船舶管理（电子电气员）3.船舶机械工程系统运行的基础知识

船舶机械工程系统运行的基础知识第三章船舶机械工程系统运行的基础知识第一节船舶主动力装置通常把推进船舶的机械称为主动力装置，把其他机械设备定义为辅助机械。根据主机采用燃料的的性质，燃烧的场合，使用的工质及其工作方式的不同，船舶主动力装置一般有以下几种形式蒸汽动力装置柴油机动力装置燃气轮机动力装置核动力装置联合动力装置特种动力装置等。含义组成推进装置辅助装置机舱自动化船舶系统甲板机械主机主锅炉推进器传动设备船舶电站辅助锅炉装置保证船舶正常航行、作业、停泊以及船员、旅客正常工作和生活所必需的机械设备的综合体。动力管系船舶管系锚泊机械操舵机械起重机械船舶动力装置的含义及组成1.蒸汽动力装置：利用锅炉所产生的蒸汽来工作的机器叫蒸汽机。蒸汽机分为往复式蒸汽机和回转式蒸汽轮机两种。往复式蒸汽机最早应用于海船，因其经济性差、体积和重量大而被取代。蒸汽轮机由于受柴油机的挑战，一直发展缓慢，目前只有少数的大型油船或化学品船及军用船舶采用蒸汽轮机作为主推进装置。船舶主动力装置的形式：蒸汽机是采用蒸汽活塞机构，然后用曲柄连杆机构驱动轴的圆周运动。蒸汽轮机则是用蒸汽直接驱动汽轮机上的叶片，使汽轮机转子旋转，前者多用于蒸汽式火车，后者常用于火力发电。2.燃气轮机动力装置：利用燃料燃烧所产生的燃气推动叶轮回转的机器称为燃气轮机。采用燃气轮机作为主机的动力装置称为燃气轮机动力装置。这种动力装置由于经济性差、低负荷运转性能差等原因，只在少数商船上得以应用，但在军用舰艇上应用广泛。3.电力推进装置：这种装置是主机驱动发电机，而电动机带动螺旋桨。电力推进主要应用于舰艇上，但由于其噪音小、机动性好等因素，在大型游船、铁路渡船等商用船舶上也获得了应用，并且应用前景广阔。4.柴油机动力装置：采用柴油机作为主机的动力装置称为柴油机动力装置。柴油机经济性好、安全可靠，目前绝大多数商船采用这种动力装置。LNG双燃料发动机重油柴油机械能热能电能余热燃油加热滑油加热制淡装置舱室取暖厨房加热驳动辅机船舶照明船舶通讯机舱自动化典型的柴油机动力装置能量转换系统1.热机

(★★)：利用热能的发动机称为热机。热机的基本工作原理是：将燃料燃烧所获得的热能转变成机械能。热机内燃机外燃机汽油机柴油机蒸汽机蒸汽轮机燃气轮机一、四冲程柴油机根据燃烧过程是在发动机内部还是外部进行：2.内燃机：(★★)燃料在发动机的内部燃烧，并直接利用燃料燃烧产生的高温高压燃气膨胀作功的机械。燃料化学能热能热能机械能内燃机外燃机机内机外机内机内外燃机：利用燃料燃烧加热循环工质（如蒸汽机将锅炉里的水加热产生的高温高压水蒸汽输送到机器内部），使热能转化为机械能的一种热机。3.柴油机：(★★)采用柴油作燃料的压燃式内燃机。柴油机也称为压燃式内燃机。柴油机燃烧后将放出大量热量，使燃气的温度和压力剧增，同时也具有了很强的膨胀做功的能力。高温燃气（燃烧产物）

工质。按进气方式分，有增压和非增压柴油机；按结构形式分，有筒形活塞式和十字头式柴油机；按气缸排列方式分，有直列和V型等；按转向分，有左旋和右旋柴油机；可逆转和不可逆转柴油机等。按工作循环分，柴油机分为四冲程柴油机和二冲程柴油机。柴油机的分类柴油机也可按曲轴转速n分为高速、中速和低速柴油机三类，其转速范围为：高速柴油机，n>1000r/min;中速柴油机，300<n≤1000r/min;低速柴油机，n≤300r/min。四冲程柴油机一般为中高速机，通常作为主发电机的原动机、应急发电机原动机、救生艇机使用，或配以减速器作为船舶主机。二冲程柴油机是十字头式低速机，作为船舶主机使用。(★★★★)进气、压缩、燃烧、膨胀、排气五个过程。这五个过程即为柴油机的一个基本工作循环。四冲程柴油机是指柴油机的一个基本工作循环是由四个冲程完成，曲轴转两转。基本结构活塞顶部在气缸中运动达到的气缸最上位置称为上止点活塞运动达到的气缸最下位置称为下止点活塞从上止点运动到下止点，或从下止点运动到上止点称为一个冲程S=2R

S：冲程，R：曲柄半径气缸盖上装有进气阀、排气阀、喷油器。气缸中的活塞通过连杆和曲轴相连。工作过程船舶概论Wärtsilä6L38CylinderheadCrankshaftCylinderPistonConnectingrod缸头，曲轴，气缸，活塞，连杆工作原理(★★★★★)(1)进气冲程：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，气缸容积逐渐增大，缸内压力降低，新鲜空气通过进气阀被吸入气缸。进气阀在上止点前已经提前打开，气阀的开启时刻用曲柄位置来表示。进气阀开启后，直到活塞运行到下止点之后关闭，进气持续220-250°曲轴转角。第四冲程排气(2)压缩冲程：活塞从下止点上行，进气阀关闭，排气阀关闭。气缸内新鲜空气被压缩，压力升高到3-6MPa或更高，温度达到600-700℃。燃油的自燃发火温度一般为210-270℃。燃油在压缩后期由喷油器喷入气缸，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。这一冲程中包括了进气的延时、空气压缩、燃油的喷入、燃油空气混合及发火燃烧过程。第四冲程排气(3)膨胀冲程：燃油猛烈燃烧，气缸内燃气压力5-8MPa，温度1400-1800℃。活塞在上止点之后，高温高压的燃气膨胀推动活塞下行做功。由于气缸容积不断增大，压力开始降低，在上止点后的某一时刻，燃烧基本结束。气缸中的压力和温度随着燃气的膨胀继续下降，直到排气阀打开，膨胀结束。这时燃气压力下降至0.25-0.45Mpa，温度降至600-700℃。在这一冲程中，排气阀是在活塞运行到下止点之前就打开的，即膨胀过程是下止点之前就结束了。该行程持续120°-140°曲轴转角。第四冲程排气(4)排气冲程：在膨胀冲程末期，活塞仍在下行，排气阀开启，进气阀关闭，气缸内的压力和温度迅速下降，废气通过排气阀排出（靠气缸内外的压力差）；当活塞由下止点上行后，废气是靠活塞推出气缸的，这时的排气过程是在高于大气压力并且压力基本保持不变的情况下进行的。排气阀一直延迟到上止点之后才关闭。该行程持续230°-260°曲轴转角。第四冲程排气在每个工作循环中，只有第三个冲程是做功的，完成了燃油从化学能转变成热能，又从热能转变为机械能的两次能量转换。其他三个冲程都是为这个工作冲程服务的，而且都需要供给能量，以保证活塞的正常运行。所以柴油机一般都要做成多缸的，这样进气、压缩、排气冲程的能量可由其他正在工作的气缸供给。但如果是单缸的柴油机，就要通过飞轮在工作冲程时储存部分能量来供给其余三个冲程船舶概论气阀正时圆图正时：进排气阀在上、下止点前后的启闭时刻叫做气阀正时，用曲柄转角表示气阀正时的圆图叫做气阀正时圆图。进、排气阀开启大于180°曲柄转角。进气阀：上止点前打开，下止点后关闭。气阀重叠角：进气阀和排气阀在上止点前后的一段时间内是同时开启的，这个同时开启的曲柄转角称为气阀重叠角。气阀正时排气阀：下止点前打开，上止点后关闭。目的：充分进新气。目的：少耗功，充分排废气。二、二冲程柴油机工作原理燃烧膨胀做功的冲程必不可少，压缩以满足燃油自行发火燃烧的过程也必需，而进气和排气是燃烧和做功的辅助过程，只要能在很短时间内进行完成，就可在两个冲程内完成一个工作循环。四冲程柴油机进气需要一个冲程，进气也是由于活塞下行，气缸内压力降低，空气被吸入气缸。没有了这个冲程的二冲程柴油机的进气，就要使空气提高一定压力，才能使空气进入气缸。因此，二冲程柴油机就要在进气系统设置增压器或鼓风机、扫气泵来满足提高进气压力的要求。排气也需要由进气去清扫才能排的干净。二冲程柴油机把一个工作循环的五个过程在两个冲程内完成。1.换气—

