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动装设计课件(第4章第15节)动装设计课件(第4章第15节)船舶动力装置原理与设计课件（第4章 第1~5节） （计划学时8h）吕庭豪 设计2004年12月动装设计课件(第4章第15节)第4章     船舶管路系统船舶管路系统     船舶管路系统是船舶为了完成一定任务而专门用来输送和排除液体或气体的管路（管子及附件的组合）、机械设备和检测仪表等的总称，常简称为船舶管系    船舶管系是船舶动力装置的重要组成部分，它联系主、辅机械及有关设备，保证船舶正常航行、停泊以及船员和旅客的需要     船舶管系设计是船舶动力装置设计绝不可缺少的内容，船舶管系建造也是造船舾装工程的重要组成部分管装（包括管子的加工、安装、试验及相应自制件的制造）约占轮机舾装工作量的45%，占造船总工作量的12%以上由于管装质量与效率首先取决于管系设计文件的准确性和完整性，故管系设计的优劣不仅关系到动力装置和船舶性能，而且直接影响到船舶建造的周期动装设计课件(第4章第15节) 船舶管系分类： 1、按用途分 动力管路：主要为船舶动力装置中的主辅机服务的管路 动力管路又可分为如下五种： 1）燃油管路；2）滑油管路；3）冷却管路；4）压缩空气管路；5）排气管路。

船舶系统（又称全船系统）：主要保证船舶安全和满足人员的生活需要 船舶系统又可分为如下几种系统： 1）舱底水系统；2）压载水系统；3）消防系统；4）通风系统；6）制冷与空气系统；7）货油系统等 本章从管路的功用、组成、工作原理、主要设备估算和设计要求等方面介绍上述各种船舶管系动装设计课件(第4章第15节)船舶管系及附件、设备动装设计课件(第4章第15节)消防水控制阀动装设计课件(第4章第15节)油舱溢流阀动装设计课件(第4章第15节)机舱应急吸入阀动装设计课件(第4章第15节)锅炉给水阀动装设计课件(第4章第15节)锅炉蒸汽减压阀动装设计课件(第4章第15节)海水泵动装设计课件(第4章第15节)淡水泵动装设计课件(第4章第15节)淡水冷却器温度调整阀动装设计课件(第4章第15节)消防泵动装设计课件(第4章第15节)燃油驳运泵动装设计课件(第4章第15节)燃油驳运泵2动装设计课件(第4章第15节)柴油驳运泵1动装设计课件(第4章第15节)柴油驳运泵2动装设计课件(第4章第15节)燃油沉淀和日用油柜动装设计课件(第4章第15节)主机燃油加热器动装设计课件(第4章第15节)锅炉 燃油加热器动装设计课件(第4章第15节)§ 4-1  燃油管路燃油管路 一、燃油介绍介绍 燃油的质量指标有多种，影响其燃烧性能的有十六烷值、柴油指数、馏程、发热值和粘度；影响燃烧产物的有硫分、灰分、沥青分、残碳值、钒和钠的含量；影响燃油管理工作的有闪点、密度、凝点、浊点、水分和机械杂质。

这里介绍几种指标 1）十六烷值 十六烷值是评定燃油自然性能的指标燃油的十六烷值越高，其自燃性能越好其含义是：取十六烷的十六烷值为100，取—甲萘的十六烷值为零，将十六烷与—甲萘组成不同容积比的混合油，将柴油与该混合油在标准的十六烷值试验机上进行对比试验，凡两者的着火性能相同时，称该混合油中含十六烷的百分比为该柴油的十六烷值一般仅轻柴油才有十六烷值动装设计课件(第4章第15节) 2）密度 燃油的密度与它的化学成分和馏分有关密度的单位为kg/m3在轮机管理工程中，目前仍采用比重来代替密度燃油的比重为20℃时的燃油重量与4 ℃ 时同体积水的重量之比根据比重和油舱的舱容可以计算燃油的装载量；一般分油机只能净化比重小于0•98的燃油 3）粘度 粘度是液体内分子间摩擦的量度，即表示燃油自身流动时的内阻力由于测量方法不同，粘度单位也不一样     （1）动力粘度 动力粘度是两个相距1cm、面积为1cm2的液层，以1cm/s的速度作相对运动时产生的阻力数值，其单位是Pa·s     （2）运动粘度 运动粘度是动力粘度与同温度下液体密度的比值，单位为m2/sISO组织定规，自1977年开始采用50℃时的运动粘度作为燃油的国际通用粘度单位。

