船舶柴油機動力裝置課件

14三月2024船舶柴油機動力裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering第二章船舶柴油機動力裝置[2]1.熱機(ThermalEngine)：(★★)利用熱能的發(fā)動機稱為熱機。熱機的基本工作原理是：將燃料燃燒所獲得的熱能轉(zhuǎn)變成機械能。熱機內(nèi)燃機(Internalcombustionengine)外燃機(Externalcombustionengine)汽油機(Gasolineengine)柴油機(Dieselengine)蒸汽機(Steamengine)蒸汽輪機(Steamturbineengine)燃?xì)廨啓C(Gasturbineengine)一、概述輪機概論IntroductiontoMarineEngineering第二章船舶柴油機動力裝置[3]2.內(nèi)燃機(Internalcombustionengine)：(★★)燃料在發(fā)動機的內(nèi)部燃燒，并直接利用燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)馀蛎涀鞴Φ臋C械。3.柴油機(Dieselengine)：(★★)采用柴油作燃料的壓燃式內(nèi)燃機。燃料化學(xué)能

熱能熱能

機械能內(nèi)燃機外燃機機內(nèi)機外機內(nèi)機內(nèi)按工作原理，柴油機分為四沖程(4-stroke)柴油機和二沖程(2-stroke)柴油機。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[4]1.柴油機的基本工作過程第二章船舶柴油機動力裝置二、四沖程柴油機的工作原理(★★★★)進氣、壓縮、燃燒、膨脹、排氣五個過程。這五個過程既為柴油機的一個基本工作循環(huán)。四沖程柴油機是指柴油機的一個基本工作循環(huán)是由四個沖程完成。2.基本結(jié)構(gòu)活塞頂部在氣缸中運動達(dá)到的氣缸最上位置稱為上止點(TDC)。活塞運動達(dá)到的氣缸最下位置稱為下止點(BDC)?；钊麖纳现裹c運動到下止點，或從下止點運動到上止點稱為一個沖程(Stroke)。S=2RS:沖程，R：曲柄半徑★★★★輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[5]3.工作原理(★★★★★)第二章船舶柴油機動力裝置(1)進氣沖程(Inletstroke)：活塞從上止點下行，進氣閥打開，排氣閥關(guān)閉，新鮮空氣進入氣缸。進氣閥在上止點前打開，下止點后關(guān)閉，進氣持續(xù)220-250

曲軸轉(zhuǎn)角。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[6]第二章船舶柴油機動力裝置(2)壓縮沖程(Compressionstroke)：活塞從上止點上行，進氣閥關(guān)閉，排氣閥關(guān)閉。氣缸內(nèi)空氣被壓縮，壓力3-6MPa，溫度600-700C。壓縮后期噴油器噴油，燃油與空氣混合、加熱、自行發(fā)火燃燒。壓縮過程持續(xù)140-160

曲軸轉(zhuǎn)角。3.工作原理(★★★★★)輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[7]第二章船舶柴油機動力裝置(3)膨脹沖程(Expansionstroke)：燃油猛烈燃燒，氣缸內(nèi)燃?xì)鈮毫?-8MPa，溫度1400-1800C。高溫高壓的燃?xì)馀蛎浲苿踊钊滦凶龉?。膨脹過程在排氣閥開啟時結(jié)束。該行程持續(xù)120-140曲軸轉(zhuǎn)角。3.工作原理(★★★★★)輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[8]第二章船舶柴油機動力裝置(4)排氣沖程(Exhauststroke)：進氣閥關(guān)閉，排氣閥打開。圖中5-下止點，活塞下行，廢氣靠壓差排出。活塞自下止點上行，廢氣被活塞排出氣缸。排氣閥在上止點后關(guān)閉。該行程持續(xù)230-260曲軸轉(zhuǎn)角。3.工作原理(★★★★★)輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[9]第二章船舶柴油機動力裝置四沖程柴油機：一個工作循環(huán)，曲柄兩轉(zhuǎn)，四個沖程。4-sengine:1cycle,2crankrevolutions,4strokes.3.工作原理(★★★★★)輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[10]第二章船舶柴油機動力裝置氣閥正時圓圖正時(Timing)：(★★)進排氣閥在上、下止點前后的啟閉時刻叫做氣閥正時，用曲柄轉(zhuǎn)角表示氣閥正時的圓圖叫做氣閥正時圓圖。進、排氣閥開啟大于180曲柄轉(zhuǎn)角。進氣閥：上止點前打開，下止點后關(guān)閉。氣閥重疊角(Angleofvalveoverlap)：進氣閥和排氣閥在上止點前后的一段時間內(nèi)是同時開啟的，這個同時開啟的曲柄轉(zhuǎn)角稱為氣閥重疊角。4.氣閥正時排氣閥：下止點前打開，上止點后關(guān)閉。目的：充分進新氣。目的：少耗功，充分排廢氣。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[11]三、二沖程柴油機工作原理第二章船舶柴油機動力裝置二沖程柴油機把一個工作循環(huán)的五個過程在兩個沖程內(nèi)完成。需設(shè)掃氣泵或鼓風(fēng)機提高進氣壓力。1.換氣—壓縮沖程2.膨脹—換氣沖程輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[12]四、二沖程柴油機的換氣第二章船舶柴油機動力裝置1.換氣過程的特點(1)換氣過程只占沖程的一部分，不大于130-150