压缩冲程2.膨胀—换气冲程船舶概论新鲜空气通过气缸下部的进气口a进入气缸，而废气则通过气缸盖上的排气阀b排出气缸。在进、排气管道上分别安装了离心式压气机e和废气涡轮机d（两者组合成废气涡轮增压器），废气涡轮从废气中获得能量而带动压气机一起转动。新鲜空气则从大气通过吸入口f吸入压气机，经压缩后压力和温度升高，然后由管路g经冷却器k冷却后导入扫气箱i，准备进入气缸。dabe吸入口f管路gkicj根据气缸盖上有无进气阀，区别二冲程和四冲程柴油机船舶概论（1）燃烧膨胀及排气冲程：燃油在燃烧室内发火燃烧，生成高温高压燃气。活塞在燃气的推动下，由上止点向下运动，对外做功。当活塞下行还没有打开进气口a之前，排气阀b首先被气阀机构打开（曲柄在点1），此时膨胀做功结束，气缸内废气靠自身高压自由排气，并经排气阀和排气管j进入废气涡轮机d中。当活塞继续下行使气缸内的压力降低到接近于扫气压力时，活塞将扫气口a打开（曲柄在点2），等待在扫气口外边的增压空气即进入气缸，并把废气扫出。活塞运行到下止点，本冲程结束，但扫气过程一直持续到下一个冲程排气口关闭（曲柄在点4）为止。（2）扫气及压缩冲程：当活塞由下止点上行，扫气箱内空气通过扫气口进入气缸，气缸中的残存废气被进入气缸中的空气通过排气阀扫出气缸。活塞继续上行，扫气口a被关闭（曲柄在点3），空气停止进入，排气还在进行，这个阶段称为“过后排气”。接着排气阀关闭（曲柄在点4），换气过程结束，气缸中的空气就开始被压缩。当压缩至上止点前某一点时，喷油器将燃油喷入气缸，与高温高压的空气相混合，随即在上止点附近发火燃烧，本冲程结束。三、二冲程柴油机的换气1.换气过程的特点(1)换气过程只占冲程的一部分，不大于130-150°曲柄转角。(2)新鲜空气和废气掺混，使部分新鲜空气随废气排出。(3)进气没有自吸能力，要靠扫气泵或辅助鼓风机。2.换气过程：以新鲜空气驱赶并置换废气的过程。I：自由排气。Ⅱ：强制排气和扫气。Ⅲ：过后排气。二冲程柴油机比四冲程柴油机的换气质量要差，而且当扫气泵或鼓风机发生故障时，就会丧失工作能力，如果是作为船舶主机就会使船舶失去动力。船舶概论3.基本换气形式好的换气形式就是能够减少气体掺混，避免过后排气损失，同时废气排得干净，新气进得充分。为此，要求气体在气缸中有最合理的流动路线。根据气流在气缸中流动方向不同，二冲程柴油机的换气形式可分为弯流(扫气空气由下而上，然后由上而下清扫废气)和直流(气流在气缸内呈直线由下而上清扫废气)两大类。弯流又分为横流、半回流和回流三种形式，其气缸盖上没有进、排气阀，只有扫气口和排气口。横流弯流半回流换气形式回流直流1．（简单）横流缸盖上没有进、排气阀，扫、排气口分别布置在气缸两侧，排气口高于扫气口。横向、纵向均有倾斜角以控制气流方向防止新鲜空气流失。缸套下部易变形。2．回流扫气：

缸盖上没有进、排气阀，扫、排气口分别布置在气缸同一侧，排气口高于扫气口，扫气口向下倾斜，活塞制成凹顶。3．半回流（新横流）扫气兼有横流和回流扫气的特点。缸盖上没有进、排气阀，进气口布置在排气口同侧的下方及两侧，在排气管中装有回转控制阀。4．直流扫气

（1）特点：缸盖上设有排气阀，扫气口均匀分布在气缸下部一周，扫气口有水平和垂直方向倾斜。

（2）优缺点：

①设有排气阀，结构复杂，管理麻烦。喷油器布置困难。

②气体流动路线短，阻力小，换气质量好。

③缸套下部受热均匀，不会变形，活塞与缸套间磨损均匀（因扫气压力均匀作用在活塞外圆上）。

④扫气口总宽度比弯流式大，流通能力强。

⑤排气阀正时可调（排气凸轮控制或电子控制），可避免过后排气损失。二冲程机换气质量从好到坏依次为：直流横流半回流回流

弯流扫气柴油机气流在缸内流动路线长（通常大于2S），新气与废气易掺混且存在死角与气流短路现象，因而换气质量较差。直流扫气则相反，气流在缸内流动路线短（约为S）,新气和废气不易掺混，因而换气质量较好。同时缸套下方受热均匀，但其结构复杂，维修较困难。随着现代船用大型柴油机行程缸径比S/D的增加，长冲程S/D＞2.5和超长冲程S/D＞3.0。弯流扫气适用S/D<2.2。

