船舶主柴油机实船工况分析.docx

大连海事大学┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊毕 业 论 文　　　二○一四年六月船舶主柴油机实船工况分析 专业班级： 轮机管理2010-1班姓 名： 刘潇 指导教师： 陈海泉 轮机工程学院摘 要随着我国航运业的不断发展，航运船队的规模不断扩大，控制船舶运营成本已经成为了一个重要的研究课题船舶主柴油机实船工况的研究对控制船舶柴油机的运行成本具有重要意义本文主要对运输船舶营运中船舶主动力装置柴油机的日常工况进行了论述和论证第一章主要介绍以柴油机作为船舶主动力装置的发展历史和柴油机特性;第二章研究了船舶动力装置的运行特性,从船舶主动力柴油机特性曲线以及船机桨匹配进行分析，分析船舶主柴油机实船工况，选择船舶主动力柴油机合适的运行区间;第三章结合实船的主动力柴油机运行数据，制定出保证主机运行安全和高效的控制措施关键词：船舶；船舶主动力装置；柴油机；运行工况ABSTRACTWith the continuous development of China's shipping industry, the size of the shipping fleet has been expanding, controlling of the ship operating costs has become an important research topic. Researching ship's main engine working condition is important for the controlling of marine diesel engine operating costs. This paper focuses on the transport ship’s ship power plant in operation daily working conditions ,it was discussed and studied. The first chapter introduces the characteristics of the diesel engine and the history of the and diesel engine development as the marine diesel power plant; Chapter II studies the operating characteristics of the ship 's power plant, it was analyzed of ship diesel engine characteristic curves and the matching of ship engine and propeller  , analyzing the ship main power diesel engine situation , choose the right ship main power diesel engine operating range; Chapter III is based on ship's main power diesel engine operating data, draws up control measures that makes diesel engine work in safe and efficient condition.Keywords: Ships, ship power plant, Diesel, Operating conditions目 录一、船舶柴油机发展历程和特性 11.1船舶柴油机发展历程 11.2船舶柴油机特性 3船舶柴油机结构 3船舶柴油机工作原理 3低速级中速机高速机的应用 41.3船舶柴油机发展趋势 4本章小结： 5二、船舶主动力柴油机运行分析 62.1柴油机特性 6速度特性 6负荷特性 6推进特性 72.2船用柴油机工况曲线 72.3船用柴油机选型区域 8船舶柴油机选型图 8瓦锡兰船舶柴油机选型图 92.4螺旋桨推进特性 10推进特性 10螺旋桨特性曲线 11不同进程比时的螺旋桨特性曲线 122.5航行工况（船舶阻力）对机桨配合点的影响。

122.6船舶主动力柴油机运行区域分析 14船舶柴油机的运行区域 14实船数据分析 16本章小结 23三、船舶主动力装置工况维护保障的措施 243.1 船速优化 243.2 螺旋桨和船体检查 253.3 船舶燃润油管理 253.4 主机运行状态的监控和优化 26本章小结 27结论 27参 考 文 献 28致 谢 29船舶主柴油机实船工况分析1.1船舶柴油机发展历程自从18世纪末瓦特改良蒸汽机以来，蒸汽机成为推动世界发展的动力1805年，富尔顿发明了实用的蒸汽机船，从此以后很多船舶开始用上了蒸汽机不过早期的蒸汽机工作压力很低，结构极其笨重，效率不到5%1876年，德国人奥托()第一次提出了四冲程循环(即进气、压缩、膨胀、排气这四个过程)原理，并发明了电点火的四冲程煤气机1893年德国工程师 Rudolf Diesel 申请了压缩发火内燃机专利，并于 1897年在曼恩公司研制成功第一台使用液体燃料的内燃机(压燃式、空气喷射、定压燃烧)，其效率比煤气机提高了近一倍内燃机的问世，是继蒸汽机之后发动机发展的又一个里程碑 [1]随着石油的开发，柴油却率先在船舶推进中得到极大应用1903年，俄国的“万达尔” 号（Vandal）油轮和法国的“佩迪特.皮埃尔” 号（Petite-Pierre）成为最早装备柴油机的船舶，第一艘柴油机动力军舰是1904年法国建造的“埃吉瑞特” 号（Aigrette）潜艇。

早期柴油机主要应用于内河船舶和近岸潜艇，在经历了最初的发展阶段后，柴油机技术日益成熟，单机功率和可靠性都有大幅提高，为柴油机航向大海和远洋创造了基础1912年，是人类航海史上重要的一年这一年，第一艘真正意义上的大型远洋轮船-“锡兰迪亚”号（MS Selandia，MS为Moter Ship）建成，第一次世界大战后，柴油机性能有了新的提高，柴油机的装船数量开始上升，1921年左右柴油机已经开始在客轮上使用1920年~1930年末，是柴油机技术发展的黄金时代，柴油机越造越大，功率越来越高新技术的出现促进了柴油机的发展，主要技术革新来自于燃油喷射的改进和增压技术的采用 1930年代后，船用柴油机向大功率方向发展，二冲程的使用日趋普遍对于两台气缸直径、活塞行程及转速等相同的柴油机，二冲程柴油机在一个循环中有1/2的冲程在作用，而4冲程柴油机仅有1/4时间做功，因此二冲程的输出功率要明显优于四冲程实际上由于考虑到二冲程柴油机气缸上开有气口而使工作容积有所减少，机械传动的扫气泵也要消耗一定功率等因素，二冲程柴油机的功率只能增大60～80％二冲程柴油机与四冲程柴油机基本结构相同，主要差异在配气机构方面。