曲柄轉(zhuǎn)角。(2)新鮮空氣和廢氣摻混，使部分新鮮空氣隨廢氣排出。(3)進氣沒有自吸能力，要靠掃氣泵或輔助鼓風(fēng)機。2.換氣過程I：自由排氣。Ⅱ：強制排氣和掃氣。Ⅲ：過后排氣。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[13]3.基本換氣形式第二章船舶柴油機動力裝置換氣過程：(★★)以新鮮空氣驅(qū)趕并置換廢氣的過程。橫流掃氣(Cross/transversescavenging)

直流掃氣(Uniflowscavenging)

輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[14]五、柴油機的增壓第二章船舶柴油機動力裝置1.增壓的基本概念增壓：(★★)就是提高柴油機氣缸進氣空氣的壓力，使空氣密度增加，從而增加進入氣缸的空氣量。進氣量的增加就可以相應(yīng)增加噴入氣缸的燃油量，也就使得在氣缸結(jié)構(gòu)尺寸、轉(zhuǎn)速等條件不變的情況下，提高柴油機功率。2.增壓的三種形式(1)機械增壓：直接用柴油機驅(qū)動。(2)廢氣增壓：(★★★)利用柴油機排出的廢氣驅(qū)動渦輪機，由渦輪機帶動壓氣機再增壓?？梢曰厥詹糠謴U氣能量，提高經(jīng)濟性。(3)復(fù)合增壓：是上兩種方式的結(jié)合。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[15]2.廢氣渦輪增壓的基本形式第二章船舶柴油機動力裝置定壓渦輪增壓：進入渦輪增壓器的廢氣壓力基本穩(wěn)定。氣缸的排氣管連接到排氣總管，渦輪則裝在排氣總管之后。Cylinder

Turbocharger

Exhaustmain

渦輪工作穩(wěn)定、效率高。需設(shè)輔助鼓風(fēng)機/泵(Auxiliaryblower)，低負(fù)荷或剛起動時(進出港、狹窄航道、江河)起動。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[16]第二章船舶柴油機動力裝置脈沖增壓：氣缸排氣經(jīng)過直接與一個或幾個廢氣渦輪相連。充分利用定壓能和脈沖能?？刹辉O(shè)輔助鼓風(fēng)機/泵。Cylinder

Turbocharger

輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[17]3.增壓器的喘振第二章船舶柴油機動力裝置(1)喘振現(xiàn)象(Surgeofturbocharger)(★★★)當(dāng)壓器的壓氣機在工作時，由于工況的偏離造成氣流產(chǎn)生強烈脈動，并有氣體倒流，從而引起壓氣機工作不穩(wěn)定，導(dǎo)致壓氣機振動，并發(fā)出異常聲響的現(xiàn)象。(2)喘振原因(★★★)根本上是由于壓氣機的實際流量小于該轉(zhuǎn)速下引起喘振的限制流量，造成氣流與葉片的強烈撞擊與脫離。①氣流通道堵塞。②增壓器和柴油機的運行失配。***該項下頁詳述***③環(huán)境溫度變化。④各缸負(fù)荷嚴(yán)重不均。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[18]第二章船舶柴油機動力裝置②增壓器和柴油機的運行失配。***接上頁***Theendofsection1