直流扫气（气口-气阀直流）成为现代船用大型柴油机的主要换气型式。四冲程(4S)、二冲程(2S)柴油机对比(★★★★★)1.1个工作循环内，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1.6-1.8倍。3.2S机比4S机回转均匀，可使用较小的飞轮。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，便于维护保养。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。8.2S机工作循环比四冲程多一倍，所以2S机的热负荷比4S机高。船舶概论四、柴油机的结构和工作系统船舶概论筒状活塞式十字头式筒形活塞式：用活塞销连接活塞和连杆，适用于中小型中高速不可逆转柴油机；十字头式：用十字头连接活塞和连杆，大型低速可逆转柴油机。直列机采用一列布置，一般不超过12缸；V型机，两列缸中心线夹角呈V型布置，通常12缸以上，用于中高速柴油机。船舶概论燃烧室部件(活塞、气缸、气缸盖)支承联接组件(机座、主轴承、机体)曲柄连杆机构(连杆组件和曲轴组件)主要部件主要固定件燃油系统主要运动件配气机构及换气系统润滑系统冷却系统启动及控制系统柴油机结构船舶概论气缸套气缸体机架机座主轴承贯穿螺栓气缸体大型低速柴油机中小型柴油机机座/油底壳主轴承贯穿螺栓机体气缸盖气缸盖1.主要固定件柴油机的主要固定件由机座、机架、气缸和气缸盖等组成，对于中小型柴油机常将气缸体和机架做成一体，称为机体，并省去机座，代之以轻便的油底壳。连杆组件曲轴十字头组件活塞中小型柴油机大型低速柴油机作用：将活塞往复运动变为曲轴的回转运动，使燃气推动活塞的动力通过曲轴以回转的方式向外输出。作用：连接活塞杆与连杆；将燃气压力和活塞惯性力传给连杆；承受侧推力，导向。2.主要运动件柴油机的主要运动件由活塞、连杆组件及曲轴组成。对于大型柴油机还有十字头组件。配气机构：进排气阀气阀传动机构凸轮轴凸轮轴传动机构进排气系统：空气滤器进排气管消音器组成增压器及空冷器（对于增压柴油机）作用：定时向气缸内供应充足、清洁的新鲜空气，并将燃烧后的废气排出气缸。3.配气机构及换气系统凸轮轴及传动机构（1）凸轮轴凸轮轴是柴油机中非常重要的传动轴，柴油机排气阀的启闭、喷油泵和空气分配器的驱动都是通过凸轮轴进行的。1-凸轮轴；2-链轮；3-推力盘；4-燃油凸轮；5-排气阀凸轮；6注油孔盖（2）凸轮轴传动机构凸轮轴由柴油机的曲轴带动，一般采用齿轮传动或链传动。有凸轮控制的机构每个工作循环动作一次。由于四冲程柴油机曲轴回转两周完成一个工作循环，因此其凸轮轴与曲轴的转速比应该是1：2。同理，二冲程柴油机则应该是1：1。作用：把符合使用要求的燃油畅通无阻地输送到喷油泵入口端作用：定时、定量地向燃烧室内喷入雾化良好的燃油由燃油供给系统和燃油喷射系统组成4.燃油系统（Fueloilsystem）燃油：轻柴油、重油。燃油供给系统包括：燃油的加装（注入）和测量、储存、驳运、净化、供给。加油通过甲板两舷的国际标准加油法兰加入油舱。燃油喷射系统包括：喷油泵、喷油器和高压油管。为了节省能源和降低营运费用，船舶中、低速柴油机几乎都能燃用重油。有些船舶主机在正常航行时使用重油，机动航行时使用轻柴油。重油系统设有集油柜或混油桶。在换油期间，混油桶能使主机的回油和供油泵送来的油混合，避免燃油黏度、温度突变。筒内上部应充有一定量的压缩空气，目的是利用气垫来起缓冲作用，确保燃油压力平稳和连续的供应给柴油机。另外混油桶里的油会分解出气泡，随着气体集聚，桶内压力会上升，放气阀能自动打开除油气，压力降后自动关闭。现代大型柴油机一般采用加压式燃油供给系统，目的是防止因加热温度过高而汽化。燃油在使用前必须经过预热和净化处理，以降低黏度和除去其中的水分及杂质。在船舶上对燃油进行净化处理的主要手段是过滤、离心分离和沉淀。重油在供给柴油机使用前，还要经过雾化加热器。通常由燃油粘度控制器根据重油的粘度，通过蒸汽流量调节阀控制送入加热器的蒸汽量，使重油粘度保持所需要的数值。船舶概论燃油喷射系统由喷油泵、喷油器和高压油管组成。油泵工作时，柱塞在凸轮作用下向上运动，关闭套筒上回油孔，燃油被柱塞压缩产生高压，吸油阀在油压作用下关闭，燃油进入喷油器喷入气缸雾化燃烧。当拉动油门齿条时，齿圈转动带动柱塞转动，改变柱塞斜槽和套筒回油孔相对位置，改变喷油量。6S35MC型柴油机喷油泵油泵上盖的泄压阀作用是将燃油泄压。泄压阀上部通入压缩空气管，当主机应急停车或停车时，空气管内通入压缩空气(控制空气)，泄压阀将吸油阀顶开，从而使油泵柱塞无法压缩燃油，主机停车。作用：将清洁的润滑油送至柴油机的各运动件摩擦表面，起到减磨、冷却、清洁、密封和防锈作用。对于大型低速二冲程柴油机通常由气缸注油系统和曲轴箱油系统两部分组成，而对于中小型柴油机只有曲轴箱油系统，也称之为机油系统。5.润滑系统（Lubricationsystem）通常润滑柴油机主轴承、连杆大端轴承和十字头轴承的润滑油，由主滑油泵从滑油循环柜中吸出，润滑各轴承后经由曲轴箱返回到循环柜。如果将曲轴箱的底部空间作为滑油循环柜使用，则可省去滑油循环柜，称为湿式曲轴箱，主要用于小型高速柴油机；而另设滑油循环柜的曲轴箱称为干式曲轴箱，主要用于大型低速柴油机。柴油机气缸润滑(1)飞溅润滑：靠从连杆大端甩出并飞溅到气缸壁上的润滑油润滑气缸。用于筒状活塞柴油机。气缸油和轴承油相同。(2)注油润滑：采用气缸注油器和注油接头，将气缸油通过气缸壁上均布的注油孔喷注到气缸表面进行润滑。用于十字头式柴油机的气缸润滑和某些筒状活塞柴油机的辅助润滑。气缸油轴承油使用不同的润滑系统。油量可控制，滑油不用收回。气缸注油器注油接头注油孔曲轴箱滑油的净化为了保持润滑油的质量，除设滤器外，还要设滑油分油机连续对润滑油进行净化处理。小型柴油机，不单独设净化系统，滑油变质后全部更换。有的发电柴油机，利用主机滑油分离的间隙进行滑油分离处理以提高滑油的利用率。淡水/滑油柴油机海水作用：将受热零部件所吸收的热传导出去6.冷却系统（Coolingsystem）冷却系统由泵、冷却器和调温器等组成。船舶柴油机通常以淡水和滑油为冷却剂在机内流动，将受热零部件所吸收的热传递出去，保证零部件有正常的工作温度。而淡水和滑油本身被海水冷却。三种冷却系统：海水冷却系统、淡水冷却系统、中央冷却系统。1.海水冷却系统直接、开式。大气冷凝器、滑油、淡水等。主机海水冷却系统船舶概论2.淡水冷却系统间接、闭式，设有高位膨胀水柜。气缸、气缸盖、活塞；增压器和喷油器。①使冷却系统中的淡水受热后有膨胀余地；②向系统补水；③使冷却水泵有正吸高保证吸入；④排出系统空气；⑤投放化学药剂对冷却水进行处理。3.中央冷却系统①高温淡水：柴油机，如气缸套，亦称为主机缸套水；②低温淡水：其它冷却器和设备。优点：减少容易腐蚀和赃污的海水管路并且冷却水温不受环境影响。中央冷却系统是近代新型的一种柴油机冷却系统，由一个海水系统和两个单独的淡水系统组成，分别为高温淡水系统和低温淡水系统。越来越多船上使用温控器、温度传感器和电动温控阀组成调温器。柴油机运转时，要求冷却水温能维持在一定范围。然而冷却水温是随柴油机的负荷大小和转速高低而变化的，要想维持恒温，必须随时调节冷却水的进口温度。具体方法是根据冷却水出机温度的变化，不断调节冷却水进口处“冷水”与“热水”的混合比例，从而调节冷却水的进口温度，达到控制冷却水温的目的。为了满足船舶机动操作的要求，设置使启动、换向和调速等装置联合动作的操纵机构。7.启动和控制系统（操纵系统）柴油机的操纵系统包括使柴油机从停车状态进入工作状态的起动装置；改变曲轴旋转方向的换向装置；根据外界负荷大小自动改变喷油量的调速装置等。操纵系统的功能除了实现起动、换向、调速和停车，还包括重复起动、慢转起动、负荷程序、应急停车、临界转速避让、故障降速或停车、连锁和安全保护等功能。（1）柴油机的启动系统定义：是使静止的柴油机借助外力带动曲轴回转，并使其达到一定的转速，实现柴油机的第一次发火燃烧，以便获得第一个工作循环的条件，最终使柴油机自行运转。启动转速：柴油机起动所要求的最低转速。启动方式：人力启动、电动启动、气动马达启动（借助于外力矩使曲轴转动起来）和压缩空气启动（借助于加在活塞上的外力推动活塞运动使曲轴旋转起来）等。压缩空气启动装置的基本组成和工作原理压缩空气启动：将压缩空气(2.5-3.0MPa)按照柴油机的发火顺序在膨胀冲程时引入气缸，推动活塞，使柴油机达到启动转速，实现自行发火工作。主要包括：空气压缩机、启动空气瓶、主启动阀、空气分配器、气缸启动阀和启动控制阀等。对压缩空气启动系统的要求(1)空气瓶：用于启动主机的空气瓶至少要有2个。其总容量在不补充空气的情况下，对可换向的主机连续启动12次，对不能换向的主机能连续启动6次。(2)空压机：用于启动主机的空气压缩机至少应有2台。其总的充气能力应能在1小时以内，将空气瓶从大气压力充至空气瓶使用的上限压力。（2）柴油机的换向装置换向原理和方法定距桨：改变旋转方向变距桨：改变螺距角柴油机转向轴系换向装置换向方法为改变柴油机转向设置的改变各凸轮相对曲轴位置的机构称为换向机构。换向装置(1)双凸轮换向2套凸轮(1套正车，1套倒车)，换向时轴向移动凸轮轴。(2)单凸轮换向每个需要换向的设备设1个凸轮，具有对称轮廓。换向时将凸轮轴相对曲轴转过一定角度。双凸轮的换向装置一般线型单凸轮换向原理MANB&W公司的无差动换向装置船舶换向装置的作用是改变螺旋桨轴向推力的方向，使船舶前进或者倒退。船舶换向的方法主要有以下四种：1、直接换向主机曲轴经轴系直接与螺旋桨相联，通过主机本身换向改变曲轴转向，使螺旋桨轴向推力向后或向前。大、中型船舶广泛采用这种换向方法。采用直接换向的柴油机，均采用压缩空气起动。换向前后可能需改变空气分配器、喷油泵和进、排气阀的凸轮与曲轴相对位置。2、间接换向主机曲轴转向不变，通过主机与螺旋桨之间的换向装置（倒顺车离合器或齿轮箱），操纵螺旋桨正转或反转，使船舶前进或后退。一般用于小型船舶。3、Z型推进装置换向主机曲轴转向不变，通过涡轮蜗杆传动装置和轴系带动螺旋桨作水平回转，螺旋桨轴可绕垂直轴360°回转，又称悬挂式螺旋桨装置。Z型换向装置操纵灵活，回转性能好，还能省去舵设备，轴系和螺旋桨不必进坞拆装修理。但其结构较为复杂且传递功率受限，多用在换向较频繁的港口作业船和拖轮上。4、可调螺距桨装置换向其桨叶螺旋面与桨毂可作相对转动，通过转动桨叶来达到改变螺距的目的。其主机的曲轴转向不变。螺距越大，在相同转速下推力越大；螺距为0时，螺旋桨转动时不产生推力；当螺距为负值时，船舶即能倒退。可调螺距桨对船舶航行条件的适应性强，机动性高，动力装置经济性好。但构造较复杂，制造工艺要求高。适用于运行工况较多，机动性要求较高的船舶。（3）柴油机的调速装置柴油机的不同转速通过改变循环喷油量实现。改变油量调节机构，使柴油机的转速调节到规定的转速范围内称为柴油机调速。为此而设的根据柴油机负荷变化自动调节供油量的调速装置，称为调速器。(1)主机：装设全制式调速器，以保证柴油机在设定转速稳定工作。(2)发电柴油机：装设定速调速器，负荷变化时能保证恒定的转速，以保证发电机的电压和频率。定速调速器：在预定转速下稳定运转。全制式调速器：最低稳定转速到最高转速范围内，均能保持任一设定转速。分为：机械式、液压式、电子式机械调速器：制造成本低，结构简单，但输出力矩小，性能较差。小型的、早期的柴油机上多有采用。液压型调速器：性能较机械调速器好，输出力矩大。广泛应用于70年代-90年代建造的大型船用主机中。缺点是结构复杂，制造要求高。电子调速器：80年代后期电子调速器开始在大型船用柴油机上的应用逐渐多起来了。电子调速器的性能较前两者更优越，更适用于一些大型的、超大型的船舶上。机械离心式调速器是根据弹簧力和离心力相平衡进行调速的，飞重离心力随转速变化，滑动套筒移动，压缩或拉伸调速弹簧。工作时弹簧力将供油拉杆向循环供油量增加的方向移动；离心力将供油拉杆向循环供油量减少的方向移动；负荷增加，转速降低，弹簧力大于离心力，供油量增加，转速升高，离心力增加，达到平衡。MANB&W公司的ME系列电控柴油机，Wärtsilä公司的RT-flex型电控柴油机正在逐步取代传统的机械控制式柴油机，成为船舶柴油机的主流机型。电控柴油机：将电子控制技术、计算机技术和信息处理技术综合运用于柴油机而形成的一种新型柴油机，又称智能柴油机或电喷柴油机。电控柴油机取消了传统柴油机的凸轮轴以及相关的机械控制零部件，将燃油喷射、气阀启闭以及柴油机的起动、换向、停车、调速、气缸润滑等功能全部由电子控制。五、电控柴油机第三代电控喷油系统：时间—压力控制式，即电控共轨式喷油系统。摒弃了以往传统使用的高压油泵-高压油管-喷油器脉动供油的形式，代之用一个高压油泵在柴油机的驱动下，以一定的速比连续将高压燃油输送到共轨管内，高压燃油再由共轨管送入各缸喷油器。高压油泵并不直接控制喷油，而仅仅是向共轨管供油以维持所需的喷油压力，并通过连续调节共轨管内压力来控制喷射压力，采用压力—时间式燃油计量原理，用高速电磁阀控制喷射过程。喷油压力、喷油量及喷油定时由电控单元（ECU）灵活控制。RotatorCompressorbladeTurbinebladeCompressorTurbine废气涡轮增压器（简称增压器、透平、T/C）六、柴油机的增压Turbine:透平机、涡轮、涡轮机；Compressor:压缩机、压气机；blade:刀片，叶片；废气涡轮增压器分压气端和涡轮端。1.增压的基本概念增压：(★★)就是提高柴油机气缸进气空气的压力，使空气密度增加，从而增加进入气缸的空气量。进气量的增加就可以相应增加喷入气缸的燃油量，也就使得在气缸结构尺寸、转速等条件不变的情况下，提高气缸平均有效压力和柴油机功率。2.增压的三种形式（根据驱动增压器所用的能量的不同）(1)机械增压：直接用柴油机驱动。(2)废气涡轮增压：(★★★)利用柴油机排出的废气驱动涡轮机，由涡轮机带动压气机再增压。可以回收部分废气能量，提高经济性。(3)复合增压：是上两种方式的结合。2.废气涡轮增压的基本形式定压涡轮增压：进入涡轮增压器的废气压力基本稳定。气缸的排气管连接到排气总管，涡轮则装在排气总管之后。由于排气管容积足够大，各缸排出的废气进入其中后迅速膨胀、扩散并稳定下来，只引起微小的压力波动。排气总管实际上成了一个集气箱，具有稳压作用。优点：涡轮工作稳定、效率高。Turbocharger

