《船舶动力系统教学课件2-5第二章柴油机》由会员分享，可在线阅读，更多相关《船舶动力系统教学课件2-5第二章柴油机（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、船舶动力系统,第二章 柴油机,机-桨-船配合特性,舰船运行，由主机-轴系（传动设备）-螺旋桨-船体相互配合共同完成，主机输出的功率、扭矩最终转换为克服船体阻力、推动舰船运动的推进力 船桨机，任何一个特性改变，均会影响其他两个的运行状态，从而影响总的平衡关系,机-桨-船良好配合的目的：产生大的推进力、且获得较高的航速。即，推进系统动力性好 舰船良好的动力性是发动机和驱动负荷之间充分协调的结果,动力性是否良好由两方面决定： 动力装置功率的利用程度，即在任何工况下能充分发挥利用发动机的全部功率 发动机特性和负荷特性的互相适应程度,为了分析船-桨-机三者的相互影响，最方便的方法是将三者特性放在统一地坐
2、标系里 船舶的阻力、阻功率和螺旋桨的推力、推功率可以相互转换 船桨机的配合可简化为机桨配合来讨论,主机和螺旋桨配合时的工作点,柴油机速度特性线1与螺旋桨特性线2的交点A，是机-桨配合工作时的工作点,柴油机速度特性变化时 与螺旋桨特性的配合,1：全负荷速度特性 2：部分负荷速度特性 3：超负荷速度特性 a：标定工况点,I：正常螺旋桨特性 II：阻力增加时螺旋桨特性 III：阻力减小时螺旋桨特性 1：全负荷速度特性 2、3：部分负荷速度特性 a：标定工况点,螺旋桨特性变化时 与柴油机的配合,设计点附近的工况配合,主机-螺旋桨是稳定系统 负荷偏离设计点时，转速相应变化； 负荷恢复成设计值时，转速恢复
3、到设计点工作,重载时的机-桨配合特性,重载时，船舶吃水增加，船体阻力增加，进程比减小，螺旋桨特性变陡，从I-II if油门不变，工况点到b 位于等转矩限制特性线oa上超机械负荷，危险 减小主机油门，使功率减小，先到工况点d（或以下）,螺旋桨特性曲线变化时主机的工况,可见，重载工况时，配合条件为： 桨：npnPH， 机：PePeH， 船：vsvSH 重载工况下，虽然发动机油耗率变化不大，但长期运行会加速气缸及其排气系统的积炭积污，工作性能变坏 重载程度严重时，会大大增加发动机的热负荷现象，甚至导致事故 发动机在重载区内运行的累计时间有一定的规定,轻载时的机-桨配合特性,轻载时，船舶吃水减少，船体
4、阻力降低，进程比增加，螺旋桨特性变平坦，从I-III if油门不变，工况点到c 转速超过最大转速，危险 减小主机油门，稳定转速在标定转速，使功率减小，到工况点f,可见，轻载工况时，配合条件为： 桨：np=nPH 船：vs=vSH 机：PePeH 舰船维持在设计航速下行驶，发动机功率没有发足，螺旋桨偏离原特性，效率下降 由于Pp降低，油耗率有一定减少,浅水、窄航道时的机-桨配合特性,船舶进入浅水或窄水道航行，航行阻力增加，螺旋桨曲线变陡 (水深h / 船舶吃水T) 4，考虑水深的影响 同样水深条件的浅水航道，船速越快，航行阻力越大 窄航道的影响类似 由深水进入浅水前必须降低航速,加速工况特性,低
5、速c点、全速a点 加大油门功率增加由于惯性，航速未增，进程比 螺旋桨特性曲线由I-II，工况点由c-b 船速逐渐增加，延全负荷速度特定线到a 长时间超过等扭矩限制线，对主机不利,实际操作：不可盲目增大油门，而应逐级增大油门 cba（等一会再加大油门） cba”b”aba，使主机处于超转矩的工作区大大减小 有利于主机的保养,启航工况特性,初始航速=0，螺旋桨特性为系泊特性III，如果盲目加大油门，则主机严重超负荷，产生超应力，使缸套、缸盖出现裂纹 启航时，如驾驶室要求较高的主机转速，轮机员应逐级增大油门，避免在过渡过程中主机超负荷运转，控制主机转速不要上升过快，特别是在暖机不充分的情况下更应如此
6、,一般， 冷态，慢车到全负荷过渡时间为30min 热车为15-20min,转弯工况特性 船舶转弯船体在斜水流前进阻力增加主机转速降低,不可盲目加大油门，应适当限制喷油量防止超负荷 if主机装有全制式调速器，此时，调速器自动加油，要注意观察实际负荷的大小，必要时减小油门格数，以防止超负荷,船舶采用双桨推进转弯 转弯前内外桨均2000kw，以舵角35度左转，430航向转180度 内桨负荷始终增加，达3132kw；外桨开始时负荷下降，之后又逐渐增加，最后达2162kw 带动内桨的主机易超负荷,关注 通常，高速转弯受限。高速转弯时，限制喷油量，特别是内机,主机换向和船舶倒航工况,螺旋桨换向及倒转工况,