动装设计课件(第4章第15节)      （3）恩氏粘度 恩氏粘度表示在测定温度下200mL的试验燃油从恩氏粘度计中流出所需要的时间与20℃时同体积的蒸馏水从该粘度计流出所需时间的比值它是无因次量，用°Et表示测定温度为t℃时的恩氏粘度        燃油的粘度不仅与燃油品种有关，而且受压力和温度的影响很大，随压力的增大而增加，随温度的升高而降低粘度大小关系到燃油输送、雾化和燃油燃烧质量，影响分油机的分油性能，要对燃油粘度合理控制        4）凝度、浊点和倾点 它们是表明燃油低温流动性和泵送性的重要指标燃油冷却到停止流动时的最高温度称凝点在凝点之间燃油开始析出烷类结晶体石蜡、变得浑浊时的温度称为浊点国外常用倾点，表示燃油尚能够保持流动性的最低温度一般燃油的倾点高于凝点2.7℃，浊点高于凝点8.5℃燃油的使用温度至少应高于浊点3~5℃，以防使用中析蜡，堵塞滤器，使供油中断 动装设计课件(第4章第15节) 5）机械杂质和水分 燃油中所含不溶于汽油或苯的固体颗粒或沉淀物的重量百分数称为机械杂质燃油中的水分以容积百分数表示机械杂质和水分来源于燃油的运输和储存过程燃油中的机械杂质会加剧喷油设备的磨损和堵塞喷油器孔；水分会降低燃油的热值，并会破坏正常发火。

6）热值 1千克燃油完全燃烧时所放出的热量称为燃油的热值或发热值其中不计入燃烧产物中水蒸气的汽化潜热者称为低热值，用Hu表示我国标定燃油消耗率计算时，重油的基准低热值Hu=4.2*104kJ/kg轻油的基准低热值Hu=4.27*104kJ/kg，ISO定规的标准为Hu=42707kJ/kg 7）闪点 闪点即燃油气与空气的混合气同火焰接触而闪火的最低温度重质燃油的闪点高于轻质燃油船用燃油的闪点应不小于65℃从防爆、防火的观点出发，只有在低于燃油闪点17℃的环境温度下倾倒燃油或敞开燃油容器才比较安全动装设计课件(第4章第15节) 我国的柴油机燃料分为轻柴油、重柴油和燃料油三类其中轻、重柴油均以其凝点的数值为牌号，有10号、0号、-10号、-20号和-35号轻柴油；有10号、20号和30号重柴油柴油机重油（燃料油）尚无国标牌号，有SY1091-60标准的20号、60号、100号、200号 高速柴油机多用轻柴油，中、低速柴油机多用重柴油或重油（燃料油）动装设计课件(第4章第15节) 二、燃油管路的功用、组成及工作原理 1、功用  燃油管路向船舶柴油机和燃油锅炉供应足够数量的合格燃油，以确保船舶的营运需要。

2、组成（含注入、贮存、驳运、净化、供应、测量等） 1）注入 就是加油如图4-1-1，燃油自船舶主甲板两舷所设的注入头（注入阀）1或2，经注入管和阀5至阀箱6，再经注入管7注入各燃油舱注入头应设在便于加油和排除污油的地方，并要加盖以防水及杂质进入油舱注入头应不高出甲板平面，以免影响交通为方便加油，每船应设两个注入头 2）贮存 为充分利用船舶的容积，燃油一般贮存在双层底舱或左右舷深舱（也称边舱）中，其贮量主要根据燃油设备的耗油量和船舶的续航力而定动装设计课件(第4章第15节)动装设计课件(第4章第15节)动装设计课件(第4章第15节)                             3）驳运   一般设置齿轮泵（小型船舶多用手摇泵）完成燃油驳运任务，例如给用完油的舱柜补油、出于平衡考虑将油调驳等图中，开阀12和13，关阀5，打开阀箱6相应的进、出油阀，启动驳运泵9，即可进行相应二油舱间的调驳关阀13，关阀12及阀箱6的某一出油阀，启动泵9，便可将给油舱的油经管10注入某一油柜           4）净化   通常采用沉淀、过滤和机械分离的办法除去燃油中的机械杂质和水分，从而保证燃油的质量。