■船舶滿載、頂風(fēng)、污底時阻力增加，主機負(fù)荷加大，柴油機在低轉(zhuǎn)速高負(fù)荷下運行易喘振，可降低油門消除。

■在風(fēng)浪天氣發(fā)生飛車時，并聯(lián)和串聯(lián)增壓系統(tǒng)會發(fā)生喘振。單獨增壓系統(tǒng)，螺旋槳入水時也會喘振。

■操作不當(dāng)，會造成柴油機和增壓器的暫時失配而發(fā)生喘振。如高速下停車、主機急速降速、加速過快時易喘振。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[19]第二節(jié)柴油機的主要類型和結(jié)構(gòu)實例Section2Typesandexamplesofdieselengine第二章船舶柴油機動力裝置一、柴油機的主要類型1.筒狀活塞和十字頭式柴油機2.高速、中速和低速柴油機高速機：n>1000r/min中速機：300

n<1000r/min低速機：n<300r/min筒狀活塞式十字頭式輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[20]第二章船舶柴油機動力裝置船用柴油機主要品牌MANB&W蘇爾壽瓦錫蘭卡特彼勒YANMAR三菱重工輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[21]第三節(jié)柴油機的工作系統(tǒng)Section3Workingsystemsofdieselengine第二章船舶柴油機動力裝置一、柴油機的冷卻系統(tǒng)(Coolingsystem)按冷卻介質(zhì)分類風(fēng)冷(Aircooled)油冷(Oilcooled)水冷(Watercooled)按工作特點分類開式(Opentype)閉式(Closedtype)中央冷卻(Centralcooling)輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[22]第二章船舶柴油機動力裝置1.海水冷卻系統(tǒng)直接、開式?？绽淦鳌⒒?、淡水等。主機海水冷卻系統(tǒng)輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[23]第二章船舶柴油機動力裝置3.淡水冷卻系統(tǒng)間接、閉式。氣缸、氣缸蓋、活塞；增壓器和噴油器。主機淡水冷卻系統(tǒng)膨脹水柜(Expansiontank):(★★)①使冷卻系統(tǒng)中的淡水受熱后有膨脹余地；②向系統(tǒng)補水；③使冷卻水泵有正吸高保證吸入；④排出系統(tǒng)空氣；⑤投放化學(xué)藥劑對冷卻水進行處理。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[24]第二章船舶柴油機動力裝置3.中央冷卻系統(tǒng)兩個單獨的淡水系統(tǒng)：B＆WMC/MCE型柴油機中央冷卻系統(tǒng)①高溫淡水：柴油機；②低溫淡水：冷卻器。優(yōu)點：減少容易腐蝕和贓污的海水管路并且冷卻水溫不受環(huán)境影響。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[25]第二章船舶柴油機動力裝置板式冷卻器(Platetypecooler)冷卻單元板工作原理輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[26]第二章船舶柴油機動力裝置二、柴油機的潤滑系統(tǒng)(Lubricationsystem)1.潤滑油(Lubeoil,L.O.)的作用潤滑、冷卻、清潔、密封、防腐蝕、降低噪音。2.柴油機軸承潤滑主軸承、連桿大端軸承、十字頭軸承、增壓器軸承。如果將曲軸箱的底部空間作為滑油循環(huán)柜使用，則可省去滑油循環(huán)柜，稱為濕式曲軸箱，而另設(shè)滑油循環(huán)柜的曲軸箱稱為干式曲軸箱。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[27]第二章船舶柴油機動力裝置大型低速柴油機的潤滑系統(tǒng)輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[28]第二章船舶柴油機動力裝置2.柴油機氣缸潤滑(1)飛濺潤滑：靠從連桿大端甩出并飛濺到氣缸壁上的潤滑油潤滑氣缸。用于筒狀活塞柴油機。氣缸油和軸承油相同。(2)注油潤滑：采用氣缸注油器和注油接頭，將氣缸油通過氣缸壁上均布的注油孔噴注到氣缸表面進行潤滑。用于十字頭式柴油機的氣缸潤滑和某些筒狀活塞柴油機的輔助潤滑。氣缸油軸承油使用不同的潤滑系統(tǒng)。油量可控制，滑油不用收回。氣缸注油器注油接頭注油孔輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[29]第二章船舶柴油機動力裝置3.曲軸箱滑油的凈化為了保持潤滑油的質(zhì)量，除設(shè)濾器外，還要設(shè)滑油分油機連續(xù)對潤滑油進行凈化處理。小型柴油機，不單獨設(shè)凈化系統(tǒng)，滑油變質(zhì)后全部更換。有的發(fā)電柴油機，利用主機滑油分離的間隙進行滑油分離處理以提高滑油的利用率。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[30]第二章船舶柴油機動力裝置三、柴油機的燃油系統(tǒng)(Fueloilsystem)燃油：輕柴油、重柴油、低質(zhì)燃料油。燃油系統(tǒng)包括：燃油的加裝、儲存、駁運、凈化、加熱。加油通過甲板兩舷的國際標(biāo)準(zhǔn)加油法蘭加入油艙。1.