二冲程柴油机没有进气阀，有的连排气阀也没有，而是在气缸下部开设扫气口及排气口；或设扫气口与排气阀机构二冲程柴油机还专门设置一个由运动件带动的扫气泵及贮存压力空气的扫气箱，利用活塞与气口的配合完成配气，从而简化了柴油机结构二冲程内燃机换气后，气缸内残余多少废气，或者说气缸内能充入多少新鲜充量，直接影响内燃机性能二冲程内燃机没有单独的排气冲程和进气冲程，不能利用活塞的推挤作用清除废气，要使气缸清扫干净比较困难，难以得到高的扫气质量因此，改进二冲程内燃机的扫气作用是一项重要的工作二冲程内燃机主要有横流、回流和直流3种扫气方式在二战前，双动式的二冲程柴油机比较流行这种柴油机在活塞的上下两边都设有燃烧室，可以推动活塞在两个方向都做功，因此称为双动双动比单动能输出更大的功率不过双动柴油机的结构比较复杂，而且活塞杆穿透气缸，因此对气密要求很高，现代柴油机已经不再采用这种双动的方式了采用增压技术在柴油机的发展中是一个里程碑，增压技术显著提高了进气压力，空气的压缩比进一步提高，在同等条件下，增压显著减少了柴油机的尺寸和重量，提升了输出功率1920年代，二冲程柴油机的兴起后，在排气过程中就必须用高压空气扫除气缸中的废气，并吹入新鲜空气，因此增压器的作用就更为重要了。

1915年，布奇在苏尔寿的柴油机上进行了废气增压的试验1927年，曼恩公司成功的在其生产的10缸4冲程柴油机上安装了废气增压装置，对功率提升非常明显，输出功率从1,250千瓦提升到1,765千瓦，提升幅度超过40%二战结束后，船用柴油机经历了新一轮的发展，性能不断提高从上世纪40年代-70年代，大功率低速船用柴油机继续向大缸径、大功率方向发展，同时进一步提高进气压力和气缸工作压力，加大气缸排气量在柴油机结构上广泛使用了焊接结构，降低结构重量，普及涡轮增压，使用劣质燃油，提高经济性，这些都使柴油机技术有了飞跃发展在缸径方面，1956年只有740-760毫米，单缸功率只有1,200-1,400马力；1960年达到840-900毫米，单缸功率达2,100-2,300马力；1965年缸径达930毫米，单缸功率2,750马力，1970年，缸径超过1米（达1,060毫米），单缸功率超过4,000马力，1977年达到4,600马力[2]船用柴油机进入了黄金年代，在民船上完全取代了蒸汽动力1970年代以后，爆发了两次石油危机，原油价格急剧上涨，运输成本不断提高，对燃油经济性的要求日显突出，柴油机主要以提高单机功率、降低比重量以及提高可靠性和经济性为主要改进方向[3]。

1980年后，世界柴油机市场向巨头集中1980年，德国曼恩公司收购丹麦B&W公司，1997年芬兰瓦锡兰公司与瑞士苏尔寿公司合并，实现了强强联合各大柴油机公司经过了一轮新的整合，优胜劣汰之后，技术水平不断提高，机型有所减少在技术方面，除继续增大单缸功率外，电子控制技术也在柴油机上得到广泛应用，燃油喷射、排气阀驱动、增压、气缸润滑等都可由全电子驱动，柴油机的电子化、信息化和智能水平不断提高，热效率进一步提高，并不断满足更高的排放标准要求近十几年以来 ，船舶大型柴油机在民用船舶动力装置领域中更是占绝对的统治地位，不仅占领了VLCC、大型散装船和集装箱船等在传统上认为属于蒸汽动力装置的领域，而且还向蒸汽动力装置统治的最后一个堡垒——LNG船的动力装置发起了冲击[1]1.2船舶柴油机特性船舶柴油机结构船舶柴油机的结构比较复杂，它是由许多机构和系统组成尽管各种柴油机的结构、型号各异，但从工作原理和总体结构上则有很多共同之处柴油机主要由主要固定件（机座、机架、气缸和气缸盖等）、主要运动件（活塞、连杆组件、十字头和曲轴等）、配气机构及换气系统（进排气阀、气阀传动机构、凸轮轴及凸轮轴传动机构等）、燃油系统（喷油泵、喷油器和高压油管等）、润滑系统（气缸注油系统和曲轴箱油系统等）、冷却系统（泵、冷却器和温控器等）、起动和控制系统（气动马达、起动电机、气缸启动阀、压缩空气系统等）等。

根据内部结构不同，船舶柴油机可分为十字头柴油机和筒形柴油机船舶柴油机工作原理根据工作原理不同船舶柴油机可分为四冲程柴油机和二冲程柴油机 按工作循环可分为四冲程柴油。