、四冲程柴油机工作原理第二章船舶柴油机动力装置第二行程-压缩行程

(Compressionstroke)：活塞从上止点上行，进气阀关闭，排气阀关闭。气缸内空气被压缩，压力3-6MPa，温度600-700C。压缩后期喷油器喷油，燃油与空气混合、加热、自行发火燃烧。压缩过程持续140-160曲轴转角。轮机概论IntroductiontoMarineEng88轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[89]一、四冲程柴油机工作原理第二章船舶柴油机动力装置第三行程-燃烧和膨胀行程

(Combustion&expansionstroke)：燃油猛烈燃烧，气缸内燃气压力5-8MPa，温度1400-1800C。高温高压的燃气膨胀推动活塞下行做功。膨胀过程在排气阀开启时结束。该行程持续120-140曲轴转角。轮机概论IntroductiontoMarineEng89轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[90]一、四冲程柴油机工作原理第二章船舶柴油机动力装置第四行程-排气行程

(Exhauststroke)：进气阀关闭，排气阀打开。图中5-下止点，活塞下行，废气靠压差排出。活塞自下止点上行，废气被活塞排出气缸。排气阀在上止点后关闭。该行程持续230-260曲轴转角。轮机概论IntroductiontoMarineEng90轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[91]一、四冲程柴油机工作原理第二章船舶柴油机动力装置四冲程柴油机一个工作循环，曲柄回转两转，四个行程中只有第三行程对外做功。其它三个行程运动所需的能量，对于多缸柴油机来源于正在做功的气缸，而对于单缸柴油机则来源于曲轴上的飞轮(Flywheel)

。单击查看发火顺序轮机概论IntroductiontoMarineEng91轮机概论IntroductiontoMarineEngineering[92]第二章船舶柴油机动力装置气阀正时圆图61521432下止点上止点正时

(Timing)：进、排气阀的启闭时刻称为气阀正时。以上、下止点前后曲柄转角表示(称为气阀提前角、滞后角)。(★★★★)进气持续角i=1+180+2排气持续角e=3+180+4气阀的提前开启与延后关闭是为了将废气排除干净、增加空气的吸入量，利于燃油的燃烧，减少排气耗功。气阀重叠角

(Angleofvalveoverlap)：进上止点前后进气阀和排气阀同时开启，这段重叠着的曲柄转角称为气阀重叠角。气阀重叠可实现燃烧室扫气。(★★★★)轮机概论IntroductiontoMarineEng