燃油的供給、凈化和霧化系統(tǒng)1重油艙；2駁運泵；3粗濾器；4重油沉淀柜；5重油分油機；6分油機加熱器；7重油日用柜；8集油柜；9粗濾器；10燃油供給泵；11霧化加熱器；12細(xì)濾器；13主機噴油泵；14輕油日用柜；15輕重油轉(zhuǎn)換閥輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[31]第二章船舶柴油機動力裝置2.燃油系統(tǒng)的維護管理(1)輪機長與船長協(xié)商后向公司提出加油申請。(2)加油艙和加油量，輪機長與大副商量以滿足吃水要求。(3)主機在正常航行時使用重油，機動航行時使用輕柴油。需要在離港和進港時更換燃油。一般在進港機動航行前1小時和離港正常航行后進行換油操作。Theendofsection3輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[32]第四節(jié)柴油機的操縱系統(tǒng)Section4Manoeuvringsystemofdieselengine第二章船舶柴油機動力裝置操縱系統(tǒng)(Manoeuvringsystem)：(★★)把柴油機起動、換向和調(diào)速結(jié)合起來統(tǒng)一控制的系統(tǒng)。一、柴油機的起動裝置(Startingdevice)1.起動裝置的目的是使靜止的柴油機借助外力轉(zhuǎn)動起來，以便獲得第一個工作循環(huán)的條件，最終使柴油機自行運轉(zhuǎn)。柴油機起動：(★★)柴油機在外力作用下進行進氣、壓縮、噴油，直至燃油發(fā)火燃燒膨脹作功而自行運轉(zhuǎn)的過程。起動轉(zhuǎn)速：柴油機起動所要求的最低轉(zhuǎn)速。起動方式：人力起動、電動起動、壓縮空氣起動等。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[33]第二章船舶柴油機動力裝置2.壓縮空氣起動裝置的基本組成和工作原理壓縮空氣起動：將壓縮空氣(2.5-3.0MPa)按照柴油機的發(fā)火順序在膨脹沖程時引入氣缸，推動活塞，使柴油機達(dá)到起動轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)自行發(fā)火工作。主要包括：空氣壓縮機、起動空氣瓶、主起動閥、空氣分配器、氣缸起動閥和起動控制閥等。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[34]第二章船舶柴油機動力裝置3.對壓縮空氣啟動系統(tǒng)的要求(1)空氣瓶(Airreservior/bottle)：用于啟動主機的空氣瓶至少要有2個。其總?cè)萘吭诓谎a充空氣的情況下，對可換向的主機連續(xù)啟動12次，對不能換向的主機能連續(xù)啟動6次。(2)空壓機(Aircompressor)：用于啟動主機的空氣壓縮機至少應(yīng)有2臺。其總的充氣能力應(yīng)能在1小時以內(nèi)，將空氣瓶從大氣壓力充至空氣瓶使用的上限壓力。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[35]第二章船舶柴油機動力裝置4.使用壓縮空氣啟動主機時應(yīng)注意的問題(1)雖然空氣瓶、空壓機滿足要求，但在一定時間范圍內(nèi)其總的空氣量還有限的。(2)不同的柴油機以及處于不同狀態(tài)的柴油機對最低啟動壓力的要求不同。(3)在使用氣動工具和用壓縮空氣做清掃時，消耗空氣量很大。在機動航行時不應(yīng)該使用，以免影響主機的機動性能。(4)操縱主機時除了應(yīng)避免盲目地隨意頻繁起、停主機外，同時應(yīng)提高操縱水平，保持主機良好狀態(tài)和機動性能。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[36]第二章船舶柴油機動力裝置二、柴油機的換向裝置1.換向原理和方法定距槳：改變旋轉(zhuǎn)方向變距槳：改變螺距角柴油機轉(zhuǎn)向軸系換向裝置換向方法為改變柴油機轉(zhuǎn)向設(shè)置的改變各凸輪(Cam)相對曲軸位置的機構(gòu)稱為換向機構(gòu)。四沖程柴油機：空氣分配器凸輪噴油泵凸輪進、排氣閥凸輪二沖程柴油機：彎流掃氣空氣分配器凸輪噴油泵凸輪直流掃氣空氣分配器凸輪噴油泵凸輪排氣凸輪輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[37]第二章船舶柴油機動力裝置2.換向裝置(1)雙凸輪換向2套凸輪(1套正車，1套倒車)，換向時軸向移動凸輪軸。(2)單凸輪換向每個需要換向的設(shè)備設(shè)1個凸輪，具有對稱輪廓。換向時將凸輪軸相對曲軸轉(zhuǎn)過一定角度。雙凸輪的換向裝置一般線型單凸輪換向原理輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[38]第二章船舶柴油機動力裝置2.換向裝置MANB&W公司的無差動換向裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[39]第二章船舶柴油機動力裝置三、柴油機的調(diào)速裝置1.柴油機調(diào)速的基本概念柴油機的不同轉(zhuǎn)速通過改變循環(huán)噴油量實現(xiàn)。改變油量調(diào)節(jié)機構(gòu)，使柴油機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)稱為柴油機調(diào)速(★★★)。為此而設(shè)的根據(jù)柴油機負(fù)荷變化自動調(diào)節(jié)供油量的調(diào)速裝置，稱為調(diào)速器(★★★)。

