船舶柴油机的基本知识讲解.ppt

课题一 船舶柴油机的基本知识 第一节 柴油机的概述及发展趋势 柴油机之父——鲁道夫迪塞尔 鲁道夫·狄赛尔(Rudofl Diesel)被誉为柴油机之父 柴油一词就是由他的名字而来的：diesel oil 一、柴油机的概述 1．热机 热机是指把热能转换成机械能的动力机械。蒸汽机、蒸汽轮机以及柴油机、汽油机等是热机中较典型的机型。 蒸汽机与蒸汽轮机同属外燃机。 2．内燃机 汽油机、柴油机以及燃气轮机同属内燃机。虽然它们的机械运动形式（往复、回转）不同，但具有相同的工作特点──都是燃料在发动机的气缸内燃烧并直接利用燃料燃烧产生的高温高压燃气在气缸中膨胀作功。 在内燃机中根据所用燃料不同，可大致分为汽油机、煤气机、柴油机和燃气轮机。如汽油机使用挥发性好的汽油做燃料，采用外部混合法（汽油与空气在气缸外部进气管中的汽化器进行混合）形成可燃混合气。缸内燃烧为电点火式（电火花塞点火）。这种工作特点使汽油机不能采用高压缩比，因而限制了汽油机的经济性不能大幅度提高，而且也不允许作为船用发动机使用（汽油的火灾危险性大）。 3．柴油机 柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机。它使用挥发性较差的柴油或劣质燃料油做燃料。采用内部混合法（燃油与空气的混合发生在气缸内部）形成可燃混合气；缸内燃烧采用压缩式（靠缸内空气压缩形成的高温自行发火）。这种工作特点使柴油机在热机领域内具有最高的热效率（已达到 55％左右），而且允许作为船用发动机使用。 船用主机经济性、可靠性、寿命是第一位，尺寸、重量是第二位，低速机适用作船用主机，大功率四冲程中速机适用作滚装船和集装箱船，中、高速机适用作发电机组。柴油机通常具有以下突出优点： （1）经济性好。有效热效率可达50％以上，可使用廉价的重油，燃油费用低。 （2）功率范围宽广，单机功率从0.6kW～45600kW，适用的领域广。（3）尺寸小，重量轻，有利于船舶机舱布置。 （4）机动性好。起动方便，加速性能好，有较宽的转速和负荷调节范围，可直接反转，能适应船舶航行的各种工况要求。 同时，柴油机也具有以下缺点： （1）存在机身振动、轴系扭转振动和噪音。 （2）某些部件的工作条件恶劣，承受高温、高压并具有冲击性负荷。 船舶柴油机的发展经历了四个阶段 第一阶段从20世纪初至40年代，这个阶段是柴油机的初步发展期。关键是无气喷射技术，即喷油泵的发明。以前是利用高压空气将燃油喷入柴油机燃烧室并将其雾化，但是存在很多问题：1、使柴油机变的笨重；2、压力不够高，雾化质量差；3、能耗高。另外增压技术也是在这一时期发明的。 第二阶段从20世纪40年代至70年代。这是船舶柴油机发展的黄金时期，主要特征是向大缸径大功率方向发展，以提高增压程度和加大气缸排量作为提高单缸功率的主要措施。在技术方面主要是废气涡轮增压技术的成熟和普及。 第三阶段20世纪70年代至90年代末。70年代出现了能源危机，1973年石油的价格涨了3倍，柴油机的燃油费用支出占到营运成本的30%—40%。提高柴油机的经济性是这个阶段主要解决的问题。 这个阶段的第一个特征就是各船用柴油机厂之间开始进行大规模的淘汰、调整和重新组合。由以前的8个品牌减少到3种。对船舶柴油机影响最大的是80年代初MAN公司和BW公司的合并以及90年代Wartsila公司和Sulzer的合并。在世界范围内，目前大型低速柴油机只有MAN BW的MC系列和Wartsila公司的Sulzer RTA系列柴油机。 第二个特征是节能技术研究与发展。 由于能源危机的出现，各类柴油机均采用各种节能措施降低油耗率提高柴油机热效率，而且供给柴油机的燃油质量日益低劣。这个阶段柴油机功率的提高主要依赖于增压技术的改进和柴油机强化程度的提高。 第四阶段是从21世纪初开始的，其特征是电子控制在柴油机上的应用。应用电子技术对船舶柴油的运行进行全程监控，以便随时了解柴油机的运行工况。 船舶柴油机当前的技术水平 低速柴油机 船用低速柴油机目前只有MAN BW、 Wartsila瑞士公司（Sulzer）和日本三菱三家公司生产，即MAN BW的MC系列（72%）、 Wartsila公司的Sulzer RTA系列（23%）和三菱公司的UEC系列（5%）。三菱5%的市场份额得益于三菱重工集团公司下属船舶企业的大力扶持。西欧之所以能占到市场份额的95%跟西欧400多年的海上殖民历史有密切的关系。远洋船舶的航运品牌树立、维修和服务网点布置不是几年是指几十年时间能够完成的。 船用中速机 也是主要被西欧品牌所占据，市场份额占到80%，其中Wartsila占有40%。MAN公司和MAK公司也占有一席之地。 我国柴油机的发展状况 我国对大型低速柴油机的研制始于1958年。目前