燃用轻柴油的小型船舶一般用滤器除去燃油中的杂质大、中型船舶因燃用重油或重柴油，往往同时采用上述3种方法燃用重油的船舶一般设置沉淀柜，将燃油贮于柜中，由于杂质和水分的比重比油大，故沉于柜底分油机是进行机械分离的设备能除掉燃油中的水分和细小的颗粒对重油进行分离时，要对重油加热，降低其粘度若设置两动装设计课件(第4章第15节)台分油机，则可串联使用以提高分油质量，亦可并联加快分离速度 5）供应 将燃油日用油柜的燃油供给主机、辅机和燃油锅炉使用小型船舶常用抬高日用油柜距柴油机喷油器进口的高度的办法，依靠油的重力供油大、中型船舶常用齿轮泵或螺杆泵，靠供油泵供油多机推进的船舶动力装置，各主机应设独立的日用油柜 6）测量 为保证航行安全和船舶燃油的需要，必须 了解燃油舱柜里的燃油贮量一般用液位指示器显示油柜的燃油贮量深舱及双层底舱则用链尺测量 3、工作原理 图4-1-2为燃油系统工作原理示意图如果燃用轻柴油，则可减少加热管和分油机，在原分油机处设置手摇泵动装设计课件(第4章第15节)动装设计课件(第4章第15节)图4-1-2（补） 燃油系统原理图动装设计课件(第4章第15节)                            三、主要设备及其估算           1、主机燃油消耗量              Bz=bzPebt1z10-6                                        （4-1-1）       式中：Bz——主机燃油消耗量，t；              bz——主机燃油消耗率，g/（kW·h）；             Peb——主机标定功率，kW；               t1 —— 续航力，h；               z —— 主机台数。

           动装设计课件(第4章第15节) 2、辅机耗油量： Bf =bfPft2K10-6 （4-1-2） 式中：Bf——辅机燃油消耗量，t； bf ——辅机燃油消耗率，g/(kW•h) t2 ——续航力，t2=t1，h； K ——辅机负荷系数，根据电站负荷估算书选定； pf ——辅机标定功率，kW        注：对于并车电站，应考虑同时工作的辅发电机的台数动装设计课件(第4章第15节) 3、辅锅炉燃油消耗量： Bg=D(i1-i2)t3/(Hu•ηg)*10-3 （4-1-3） 式中:Bg----锅炉燃油消耗量，t； D----锅炉产气量，即锅炉蒸发量，kg/h； i1----蒸汽比焓，J/kg； i2----锅炉给水比焓，J/kg； Hu----燃油低热值，J/kg； ηg----锅炉效率； t3----在续航时间内的使用时间，h 4.油舱总容积： V1=(Bz+Bf+Bg)*Cr*Cc*Cf*103/ρr （4-1-4）式中:V1----油舱总容积，m3 ； ρr----燃油密度,kg/m3,轻柴油取0.82～0.86，重柴油取0.93，燃料油取0.93～0.97； Cr----容积系数，取1.1～1.2； Cc----储备系数，取1.1； Cf----风浪系数，取1.05～1.2。

动装设计课件(第4章第15节) 5.主机日用油柜 1）结构特点 日用油柜为箱体，一般用钢板焊接而成，为能承受柜内液体的压力，通常在其内壁设加强钢筋和衬板其上一般设有注入管，用于注入燃油；输出管用于输出燃油；透气管使柜内与大气相通，以利燃油进出油柜；溢流管用来将超出油柜贮量的油溢出，并流回油舱；液位计用来观察燃油的消耗情况；打开手孔（或人孔）盖即可清除柜中油渣；置于油柜下方的放水阀可放出存于油柜底部的油水混合液体透气管与溢流管直径一般略大于输入管 2）容积 V2=bzPebt4Cc*10-3/ρτ （4-1-5）式中:V2----主机日用油柜容积，m3； t4----供油时间，h； 其余符号意义同前（下同）动装设计课件(第4章第15节) 6.辅机日用油柜容积 V3=bfPft5Cr*10-3/ρr （4-1-6）式中: V3----辅机日用油柜容积，m3； t5----供油时间，取6～12，h 7.辅锅炉日用油柜容积 V4=bgt6Cr/ρr （4-1-7）式中:V4----辅锅炉日用油柜容积, m3； bg----辅锅炉燃油消耗率，kg/h； t6----供油时间，取6～8，h。