Exhaustmanifold

★★★缺点：需设辅助鼓风机/泵(Auxiliaryblower)，低负荷（进出港、狭窄航道、江河）或刚起动时的扫气需要。定压增压只利用了废气能量中的定压能，而没有利用废气中的脉动动能。因此定压涡轮增压所能利用的废气能量就少，尤其是柴油机在低负荷时或启动时，因排气管压力低，废气的能量少，使涡轮发出的功率满足不了压气机所需的功率。脉冲增压：各缸排气管分组后，与一个或几个涡轮直接相连，涡轮进气压力和流速高，压力波动（排气管短而细，弯头少，通道光滑，成流线型，涡轮靠近排气口；废气压力为脉动状态）。充分利用定压能和脉冲能。可不设辅助鼓风机/泵。缺点：涡轮在不稳定工况下工作，效率较低，安装布置要求严格

1)脉冲涡轮增压主要用于低、中增压系统。2)定压增压主要用于高增压系统。当前，增压系统向定压增压发展。Cylinder

Turbocharger

提高有效功率和经济性的主要途径一、船舶柴油机提高经济性的主要措施1、采用定压涡轮增压系统和高效率废气涡轮增压2、增大行程缸径比S/D3、提高最高爆发压力与平均有效压力之比4、增大压缩比5、降低摩擦损耗、提高机械效率6、轴带发电机7、柴油机废热再利用（废气涡轮发电机组，废气锅炉，造水机）8、改进喷射和燃烧技术（电喷柴油机，控制燃油喷射正时、喷油量、喷射速率、压力及进、排气阀正时，实现各负荷下性能最优）二、船舶柴油机提高功率的主要措施1、增压2、提高柴油机的气缸排量：增加气缸数、增大气缸直径等。第二节机舱辅助机械按用途分为五类1.为船舶推进装置服务：（为主机服务）燃油供给泵、滑油泵、海水泵、淡水泵、空气压缩机、分油机等。2.为船舶航行与安全服务：舵机、系泊设备、吊艇机、消防泵、舱底水泵、压载泵等。3.为货运服务：起货机、通风机、制冷装置、货油泵、洗舱泵等。4.为改善船员劳动和生活条件服务：制冷及空调装置、海水淡化装置、饮水泵、卫生水泵、热水循环泵、通风机、减摇装置、船用锅炉等。5.为防污染服务：油水分离器、生活污水处理装置、焚烧炉、污油泵、污水泵等。