(1)主機：裝設(shè)全制式調(diào)速器，以保證柴油機在設(shè)定轉(zhuǎn)速穩(wěn)定工作。(2)發(fā)電柴油機：裝設(shè)定速調(diào)速器，負(fù)荷變化時能保證恒定的轉(zhuǎn)速，以保證發(fā)電機的電壓和頻率。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[40]第二章船舶柴油機動力裝置2.調(diào)速器(1)調(diào)速器種類極限調(diào)速器：最高轉(zhuǎn)速不超過某一規(guī)定值。定速調(diào)速器：在預(yù)定轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。雙制式調(diào)速器：維持最低轉(zhuǎn)速并可限制最高轉(zhuǎn)速。全制式調(diào)速器：最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速到最高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，均能保持任一設(shè)定轉(zhuǎn)速。機械式液壓式電子式輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[41]第二章船舶柴油機動力裝置(2)調(diào)速器原理機械調(diào)速器原理簡圖輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[42]第二章船舶柴油機動力裝置四、柴油機的操縱系統(tǒng)1.對操縱系統(tǒng)的要求(1)能迅速而準(zhǔn)確地執(zhí)行起動、換向、變速和超速保護等動作，并滿足船舶規(guī)范的相應(yīng)要求。(2)有必要的連鎖裝置，以免誤操作和事故。(3)有必要的監(jiān)視儀表和安全與報警裝置。(4)操縱系統(tǒng)中的零部件必須靈活可靠，不易損壞。(5)操作、調(diào)節(jié)方便，維護簡單。(6)便于實現(xiàn)遙控和自動控制。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[43]第二章船舶柴油機動力裝置2.操縱系統(tǒng)的類型(1)按操縱部位和操縱方式分類(★★★★)機旁手動操縱(Localcontrol)：機旁操縱臺機艙集控室控制(ECRcontrol)：機艙控制室駕駛室控制(BRcontrol)：駕駛室控制臺優(yōu)先級：機旁>集控室>駕駛室遙控輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[44]第二章船舶柴油機動力裝置(2)按操縱系統(tǒng)使用的能源和工質(zhì)分類電動式、氣動式、液力式、混合式、微型計算機。(3)操縱系統(tǒng)的功能基本功能：起動、換向、調(diào)速和停車。遙控系統(tǒng)輔助功能：重復(fù)起動、慢轉(zhuǎn)起動、負(fù)荷程序、應(yīng)急停車、自動避開臨界轉(zhuǎn)速、故障自動減速或停車、緊急倒車。連鎖功能：車鐘連鎖盤車機連鎖換向連鎖運轉(zhuǎn)方向連鎖安全保護：曲軸超速主機滑油壓力過低增壓器滑油壓力過低推力軸承溫度過高曲柄箱油霧濃度過高Theendofsection4輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[45]第五節(jié)柴油機的運轉(zhuǎn)特性Section5Runningcharacteristicsofdieselengine第二章船舶柴油機動力裝置一、柴油機的工況柴油機在各種不同運轉(zhuǎn)條件下的工作狀況(功率和轉(zhuǎn)速)稱為柴油機的工況(Workingcondition)。(★★★)發(fā)電機工況螺旋槳工況其他工況輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[46]第二章船舶柴油機動力裝置1.發(fā)電機工況（曲線1）轉(zhuǎn)速：恒定。123B4b0nmaxnminNe功率：0-Max。電力傳動的主機和發(fā)電副機。2.螺旋槳工況（曲線2）轉(zhuǎn)速：變化功率：變化Ne=cn33.其他工況（曲線3）