8．油渣柜容积 V5=bzPebzt7Cr *10-3/ρr （4-1-8）式中:V5----油渣柜容积, m3； t7----计算时间，取3h 也可按照主机功率选取：小于74kW取0.5～0.6 m3，74～14710kW取1 m3，大于14710kW取1.5～2.0 m3 动装设计课件(第4章第15节)        9．污油柜容积        V6=（0.05～0.10）*Peb/1000                     （4-1-9）式中：V6----污油柜容积, m3       10．沉淀柜容积       V7=bzPebzt8Cr* 10-3                                     （4-1-10）式中:V7----沉淀柜容积, m3；           t8----计算时间，取24～28，h       11．燃油供给泵排量与压头       1）燃油供给泵排量                        qvg=bzPbk *10-3 /ρr                                （4-1-11）式中： qvg----燃油供给泵排量, m3/h；                bz----柴油机消燃油耗率，g/(kW•h)；              Pb ----柴油机标定功率，kW；                k----裕度系数，取2～3。

       2）燃油供给泵压头       一般取0.245～0.588Mpa；若用燃料油则取0.49～0.98Mpa动装设计课件(第4章第15节)         12．燃油输送泵排量与压头          1）燃油输送泵排量          qvs=24bzPb *10-3 /(1.5ρr)                           （4-1-12） 式中：qvs----燃油输送泵排量, m3/h        式（4-1-12）是将燃油自储油舱输送至沉淀柜时的计算公式，若是输送至日用油柜，则泵的排量：         qvs=(V2+V3+V4)/t9                                     （4-1-13）式中:qvs----燃油输送泵排量, m3/h；           t9----注油时间，取0.5～1，h       2）燃油输送泵压头        一般取0.245～0.343 Mpa动装设计课件(第4章第15节) 13．燃油分油机排量 qvf=ΣB/(i•t10) （4-1-14）式中: qvf----燃油分油机排量，L/h； ΣB----主、辅机1昼夜耗油量，L/d； i----分油机台数； t10----分油机工作时间，一般取8～12h/d。

燃油分油机排量还可以根据主机的功率确定，其具体数值见表4-1-1表4-1-1 燃油分油机排量与主机功率的关系主机功率  kW总排量   L/h>735>1840>3675>5150>147101000～20002000～40004000～60006000～13000>13000动装设计课件(第4章第15节) 14．燃油加热器 燃油分油机加热器一般与分油机配套供货 由于燃料油粘度大，必须对其加热，使其具有一定的流动性，以保证燃料油的供应，满足燃油装置的需要燃料油的加热温度范围及单位加热面积见表4-1-2和表4-1-3表4-12 燃油加热温度范围名称加热温度  ℃加热后粘度  cSt油舱沉淀柜分油加油器日用油柜雾化加热器30～4040～6075～9060～70（保温）90～100400～220400～12038～23 70～4623～18动装设计课件(第4章第15节)名称单位加热面积（m2/m3）双层底油舱沉淀油柜日用油柜0.07～0.12（保温）0.20～0.30（加热）0.10～0.15（加热）单位加热面积   表4-1-3 四、对燃油管路的要求 1.各舱柜间应有管路连通，管路上应装设截止阀，以便关断，保证船舶倾斜时正常供油。

2.大、中型船舶设独立驱动的燃油传送驳运泵，小型船舶设手摇泵，保证连续供油依靠重力油柜供油时，油柜必须置于柴油机上方，距该机高压油泵进口不得小于1m动装设计课件(第4章第15节) 3.各油舱、油柜供油管路上的截止阀或旋塞应直接装设在舱柜壁上深油舱、日用油柜出口管路应设置速闭阀，以便在发生火灾或危急情况下，能在该处外迅速将其关闭 4．燃油管路必须与其他管路隔绝，不得布置在高温处、电气设备处，不得通过水舱和起居处，若必须通过这些地方，要采取防火和防水、油泄漏的有效措施 5．沉淀舱柜以及专设沉淀舱的燃油舱或日用油柜，应装设自闭式放水阀或旋塞，且应设置收集油舱和聚油盘排出的含油污水的舱柜 6．大型船舶燃用两种燃油，应设有两套供油管路，设置燃油回油集合筒以收集回油，并用于两种燃油的混合和撤换小型船舶柴油机往往将回油管路接至喷油泵进口处动装设计课件(第4章第15节)                         五、燃油管路实例分析1 1．长江干线某推船燃油管路（图4-1-3） 该船以两台8NVD48A—2U型柴油机作主机，持续功率970kW、转速428r/min，设置3台6135型柴油发电机组和1台燃油辅助锅炉。