一、船用泵泵的功用和分类泵(Pump)：用来提高液体机械能(位能、动能、压力能)并输送液体的设备。按工作原理分类（★★★）：容积式泵(Positivedisplacementpump)叶轮式泵(Impellerpump)喷射式泵(Ejectionpump)船上常按泵的功用命名：如：主冷却海水泵、主机缸套水泵、滑油泵、燃油供给泵、驳运泵、消防泵、压载泵、锅炉给水泵、锅炉强制循环水泵等。船舶概论在泵的铭牌上，一般会标识出以下主要性能参数，如下表所示。泵的性能参数性能参数：为了表征泵的性能和完善程度以便选用和比较，通常把流量、扬程、转速、功率、效率等称为泵的性能参数。序号参数名称表示方法单位1流量体积流量：Qm3/s或m3/h质量流量：Gkg/s2扬程Hm3排压pdMPa4转速nr/min5功率PeW6允许吸上真空度Hsm

泵的主要性能参数1.流量(Flow)：单位时间内输送流体的量。体积流量：用体积来度量所送液体量，用Q表示，单位m3/s，。质量流量：用质量来度量，用G表示，单位是kg/s。如用ρ表示液体的密度(kg/m3)，G=ρ·Qkg/s2.扬程(Head)：单位重量液体通过泵后所增加的机械能，单位m。包括位能、动能、压力能。铭牌上标注额定扬程，实际扬程不一定等于额定扬程。铭牌上标注额定流量，实际流量不一定等于额定流量。泵的工作扬程取决于管路特性，表示为：静能头阻力损失能头工作扬程取决于吸排液面的压力差、高度差和管路阻力，与额定扬程无关。(★)ps:泵的吸入口处压力，pdr:吸入液面上的压力；pd:泵的排出口处压力，pdr:排出液面上的压力；(★)pdrvdvspdpspsrzd

zzszpdr-psr

hs

hdH4.转速(Revolution)：指泵轴每分钟的回转数，用n表示，r/min。5.功率和效率(Power,Efficiency)输出功率(有效功率)：液体得到的功率。输入功率(轴功率)：原动机传给泵轴的功率。效率：输出功率和输入功率之比。η=Pe/P(%)3.排压(DischargePressure)：泵的排出压力表示被送液体经过泵后所具有的总压力能。6.允许吸上真空度：泵工作时所允许的最大吸入真空度；是吸入性能好坏的重要标志，真空度过高会发生汽蚀，造成泵不能正常工作。水泵的允许吸上真空度常用水柱高度表示，称为允许吸上真空高度[Hs](m)。汽蚀：液体在一定温度下，局部压力下降至该温度下的临界压力（一般接近汽化压力）时，液体便产生气泡。在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了使过流部件，如叶轮，局部在巨大冲击的反复作用下，表面出现斑痕及裂纹，甚至呈海棉状逐渐脱落，还会产生噪声和振动，并导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。1.容积式泵：通过运动部件的位移使泵工作空间容积周期性地发生变化来吸排液体。泵的结构、原理、性能特点及管理要点：容积式泵分类：

根据运动部件运动方式的不同：分为往复泵和回转泵两类。往复泵有活塞泵和柱塞泵；回转泵有齿轮泵、螺杆泵、叶片泵和水环泵。2.叶轮式泵：依靠叶轮带动液体高速回转而把机械能传递给所输送的液体。离心泵轴流泵漩涡泵根据泵的叶轮和流道结构特点的不同3.喷射泵：通过喷射工作流体所产生的高速射流，吸引周围流体，进行动量交换，把动能传给输送的液体，再将动能转换为压力能，从而达到输送流体的目的。水喷射泵(Waterjetpump)蒸汽喷射泵(Steamjetpump)空气喷射泵(Jetairpump/Airinducer)根据所用工作流体的不同：(1)往复泵的结构和原理往复泵在活塞每一往复行程（曲轴每转）中吸排液体的次数，称为往复泵的作用数。有单作用泵、双作用泵、三作用泵（三个单作用泵缸）和双缸四作用泵等常用类型一、往复泵活塞1将泵缸2分隔成上、下两个空间，泵缸上腔通左边阀箱的小室，泵缸下腔通右边阀箱的小室。单缸活塞式往复泵的工作原理(双作用)1.活塞；2.泵缸；3.排出阀；4.吸入阀；5.排出阀；6.吸入阀当活塞向上运动时，泵缸下腔容积不断增大，压力降低，形成一定的真空度，与其相通的右边阀箱的小室也形成一定的真空度，使排出阀3关闭，吸入室中的液体（泵刚起动时为空气）在大气压力的作用下顶开吸入阀4进入泵缸下腔，即泵缸下腔吸入液体；与此同时，泵缸上腔的容积不断减小，压力升高，与其相通的左边阀箱的小室内压力也升高，使吸入阀6关闭，排出阀5打开，液体（泵刚起动时为空气）经排出管排出，即泵缸上腔排出液体。(2)往复泵的特点1.有较强的自吸能力。自吸能力，指泵靠自身即有抽出泵内及吸入管路中的空气，从而将液体从低于泵的地方吸入泵内的能力。2.流量取决于泵的转速、泵缸尺寸和作用数，与工作压力无关。3.排压P与泵的尺寸和转速无关，主要取决于泵的密封性能、承载能力和原动机功率等。上述几点是容积式泵共同特点。(2)往复泵的特点此外，往复泵还有自身特点：4.往复泵流量不均匀，排压波动较大（活塞运动速度近似为v=rωsinβ，r曲柄连杆长度、ω曲柄角速度、β曲柄转角，所以流量也近似按正弦曲线规律。原因：活塞运动速度不均匀。常采用多作用往复泵或设排出空气室）。5.转速不宜太快，多在200~300r/min之间（受泵阀工作性能的限制以及流体和运动部件惯性的影响，转速过高，泵阀迟滞造成的容积损失会增加，泵阀撞击更为严重，产生噪声和磨损等）。6.泵阀易磨损，对输送液体的洁净程度较敏感。7.结构复杂，易损件多。由于往复泵结构复杂，造价较高，维护管理不便，在船舶中的地位逐渐被离心泵所取代。但舱底水泵和油轮扫舱泵因容易吸入气体，需要较强的自吸能力，仍会采用往复泵。(1)齿轮泵的结构和原理外啮合齿轮泵工作原理二、齿轮泵(2)齿轮泵的特点(1)有一定自吸能力，但因齿轮泵排气时密封性差，不如往复泵；因内部摩擦面多，启动前必须保证泵内有油，防止干转磨损并可改善密封性能。(2)理论流量与压力无关，取决于由工作部件尺寸和转速；流量连续，但有脉动，齿数越少，流量脉动率越大。(3)额定排出压力与流量（转速、尺寸）无关，取决于轴承的承载能力、泵的强度、电机容量、密封性能；为了防止泵工作压力超过额定值，一般设安全阀。(4)结构简单，易损件少，可由电动机直接驱动,高速回转。(5)因摩擦面较多，故适用于排送具有润滑性的油类，不能输送水和其他无润滑性的流体。;应用：滑油泵、驳油泵、液压系统辅泵等。大型油轮的货油泵一般用离心式，如汽轮机离心式货油泵。(3)齿轮泵的管理要点(1)注意泵的转向,泵和电机对中良好;(2)不允许干转;(3)拆装时注意不要损坏轴封;(4)启动前排出阀开足,防止压力过高,电机过载