轉(zhuǎn)速：被驅(qū)動設(shè)備所需速度決定。功率：運行中的阻力決定。直接驅(qū)動螺旋槳的主機，可能的工況可用陰影線區(qū)域來表示。此類工況常稱為面工況。(★★★★)輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[47]第二章船舶柴油機動力裝置二、柴油機特性的分類柴油機的主要性能指標(biāo)和工作參數(shù)隨運轉(zhuǎn)工況變化的規(guī)律稱為柴油機的特性。(★★★★)將此種變化規(guī)律在坐標(biāo)上用曲線的形式表示出來,這種曲線稱為柴油機的特性曲線。1.速度特性將噴油泵的油量調(diào)節(jié)桿固定，然后改變柴油機的外負(fù)荷以改變轉(zhuǎn)速，使柴油機在最高允許轉(zhuǎn)速和最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速之間各不同的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，并測得各轉(zhuǎn)速下的功率Ne、扭矩Me（或平均有效壓力Pe）、有效耗油率ge和排氣溫度Tr等。由此將得出的這些參數(shù)隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系繪成曲線即可得到柴油機的速度特性曲線。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[48]第二章船舶柴油機動力裝置1.速度特性標(biāo)定供油量：全負(fù)荷特性2柴油機的速度特性供油量<標(biāo)定量：部分負(fù)荷特性3-5供油量達(dá)到極限：超負(fù)荷速度特性12.推進特性(1)螺旋槳特性推力和扭矩都隨進程比的變化而變化。進程比：螺旋槳每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)實際產(chǎn)生的位移與螺旋槳直徑之比。VP-螺旋槳前進速度，即船速；nP-螺旋槳轉(zhuǎn)速；hP-螺旋槳進程；hP=VP/nP；D-螺旋槳直徑輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[49]第二章船舶柴油機動力裝置同一轉(zhuǎn)速下，p越小，螺旋槳的扭矩和功率就越大。不同p的螺旋槳特性(1)螺旋槳特性(1)船速不變，螺旋槳轉(zhuǎn)速增大，如起航、系泊和緊急加速時；(2)螺旋槳轉(zhuǎn)速不變，而船速降低時，如船舶阻力增大或船舶大舵角快速轉(zhuǎn)舵等。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[50]第二章船舶柴油機動力裝置柴油機在帶動螺旋槳后，其功率與轉(zhuǎn)速的三次方成比例。(2)柴油機推進特性Ne=NP=cn3