燃油管路主要设备：燃油输送泵、手摇泵各1台；燃油供给泵2台（主机带泵）；2个重柴油舱、1个轻柴油舱；2个重柴油日用油柜、1个轻柴油日用油柜；过滤器、燃油分油机及加热器等 该船主机在正常航行时燃用20号重柴油，起动、停泊及进出港时燃用轻柴油6135型柴油机燃用轻柴油 动装设计课件(第4章第15节) 该船燃油管路工作原理如下： （1）注入与贮存 燃油自甲板左右舷的注入头1注入并贮存于重柴油舱或轻柴油舱中注油的动力是加油站或供油船的加油泵 （2）驳运 自吸口4经滤器5，由手摇泵6或燃油输送泵7驳运至油柜10或11中也可用分油机8完成驳运任务污油柜12中的污油可用泵7或6排出（图中未示出）或驳至相应油柜中 （3）净化 燃油自油舱2由分油机自带的燃油泵吸出，经过滤器5过滤，再进入加热器9加热，然后经分油机8分离，净油由排出泵打入日用重柴油柜10动装设计课件(第4章第15节) （4）供油 贮存于日用重柴油柜10中的燃油，经阀13输出，由主机自带的燃油供给泵送至主机高压油泵，多余燃油经回油管进入油柜10辅机自日用轻柴油柜11吸油，多余的轻柴油经回油管至柴油机输油泵进口。

辅锅炉可由轻、重柴油柜供油 由于重柴油粘度大，故在各重柴油舱柜设蒸汽加热管路，以便调驳、输送和净化；装设温度计，以便检测和控制燃油的温度在滤器的进出口端设压力表，以便观察滤器的堵塞情况在日用油柜上装有速闭阀、液位继电器、自闭式放泄阀等动装设计课件(第4章第15节)图4-1-3 长江干线某推船燃油管路动装设计课件(第4章第15节)      二．某远洋货船燃油管路     该船主机为1台日立—B&W、8L55GFCA(D)型柴油机，功率7870kW、转速150r/min；设“大发”柴油发电机组3台，每台功率为552kW；还设有燃油辅锅炉及强制循环的废气锅炉各1台    该船主机使用燃料油，在起动、操纵和停车前使用重柴油发电柴油机借助混合装置，燃用燃料油与重柴油相掺混的混合油     燃油管路主要设备：燃油驳运泵、污油驳运泵、柴油分油机、燃料油分油机、集油筒、混合器、过滤器以及一些舱柜等     该船的燃油管路主要由驳运及净化管路和供油管路组成，见图4-1-4和图4-1-5，其工作原理与图4-1-3相似动装设计课件(第4章第15节)图4-1-4 驳运及净化管路动装设计课件(第4章第15节)动装设计课件(第4章第15节) § 4-2  滑油管路滑油管路 一、滑油品质与选用 1、  滑油品质 1）粘度 粘度是滑油流动性能指标，影响摩擦副油膜的形成和润滑的质量。

为能形成连续而均匀的油膜，减少摩擦损失，所用滑油的粘度应该适当      2）稳定性 稳定性表示滑油在高温下工作时的抗氧化能力当滑油受氧化粘度增大、颜色变深、性能变坏而变质时，则须更换新滑油常选用相应的添加剂与其混合，以增强其抗氧化能力     动装设计课件(第4章第15节) 3）酸值（中和值） 滑油中含有有机酸和无机酸，酸值增加将使滑油变质，失去润滑作用在滑油分油机进口处加入3％～5％的热淡水来冲洗滑油，可降低其酸值，提高使用寿命      4）抗乳化剂 当水渗入滑油时，它就会乳化生成泡沫，使磨损加剧加入相应的添加剂可增强其抗乳化能力     5）残碳 指滑油在氧化或高温下生成的碳和渣这些碳和渣会加快运动部件磨损，堵塞气口或卡紧气阀，严重破坏柴油机的正常工作 动装设计课件(第4章第15节) 2、滑油的选用 常用国产曲轴箱油有HC—8、HC—11和HC—14柴油机滑油，HC—11和汽轮机油HU—30用于废气涡轮增压器，救生艇及应急柴油发电机用HQ—8D滑油常用国产气缸油如兰州炼油厂产的兰—40        选用滑油时应考虑下述因素：        1）运转部件速度较高时，摩擦产生的热量多，滑油粘度要低些。