7、1-全速， 2-低速, 3-系泊，,船舶全速前进时换向和倒车过程 停油(a-b)，转速下降 （b点： 正转，M=0） 水流带动桨转(b-c-d) (c:正转，负扭矩=max) (d:停转，负扭矩),1-全速， 2-低速, 3-系泊,倒车起动运转(d- ) n=-40%nH时，M=-MeH n=-nH时，M=-400%MeH 船舶以全速前进时，操纵柴油机以高的反转速度工作是很危险,实际操作：紧急情况下，在主机转速降至60-70%nH时，将操纵手柄移到倒车位置，待操纵机构换向完毕，倒车起动（此时主机还在正转），压缩空气按倒车定时进入气缸，强迫主机停转，若一次制动不成功；可稍等片刻，持船舶航速进一步
8、降低后，再次制动。 当螺旋桨转速从正车零倒车时，加油门，主机倒车运行 开始时主机转速 (4060) nH，当船舶停止前进开始倒航后，可将倒车转速逐步提高，一般倒车最大转速 (7080) nH，具体转速应根据排烟温度来确定,1-全速， 2-低速, 3-系泊,低速前进时换向反转受力 负转矩数值较小 系泊工况时，没有水涡轮工况，不出现负转矩,实际缓慢倒车操作：通常船舶在进港前已经逐步降速，并按机动操纵转速运行，使用倒车时航速已经很低，需要注意柴油机不超负荷，不追求高机动性,某货船（32000dwt，8160kW，船长195.8m）实测的倒车情况 当船舶全速航行，不进行倒车制动，进行全速正车停车操作。
9、从主机停止供油时，主机转速125r/min0，需时5.1min；船速由15kn 0，需时20min；船舶滑行距离为3150m，约为船长的16倍 进行倒车制动，进行全速正车全速倒车操作，从主机停止供油开始，船速由14kn 0，需时5.33min，滑行1200m（6倍船长）。滑行的距离和时间明显下降 在较低船速下倒航，进行半速正车全速倒车的操作，船舶滑行距离只有700m（3.5倍船长）,机-桨设计工况点的选择,理想工况点：主机在标定转速发出标定功率；螺旋桨能吸收主机的全部功率，并最有效的将旋转能量转化成有效推力，即推进系统效率最高 船机桨配合不当，会出现主机功率发出不足，或主机超负荷,螺旋桨则匹配
10、正确，设计工况点正好过标定工况点a 此时，主机发出标定功率，且全部被螺旋桨吸收,I、II、III： 3个不同的螺旋桨特性线,螺旋桨：桨重 全负荷速度特性线和螺旋桨特性线交于b，即主机虽然尽管油门加大到标定位置，但功率和转速均达不到标定值，如要让柴油机发出标定功率NeH，就需要进一步增大供油量，f点机械负荷超标 当螺旋桨配得过重时，要么主机超负荷，要么柴油机功率发不足，即实际使用时主机功率发不足。柴油机的能力无法得到充分利用,I、II、III： 3个不同的螺旋桨特性线,螺旋桨：桨轻 螺旋桨特性线与柴油机全负荷速度特性线交于d点，即柴油机油门推到标定位置时超速。 为了使柴油机在标定的转速nH下工作
11、，必须减油门，在部分负荷速度特性曲线4上工作，工作点为C，柴油机的功率小于标定功率NeH，也不能发足。 当螺旋桨配得过轻时，要么造成柴油机超速,要么柴油机功率发不足。实际使用时主机能力也无法充分利用,I、II、III： 3个不同的螺旋桨特性线,船、桨、机（必要时还有传动机组）良好配合的基本处理方法： 满足航速的前提下，在功率-转速特性图上调节各特性线。 改变喷油量：得到主机特性线 改变螺距值：得到不同的螺旋桨特性线 改变减速箱的传动比 计算每种方案的系统效率、燃料消耗率，减速齿轮箱造价、二次大修的间隔时间 确定最佳配合点位置,配合点选定是涉及的问题,主机降功率使用和经济输出 选配较大功率发动机
12、，在一定范围内降低功率匹配螺旋桨，可降低耗油率，达到节能目的 且主机输出转速降低，可配用低速大直径螺旋桨，进一步提高桨效率，有利于推进装置的最佳设计,降功率使用时，主机初价增加、机舱容积增加，但是能在35年内可回收初投资，且可达到优良的机桨匹配设计 E：LMC/MCE型发动机当有100%下降至80%，其耗油率可减少5g左右 P33,主机功率的贮备问题 不考虑功率储备问题时，设计工况点A的选择以满载、船底清净，无风浪、无潮流的理想海面为设计依据 实际：船底污损、风浪；长期运转后发动机磨损漏气，燃烧不良，传热表面污垢堆积等，使发动机性能变坏，热效率和机械效率，有效功率 实际航速设计(或试航) 航速
13、 主机功率储备,主机功率贮备可包括海况贮备和主机能力贮备两个部分 海况功率贮备：海况变化剧烈，船体阻力变化超出了主机输出特性范围，航速达不到预期水平 海况功率贮备，以克服一切可能由海面情况恶化所引起的功率增加,常用“转速贮备”来限定海况功率贮备的规定值,转速贮备量的百分比数,主机最大持续工况（MCR）对应的转速,新船最大持续功率所对应的转速,主机能力贮备：主机使用久后，运动件松动，汽缸套和燃油泵偶件磨损，增压器、进排气管积污都会导致性能下降和功率降低，若当时仍需保持船舶设计航速，在选择主机时应考虑它的能力贮备功率,主机能力贮备的百分比数,最大持续功率 （MCR）,主机持续用服务功率 (CSR) 一般，CSR=0.9MCR,