轉(zhuǎn)速=103%nb時，功率=110%，不允許繼續(xù)提高轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速=63%nb時，功率=25%，噴油壓力降低，霧化變差，燃燒不良，各缸噴油量不均。轉(zhuǎn)速不變,柴油機性能參數(shù)隨負(fù)荷變化的關(guān)系，稱為負(fù)荷特性。帶動發(fā)電機的柴油機，轉(zhuǎn)速基本上保持不變，是按負(fù)荷特性工作的。另外，裝有全制式調(diào)速器的主機，在設(shè)定轉(zhuǎn)速不變的情況下，也可認(rèn)為是按負(fù)荷特性工作的。3.負(fù)荷特性輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[51]第二章船舶柴油機動力裝置柴油機的調(diào)速特性是指將調(diào)速器的轉(zhuǎn)速設(shè)定機構(gòu)固定于某一位置，在調(diào)速器起作用的情況下，柴油機功率、扭矩等與轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系。調(diào)速特性只與調(diào)速器的工作性能有關(guān)。4.調(diào)速特性裝有全制式調(diào)速器柴油機的調(diào)速特性輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[52]第二章船舶柴油機動力裝置(1)等扭矩限制特性等扭矩與等排氣溫度限制特性柴油機能長期工作的最高允許負(fù)荷與轉(zhuǎn)速的關(guān)系稱為限制特性。限制特性是限制柴油機在各種轉(zhuǎn)速下的最大有效功率，使柴油機的機械負(fù)荷和熱負(fù)荷不超過保證可靠工作的允許范圍。5.限制特性限制柴油機在各種轉(zhuǎn)速下的扭矩都不超過標(biāo)定扭矩值。(2)等排溫限制特性柴油機在標(biāo)定轉(zhuǎn)速初期（即高轉(zhuǎn)速區(qū)）以扭矩為主要限制參數(shù)，在后期（低轉(zhuǎn)速區(qū)）則以排氣溫度作為主要限制參數(shù)。用排氣溫度作為限制柴油機熱負(fù)荷的參數(shù)所建立的限制特性。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[53]第二章船舶柴油機動力裝置1.在大風(fēng)浪中航行(★★★★★)三、主機在各種航行條件下的操縱風(fēng)浪增大后，阻力增加，在推進力不變的情況下，船速降低；使螺旋槳的進程比減小，特性線變陡；在油門不變的情況下，柴油機轉(zhuǎn)速下降，功率也降低；最后船舶將在降低后的推進力與船舶阻力新的平衡情況下，以較低的航速前進。此時，不能增加油門來恢復(fù)原轉(zhuǎn)速。那會使柴油機循環(huán)供油量增加而最高爆發(fā)壓力增高，導(dǎo)致機械負(fù)荷增加。應(yīng)該減小油門。原因是柴油機在低速運轉(zhuǎn)下，如果仍保持油門不變，一方面由于廢氣渦輪的總能量減少，使增壓器轉(zhuǎn)速下降而增壓壓力降低，氣缸內(nèi)供氣不足，導(dǎo)致燃燒惡化和廢氣溫度升高致使氣缸過熱；另一方面氣缸最高爆發(fā)壓力不變而運動部件的慣性力減小，導(dǎo)致軸承負(fù)荷增加，可能引發(fā)軸承故障。所以在大風(fēng)浪中航行不應(yīng)要求主機保持原來轉(zhuǎn)速，而應(yīng)適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[54]第二章船舶柴油機動力裝置2.在淺水、窄航道和污底條件下航行(★★★★)會使船的阻力增加。因此，主機轉(zhuǎn)速和船速都會自動下降。如要保持原定船速而增加油門，主機就會超負(fù)荷。3.起航和加速(★★★★)船舶在起航時，如果將油門加大，使主機轉(zhuǎn)速達(dá)到較高，就會引起主機超負(fù)荷。這是因為螺旋槳轉(zhuǎn)速增加的快，而船速增加的慢，致使螺旋槳負(fù)荷加大，此時盡管主機轉(zhuǎn)速沒有超過標(biāo)定轉(zhuǎn)速，但主機已經(jīng)超負(fù)荷運轉(zhuǎn)。因此在起航加速和從慢速航行加速時，應(yīng)隨著船速的加快而逐漸提高主機轉(zhuǎn)速。4.轉(zhuǎn)彎(★★★★)船舶在轉(zhuǎn)彎時，船體在斜水流中航行，船舶阻力增加，同樣也不能增大油門去保持主機原來轉(zhuǎn)速。在操縱船舶時也應(yīng)盡可能避免突然的大舵角轉(zhuǎn)彎，尤其對于設(shè)有軸帶發(fā)電機的船舶更應(yīng)注意。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[55]第二章船舶柴油機動力裝置5.倒航(★★★★)由于倒航時船舶阻力比正航時為大，而且螺旋槳的效率也比較低，所以主機倒航時的轉(zhuǎn)速要比正航時的轉(zhuǎn)速低，一般倒航轉(zhuǎn)速不超過額定轉(zhuǎn)速的70-80%。