;(5)工作中,保证合适的油温和黏度;(6)防止空气进入;(7)保证泵端面间隙,不要随意更换不同材质的密封垫;(8)泵前滤器应定期清洗。（1）螺杆泵的结构和原理螺杆泵是船上常用的回转式容积泵，它利用螺杆的回转来吸排液体。（它是利用相互啮合的螺杆与衬套间容积的变化为流体增加能量，进而实现液体吸排）1-下接头；2-限位销；3-定子；4-转子；5-上接头三、螺杆泵各啮合螺杆之间以及螺杆与缸套间的间隙很小，在泵内形成多个彼此分隔的容腔转动时，下部容腔V增大，吸入液体，然后封闭。封闭容腔沿轴向推移，移到与排出腔相通时其容积减小，排出液体。新的吸入容腔又在吸入端形成。一个接一个的封闭容腔移动，随着螺杆的转动，液体就不断被吸入和排出。反转，吸排方向相反。（2）螺杆泵的特点螺杆泵具有容积式泵的共同性能特点。它有自吸能力，其理论流量取决于运动部件的尺寸和转速；所能产生的排出压力与运动部件的尺寸和转速无直接关系，主要受密封性能、结构强度和原动机功率的限制，应设安全阀。此外，螺杆泵还有以下优点：1.流量均匀，工作平稳，噪声和振动很轻。2.吸入性能好。3.流量范围大。4.三螺杆泵允许的工作压力高。5.对所送液体搅动少，水力损失很低。6.零部件少，重量和体积相对较小，磨损轻，维修工作很少，使用寿命长。在船上，三螺杆泵常用作主机的滑油泵、燃油泵和舵机液压泵。双螺杆泵除用作各种油泵外，也可用作压载泵、消防泵、卫生水泵和锅炉给水泵等。单螺杆泵多用作油水分离器的污水泵，焚烧炉的输送泵、渣油泵、污油泵。（1）离心泵的结构和原理离心泵用以产生吸排液体的主要部件是具有叶瓣的叶轮。当叶轮回转时，充满在叶轮中的液体被带动做高速旋转而获得离心力，从进口流向出口。四、离心泵单级蜗壳式离心泵1-叶轮(Impeller)2-叶片(Blade)3-泵壳(Shell)4-吸入接管(Inletconnection)5-扩压管(Diffuser)6-泵轴(Shaft)7-固定螺帽(Lockingnut)8-蜗室(Volutechamber)离心泵工作时，预先充满在泵中的液体受叶片2的推压，随叶轮1一起回转，产生离心力，从叶轮中心向四周甩出，于是在叶轮中心处形成低压，液体便在吸入液面气体压力的作用下，由吸入接管4吸进叶轮。从叶轮流出的液体，压力和速度都比进入叶轮时增大了许多，蜗壳将它们汇聚并平稳地导向扩压管5。扩压管流道截面逐渐增大，液体流速降低，大部分动能变为压力能，然后进入排出管。叶轮不停地回转，液体的吸排便连续地进行。离心泵在恒定的转速下，通过改变排出阀开度，测出泵在流量Q不同时对应的扬程H，轴功率P和必需的汽蚀余量Δhr，并算出泵在对应工况下的效率η，绘成以流量Q为横坐标的曲线，即为泵的定速特性曲线。（2）定速特性曲线（2）定速特性曲线该泵向压力水柜输送清水，压力水柜液面表压0.1MPa，吸排液面高度差20米，管路阻力损失10米，泵的轴功率大约在

kw。181.船用离心泵都采用后弯叶片，随着流量的增大，其工作扬程降低。离心泵产生的最大排压有限，故不必设安全阀。2.泵的轴功率随流量增大而增加。泵流量为零时，其轴功率最小，仅为额定功率的35%-50%，这时泵的扬程（亦称封闭扬程）也不是很高。离心泵关闭排出阀可降低电机启动电流，减小电网电压的波动。但封闭运行，泵会发热，封闭启动，但不允许长时间封闭运行。3.泵在额定工况附近工作时效率高。4.可通过排出阀开度调节流量，不可通过吸入阀改变流量。停泵步骤：离心泵停泵应先封闭出口阀，以防止回阀失灵致使出水管压力水倒灌进泵内，引起叶轮回转，形成泵损坏。将出口阀关小，也可降低负荷，可减少停泵对电网的冲击，然后再停止原动机，最后关闭吸入阀。后弯式、径向、前弯式叶轮主要原因：后弯的叶片与水的摩擦小，耗能低，能提高离心泵的工作效率。后弯式叶轮的特点是随扬程的增大，流量相应减少。（3）离心泵的特点：①流量连续均匀，工作平稳，流量容易调节；②转速高，结构简单紧凑，造价低；③能与高速原动机直接相连而无需减速机构；④对杂质不敏感，易损件少，能输送多种液体；⑤本身无自吸能力；⑦流量随工作扬程而变。⑥泵的扬程由转速和叶轮外径决定；不适合小流量、高扬程水泵(循环水泵、冷却水泵、凝水泵、给水泵、饮用水泵、卫生水泵、压载水泵、舱底水泵、消防水泵)；较大油船的货油泵(货油泵、主机滑油泵-特殊叶轮)大多使用离心泵；要求自吸的如压载泵、舱底水泵、油船扫舱泵等，也使用自吸式离心泵或加设抽气自吸装置。不用做油水分离器的供水泵（单螺杆泵）。（4）离心泵应用：喷嘴：将工作流体的压力能转变为动能。吸入室：流体进行动量交换，形成低压，将被引射流体吸入。混合室：使流体充分进行动量交换。扩压管：降低流速，增加压力；将动能转化为压力能。（1）喷射泵的结构和工作原理五、喷射泵当蒸汽经过喷嘴（渐缩阔喷嘴）喷出时，此时的蒸汽经过文丘里效应的作用（过流断面变小，流速增加），其流速将达到音速；随后蒸气流经过空气进口区域时，依据伯努利效应，气流流速越大压强越小，高速蒸汽射流将在吸入室附近造成一个低压区；低压会吸走空气并继续高速通过混合室，实现能量交换，并在扩压器中又通过减速增压，克服出口压力逐步排走。这就是蒸汽喷射泵抽真空的基本原理与过程。（2）喷射泵的特点(1)效率较低；(2)结构简单，体积小；(3)无运动部件，工作可靠，寿命长；(4)吸入性能好(自吸能力最强)。(5)可运送污浊液体。六、泵的自动切换现代自动化船舶机舱中的重要泵的自动控制：双泵冗余；组合起动屏：特点---集中馈电，集中管理多种控制形式：自动/手动、机旁/遥控PLC控制，网络通讯（现场总线）。需确保运行的可靠性第1章第107页泵的自动切换控制原理基本相同，以主滑油泵为例主滑油泵控制线路M1M2出口压力检测主机润滑系统滑油日用柜起动器电气故障机械故障起动器电气故障机械故障1#泵控制器2#泵控制器电源1电源2由起动器控制单元、继电-接触器电路和主电路组成滑油泵三种情况下备用泵将会自动切换起动：运行泵电动机过载（或起动失败）运行泵电动机突然失电运行泵出口压力下降，延时确认自动切换时产生声光报警一、空气压缩机空气压缩机（简称空压机）是产生压缩空气的机械。在以柴油机为主机的船舶上，压缩空气的用途主要有以下几方面：①主机启动与换向，主机的控制气源；②发电柴油机启动；③为气动辅机（如舷梯升降机、救生艇起落装置等）或其他需要气源的设备，如压力水柜、气笛、离心泵自吸装置、供油单元、分油机、自清滤器等供气；④检修工作中用来吹洗零部件、滤器、锅炉烟道等，驱动气动工具，如为甲板敲锈用的气锤提供空气；⑤驱动气动防火风闸和烟囱百叶窗，控制燃、滑油速闭阀的关闭动作等。第二节船舶机舱常见辅助机械的用途单位时间内排送的相当于第1级吸气状态的空气体积。(m3/s，m3/min，m3/h)公称排气量:空压机的排气量:分类额定排气压力(MPa)排气量(m3/min)低压0.2~1.0微型<1中压1.0~10小型1~10高压10~100中型10~100超高压>100大型>100容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式按工作原理分为：容积式和速度式速度式压缩机按结构分有：离心式和轴流式两种多级压缩与中间冷却船用空压机的排出压力较高，一般在2.5—3.0MPa之间；采用单机压缩，普通压缩机根本无法达到25—30的压缩比，必须采用多级压缩才能完成。采用两级压缩后，每一级的压比将不大于6。为提高空压机的经济性和输气量，通常都在级间中间冷却。船用水冷空压机多采用两级压缩；少数风冷的船用空压机采用三级压缩。两级压缩机的中间压力应按最省功原则来定，每级的最佳压比应该是总压比的平方根。实际应用时，由于后一级的余隙容积对输气系数的影响比较大，且冷却效果也不如前一级，因此后一级总是比前一级稍小。1-滤器2-低压级吸气阀3-低压级排气阀4-低压级安全阀5-中间冷却器6-高压级吸气阀7-高压级排气阀8-后冷却器9-高压级安全阀二级压缩空压机工作原理采用多级压缩和中间冷却的目的：1.降低排气温度，改善润滑条件；2.提高输气系数；3.节省压缩耗功；4.减小低压缸工作部件的作用力。一级压缩的理论循环是padfp，采用两级压缩，节省的压缩功为cbdec与opmno之差。压缩机的排气温度随压缩比的增加而升高，过高的排气温度会使润滑油黏度降低，还会引起积碳，加剧磨损，容易导致气阀故障，甚至引起爆炸。减小了余隙容积的影响，提高输气系数，吸气容积由单级压缩的pa增加为二级压缩的oa。活塞式空压机的自动控制船舶空压机多采用自动控制，只有在应急和检修试车时才用手动控制。（1）自动启停空压机的启停一般是由装在空气瓶上的压力继电器控制，通常设有两个压力继电器分别控制两台空压机，其接通和切断值之差称为幅差。例如一台2.5MPa起动，3.0MPa停车；另一台则2.4MPa起动，2.9MPa停车。当船舶在进、出港等用气量大的场合，有时一台空压机工作无法不足以维持气瓶压力在2.5MPa以上时，当空气瓶压力降至2.4MPa时，则另一台空压机自动起动投入工作。当压力上升至2.9MPa时，候补工作的空压机首先停车，而优先工作的空压机则要等到压力达到3.0MPa时才停车。压力继电器幅差过大会造成供气压力不足，幅差过小则会导致空压机起停频繁。空压机的自动控制不包括两压缩机的自动切换，一般应定期（每月）利用次序转换装置将两个压力继电器与其所控制的空压机的主、次关系互换。（2）自动卸荷和泄放空压机起动时通常将电机线路接成星形，延时3~10秒后再切换成三角形，可使起动电流减少为直接起动的1/3，能减轻电站的负荷波动。此外，还常用卸载电磁阀控制压缩空气使第一级吸气阀常开，或将各级冷却器的泄放电磁阀打开，实现卸载起动。停车时能先卸载后停车，以减少压缩机的振动和冲击。一般是通过定时器自动控制卸载电磁阀的启闭来实现的，也有用控制器，如PLC实现。有的自动控制空压机能定时（例如每2小时）将泄放电磁阀开启一小段时间，泄放油和水。（3）冷却水和滑油的自动供给空压机启动时供水电磁阀自动打开供水，停车时关闭。低压缸的滴油杯的供油由电磁阀控制，与压缩机工作同步，高压缸的润滑采用飞溅式。（4）自动保护和报警电机过载保护——常用热继电器实现，同时还兼有电源缺相保护作用。过电流保护——常用空气开关或过流继电器实现。滑油低压保护——压力润滑的空压机当滑油压力低于调定值时，油压继电器即断电停机。由于启动时滑油泵建立油压需一定时间，故有时间继电器使低油压保护延时动作。排气高温保护——国标规定空压机后冷却器出口应备有小型易熔塞或设报警装置，当空气温度超过121℃时，应发出报警（应急空压机除外）。有的机型代以冷却水高温保护，当冷却水温超过设定值时，温度继电器动作，使压缩机停机。SPERREHV2/200型空压机的工作系统主要包括空气系统、冷却系统和滑油系统。电气元件包括控制空压机启停的压力开关、滑油压力开关、排气温度开关、卸载/放残电磁阀、冷却水电磁阀、冷却水流量开关。空气系统：在中间冷却器后方设有气液分离器，将空气中的滑油和水分（残液）分离出一部分，向下流至低压级放残阀。该阀为浮球式自动阀，液位升高开启时，残液在空气压力的驱动下泄放。在后冷却器后方设置一个旋风式气液分离器，被分离出的残液经高压级放残电磁阀12的控制泄放。在空压机起动和停车时，电磁阀12打开（会产生很大的气流声），这使得排气压力为大气压力，压缩机所需功率很小，称为空压机的卸载。在压缩空气出口，设置止回阀7以防止空压机停车时管路中的空气倒流。冷却系统：由船上的低温淡水系统提供。空压机工作时冷却水电磁阀11开启，冷却水依次流经后冷却器、缸套、中间冷却器和缸头。如果冷却水量不足，则冷却水流量开关13控制压缩机停车。冷却水温度可通过温度计5观察。滑油系统：采用压力式润滑，机带滑油泵从曲柄箱吸入滑油，提高滑油压力后，经滤器将滑油送至主轴承、连杆轴承和活塞等处进行润滑。滑油系统装设滑油压力开关2以保证足够的滑油压力。二、离心式分油机1.分油机基本工作原理和种类船舶柴油机所用的燃油在使用前必须经过净化处理，除去其中的水分和杂质。而柴油机润滑系统在使用过程中应循环净化，除去其润滑过程中产生和进入的各种杂质。油料净化中的核心环节是离心分离，最主要设备就是离心式分油机。分油机的作用：除去燃油或滑油中的水分和杂质。分油机的工作原理：A.利用油、水分、机械杂质不同的密度差B.污油进入分油机作高速旋转，产生离心力；密度不同，产生离心力不同C.机械杂质甩在最外围（定期排渣），其次是水（被引出），靠里是油。重力分离和离心分离的对比燃油在沉淀柜静置，依靠本身的重力沉淀，则纯油浮在最上层，水分在油下面，机械杂质则在沉淀柜的底层。但需要时间长，分离效果不好。高速旋转的分离筒中离心力可比重力大几千倍，可缩短净化时间，提高净化效果。分离筒：由立轴带动高速旋转（一般转速高于6000r/min）分类：1）分水机（purifier）：分离油中的水分及部分杂质。盘架上有分配孔，有比重环、出水口、出油口。2）分杂机（clarifier）：只能分离杂质（无分水功能）。盘架无孔，无比重环、出水口，只有出油口。分油机根据用途分为两种，一种叫做分水机，主要用来分离两种密度不同的液体（也能分离出大颗粒的杂质）；另一种叫做分杂机，主要用来分离液体中的固体杂质。分水机→分杂机：a.盘架→无分配孔盘架;b.将出水通道封死(分水机颈盖和比重环→分杂机颈盖和厚颈盖)便可。这两种分油机在结构上的区别仅仅在于分离筒中的几个部件，只要更换这些部件，即可互换使用。水封水：分油前应将一部分水经进油口注入分离筒，直至从出水口有水流出为止，使之在筒内外周形成水封区。这时引入的水叫水封水。然后使待净化的油→进油泵→进油口→分离筒→流向下部→盘架的分配孔→分离盘间。被分离盘分成若干层的油随分离筒一起高速转动，这时分离筒内的燃油就会按油、水、杂质的不同密度分隔成三层。由于外周已形成一圈水封，故能防止油从出口跑掉。分杂机没有出水口，使用时也不必引入水封水建立水封。分水机油中分出的水：置换原来的水封水，使之经顶盖和分离筒盖、重力环间的环形空间，由排水向心泵16经出水管7排出。油中分出的机械杂质：将穿过水封区被甩出聚在分离筒内璧上，定期自动或手动由排渣孔11排出;净油：则连续地经过盘架和顶盖间的环形通道，由排油向心泵排出。油水分界面：在分离筒内油水因密度不同而分层必然形成油水分界的面（动态平衡面，水侧压力大于油侧压力，分界面内移；反之外移）。油水分界面为圆柱面。分界面以内：为油空间分界面以外：为水和杂质。油水分界面的位置直接影响燃油的分离质量最佳位置：分离盘的外边缘，从而使燃油能利用分离通道的全部长度，达到最有效的分离目的。密度减小、粘度降低、流量减少、温度升高分界面内移密度增加、粘度增加、流量增大、温度降低分界面外移油水分界面的位置由重力环的内径确定。内径增大，油水分界面外移，反之内移。选择重力环的原则：在不破坏水封的前提下应尽量选用内径大的重力环。燃油密度越大，选用重力环的内径越小。D1——出油口直径（mm）；D2——出水口直径，同时是重力环的内径，可选；D3——油水分界面的直径；E——分离状态下水的密度与油的密度的比值。重力环影响（1）内径减小，则油水分界面内移：被油携带的若干水滴和细小杂质将分离不出，降低分离效果。（2）内径加大，则油水分界面外移：有可能破坏水封，造成出水口跑油。若直接用重油分油机分轻油会造成？分离效果差分杂盘式分油机由分杂盘8代替比重环。在分离筒后的排水管路上安装排水电磁阀，其与分离筒内的水空间相通，被分离出的水分可直接通过排水电磁阀排出，由分油机的控制器控制动作。在分油机净油出口装设水分传感器，连续检测净油中水的含量，检测值被送到控制器中。随着被分离油中水分的不断被分离出并聚集在分离筒外围，油水分界面逐渐向中心移动，少量的水珠会随净油排出。水分传感器检测净油中水分浓度的变化，当检测到净油中水含量变化超过设定值时，由控制器发信号到排水阀，在不停止分油机的情况下，短时间打开排水阀，执行排水操作，排出分离筒内部水分。两种分油机（有比重环和无比重环）被分离出并聚集在分离筒外围的水分，在排渣期间，随着分油机的排渣操作同杂质一起被排出分离筒。分油机为了进行排渣，在分离筒的下部安装可上下移动的滑动底盘，如图