如果船舶是從正航轉(zhuǎn)為倒航時，其船舶阻力更大。特別時在緊急制動的情況下，船舶仍在前進，主機倒車運轉(zhuǎn)后，當(dāng)達(dá)到標(biāo)定轉(zhuǎn)速的40%以上時，轉(zhuǎn)矩就可能會達(dá)到額定值。若轉(zhuǎn)速過高，主機和軸系就會超負(fù)荷。此時操縱應(yīng)根據(jù)緊急情況，控制主機轉(zhuǎn)速，除非不得以，在保船不保機的情況下才能強制主機超負(fù)荷運轉(zhuǎn)。Theendofsection5輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[56]第六節(jié)柴油機的主要工作指標(biāo)Section6Mainrunningparametersofdieselengine第二章船舶柴油機動力裝置一、動力性指標(biāo)1.有效功率動力性、經(jīng)濟性、重量和外形尺寸、排氣污染等。柴油機在單位時間內(nèi)所作的功稱為功率，kW。柴油機氣缸中單位時間內(nèi)所作的功稱為指示功率。指示功率減去機械摩擦損失功率之后，從柴油機曲軸輸出的功率稱為有效功率，Ne。(kW)輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[57]第二章船舶柴油機動力裝置2.平均有效壓力代表實際循環(huán)中每單位氣缸容積所作的有效功。假定活塞上作用一個大小不變的壓力Pe，它推動活塞移動一個行程所作的功等于每個循環(huán)所作的有效功。i-氣缸數(shù)；n-轉(zhuǎn)速，r/min；Vs-氣缸工作容積，L；m-沖程數(shù)3.活塞平均速度在曲軸一轉(zhuǎn)的兩個行程中，活塞運動速度的平均值。S-行程，m；n-轉(zhuǎn)速，r/min；輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[58]第二章船舶柴油機動力裝置二、經(jīng)濟性指標(biāo)1.有效耗油率指1kW有效功率每小時所消耗的燃油量，kg/kWh。B-柴油機每小時耗油量；Ne-有效功率，Kw。2.有效熱效率曲軸輸出的有效功與所消耗燃料的熱量之比。Q-加入氣缸的總熱量；Hu——燃油低熱值，一般取42700kJ/kg。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[59]第二章船舶柴油機動力裝置三、其他常用參數(shù)1.最高爆發(fā)壓力燃燒過程中氣缸內(nèi)的最高壓力稱為最高爆發(fā)壓力，MPa。它表示柴油機的機械負(fù)荷，引起各受力部件的應(yīng)力和變形，造成疲勞破壞、磨損和振動。2.排氣溫度非增壓柴油機的排氣溫度指排氣管內(nèi)廢氣的平均溫度，增壓柴油機的排氣溫度是指氣缸蓋排氣道出口處的出口處廢氣的平均溫度。3.行程缸徑比活塞行程與氣缸直徑之比，S/D。Theendofsection6輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[60]第七節(jié)柴油機的運行管理Section7Maintenanceandoperationofdieselengine第二章船舶柴油機動力裝置一、備車(Stand-by)(★★★★★)1.供電準(zhǔn)備首先要檢查船舶電網(wǎng)電力的儲備情況，必要時起動備用發(fā)電機組向電網(wǎng)并電。2.冷卻水系統(tǒng)準(zhǔn)備大部分船舶在停泊期間，主機處于暖機狀態(tài)的。所謂暖機一般是指利用發(fā)電柴油機冷卻水在主機停車期間循環(huán)通過主機冷卻水系統(tǒng)，使主機保持適宜運轉(zhuǎn)的溫度狀態(tài)。所以通常需要在主機運轉(zhuǎn)前將冷卻水系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成航行冷卻狀態(tài)。輪機概論IntroductiontoMarineEngineering[61]第二章船舶柴油機動力裝置3.潤滑油系統(tǒng)準(zhǔn)備檢查滑油循環(huán)柜油位、軸系的潤滑油檢查、啟動主機滑油泵以及檢查供油壓力。另外對具有增壓器獨立潤滑系統(tǒng)、凸輪軸潤滑系統(tǒng)、十字頭潤滑系統(tǒng)、活塞冷卻油系統(tǒng)的也要啟動其各自油泵，檢查供油壓力。氣缸潤滑進行手動泵油或置氣缸潤滑于啟動供油位置，檢查重力油柜油位。4.燃油系統(tǒng)準(zhǔn)備確定使用的油艙、油艙是否需要加溫、燃油系統(tǒng)油柜的油位檢查、放殘。然后啟動燃油供給泵并檢查供油壓力。5.壓縮空氣系統(tǒng)準(zhǔn)備壓縮空氣系統(tǒng)準(zhǔn)備包括空氣瓶放殘、開啟空氣瓶出氣閥及空氣截止閥、檢查是否兩臺空氣壓縮機都處于自動啟動狀態(tài)。輪機概論In