(b)中15所示，当滑动底盘工作在上位时，排渣孔被关闭；当滑动底盘工作在下位时，排渣孔被打开，分油机进行排渣。根据排渣孔被打开的持续时间不同，分油机每次排渣的程度也不同，可将自清排渣分油机的排渣方式分为全部排渣和部分排渣两类；全排渣：每次排渣时将分离筒内液体全部排空的排渣方式。排渣时，损失油和水，排渣前要停止分油，供置换水，缩短有效分油时间。部分排渣：仅排出分离筒部分液体的排渣方式。排渣时不用停油和供置换水，使分油机既能连续地分油又不损失燃油。根据排渣孔被打开实现方式的不同，可将分油机排渣分为自动排渣方式和手动排渣方式分油机两种。自动排渣式分油机有两种排渣控制方式：定时式自动排渣和触发式自动排渣。定时式自动排渣是分油机常用的一种排渣控制方法，可根据不同的油品设定不同的排渣周期。一般来说滑油分油机的排渣时间间隔较长，燃油分油机的排渣时间间隔较短。触发式自动排渣分油机是在定时式自动排渣基础上发展起来的。一般以净油中水含量的变化率为触发对象，当净油中水含量的变化率超过某一设定值时，触发排渣操作。2.分油机的运行管理：加热温度和分油量的确定燃油或滑油在分离前，要经分油机加热器进行加热，降低粘度，扩大杂质、水与油的密度差，以提高分离效果。油温不能太高，以免水分蒸发，破坏油水分界面，造成跑油。加热温度取决于油的品质和水的沸点。分油机的分油量越小，分离效果越好。但对于燃油而言，分油量必须满足主机的耗油量，不能追求过小的分油量。一般说来，油的黏度越大，质量越差，加热温度应适当增高，分油量也应酌情减少。分油机分离燃油时的分油量一般选择额定分油量的1/2。分离滑油时的最佳分油量一般选择额定分油量的1/3选择最佳的工作方式工作方式：单机工作.并联工作和串联工作。（1）单机工作：用一台分水机处理全部流量。（2）并联工作：两台分水机并联工作，各处理总流量的50%。（3）串联工作：两台分油机串联，前一台为分水机，后一台为分杂机，每台都要处理全部流量。这种方式效果最好，即使分水机油水分界面太靠内（前级油中含水量多），分离效果差些，因后级还有分杂机，仍能保持较好的分离效果。全自动分油机:启动顺序:供油泵,加热器和分油机。

停止顺序:与启动顺序相反，且一定等油温下降后才能停止供油泵。EPC-50分油机自动控制系统密封水/补偿水SV16：托起活动底盘，关闭排渣口开启水SV15：开启排渣口置换水SV10201-燃油进口209-回油口220-净油出口221,222-排渣口401-蒸汽进口402-凝水出口371-淡水进口501-压缩空气进口PI-压力表PT-压力传感器TT-温度传感器MT-水浓度监测器ST-转速传感器SV-电磁阀S型分油机，水分传感器不断检测净油含水量，判断油水分离界面状态，水分超标，进行一次排水，最多可连续排水5次；在打开超过该次数后，水分含量仍高，则进行一次排渣。在设定的分油时间（排渣间隔时间）到后，控制置换水配合排渣口打开对分离筒进行冲洗和排渣。分油机在分油过程中,密封水会有所消耗,如不定时补充,造成活动底盘打开排渣口,即出现跑油现象。EPC-50控制系统会控制补偿水阀SV16每隔几分钟打开1秒,以达到对密封水的补偿作用。一、输入信号1）水分传感器MT50EPC−50每6s检测一次这个信号，并决定是排渣或排水。2）待分油压力传感器PT1装在燃油加热器出口，待分油控制阀V1的前端用于检测循环输送泵的出口压力是否建立，是否可以进行后续的分油操作判断加热器是否有油，是否可以进行加热控制传感器采用扩散硅（输出4-20mA）控制器可根据其测量值判断是否有断流（过低压力）或管路堵塞（压力过高）3）待分油温度传感器TT1、TT2一个是送至EPC-50的燃油温控系统的PI调节器，控制最佳分离效果所要求的燃油温度值二个是送至EPC-50，有数字显示窗显示，同时检测待分油温度是否超过上下限，当报警时实现报警和保护控制4）净油出口压力传感器PT4

装在分油机净油出口，检测出口背压5）排水压力传感器PT5装在分油机排水出口，检测出口背压出现超限时，可以判断分离盘是否到位6）分油机转速传感器ST磁脉冲检测原理，当有下列情况发生，分油会自动停止并发出报警：转速超高限转速低于下限信号异常分油机启动后，在预定时间内没有达到预定转速范围在启动过程中检测加速是否正常，运转过程中检测转速是否在正常范围内，在排渣过程中，检测速度降（可设置，如300r/min），作为排渣反馈信号送给EPC-50。启动时分油机电动机的电流变化：由大变为正常；排渣时，电动机的电流变化：先变大，后恢复正常二、输出信号1）工作水阀组SV16控制补偿水/密封水，在排渣口密封期间，断续通电SV15控制开启水（开启水），与待分油共用同一个进口，打开排渣口SV10置换水，排渣前打开，防止将净油排出2）气动控制阀组SV1为进油电磁阀，控制V1（气动三通阀，控制进油，以及启动或排渣期间燃油返回沉淀柜），通电V1打开SV4净油电磁阀，控制V4，通电V4关闭SV4排水电磁阀，控制V5，通电V5打开3）温度控制输出根据蒸汽加热、电加热、热油加热方式来输出相应的控制信号蒸汽加热、热油加热方式时，EPC-50通过伺服机构控制加热介质阀门的开度来调节加热电加热方式，需要配套相应的电单元，实现温度控制4）报警及继电器控制输出包括循环泵电机的启停控制分油机电机的启停控制远程状态显示报警用的触点等

面板按钮OP待分油加热器按钮程序起动／停止按钮须按复位按钮才能撤消故障信号手动排渣按钮报警复位按钮面板激活指示三、船用辅锅炉1.锅炉的作用(★★)蒸汽轮机动力装置船设主锅炉：产生过热蒸汽驱动主汽轮机。柴油机动力装置船设辅锅炉：产生饱和蒸汽驱动蒸汽辅机、加热燃油、滑油、空调