        2）滑油的流动性与环境温度有关，在南方水域航行的船舶所用滑油的粘度要高些，北方则应低些        3）粘度高的滑油凝聚力大，不易被挤出，摩擦偶件单位摩擦面积上所承受的压力大的，所用滑油的粘度要大些动装设计课件(第4章第15节)        4 ）承受变载荷而常出现半干摩擦的场所应选用粘度较大的滑油，以保证在运转过程中形成连续的油膜        5）摩擦偶件的配合间隙大者或摩擦表面粗糙者，应选用粘度较大的滑油         船舶柴油机动力装置一般这样选用滑油：        大型低速十字头式柴油机的曲轴箱、轴承、传动齿轮、推力轴承、减速齿轮用HC—11，中、高速筒形活塞式柴油机的曲轴箱、气缸用HC—11、HC—14十字头式柴油机用气缸油润滑缸套和活塞汽轮机油用于汽轮机、废气涡轮增压器和液压调速器等动装设计课件(第4章第15节)         二、滑油管路的功用、组成与种类         1．功用        滑油管路给柴油机、增压器等船舶动力装置设备供应足够的、合乎质量要求的滑油，确保有关摩擦副处于良好的润滑状态，避免发生干摩擦，并在润滑过程中带走部分热量，起一定的冷却作用。

         2．组成        滑油管路一般由滑油储存舱（柜）、滑油循环柜、滑油泵、净化设备（滤器、分油机）及滑油冷却器等组成         3．种类        滑油管路通常根据柴油机的结构型式可分为湿底壳式和干底壳式两种动装设计课件(第4章第15节)图4-2-0（补） 滑油管系种类、组成与原理动装设计课件(第4章第15节)         1）湿底壳式        滑油存放在柴油机的油底壳（曲轴箱）里正常运转时由柴油机自带油泵抽吸油底壳内的滑油，经滑油冷却器，至各润滑部件进行润滑，最后借重力流回油底壳中，成为循环系统这种管路比较简单，一般用于小型柴油机        2）干底壳式        滑油储存于单独设置的滑油舱（柜）之中，有如下两种形式     （1）滑油循环舱（柜）设置于柴油机油底壳下方滑油泵自该舱（柜）吸油，经冷却后进行润滑，然后借重力流至柴油机底部，再流回滑油循环舱（柜）中   动装设计课件(第4章第15节)          （2）滑油循环舱（柜）不受位置限制要增设一台滑油泵（吸油泵）将柴油机底壳中的油抽至滑油循环舱（柜）         干底壳式滑油管路改善了滑油工作条件，广泛应用于大、中型柴油机。

        三、对滑油管路的要求        滑油管路的布置应保证船舶在一定的横倾和纵倾范围内可靠地供油同时，应尽可能缩短管子长度        1、滑油循环泵的布置应使吸入管长度尽可能短，因此油泵应尽可能靠近柴油机或循环油柜为能从双层底循环油柜可靠地吸油，泵的吸入高度应在允许的范围内，如齿轮式滑油泵，一般是3m水柱；螺杆式滑油泵，约4~5m水柱动装设计课件(第4章第15节) 2、为了减少管路阻力和管路振动现象，在滑油循环泵到过滤器的管路上要使弯头尽可能少，并缩短此管路长度      3、过滤器是滑油管路的一种重要设备，分粗滤器和细滤器两种一般为双联式滤器，平时运转只要1个，当堵塞时可用三通旋塞转换至另外一个滑油过滤器一般布置在滑油冷却器前，因为此时滑油温度较高，以利于减少过滤阻力和提高过滤效果滤器前后要装设压力表，管路中还应设低压报警器，以检测和控制滑油的工作压力 4、滑油贮存柜要靠近甲板注油口，并有一定高度，以借重力给循环油柜补充滑油或进入驳油泵循环油柜的布置应使滑油能自主机自由流入，且应保证油泵吸入高度在允许范围内 动装设计课件(第4章第15节) 5、如果增压器采用强制循环式压力润滑，则设置增压器滑油重力柜作为应急用，重力柜的高度必须在增压器轴线上方约1.2m处。

四、滑油管路设备估算 1、贮油舱        1）主机滑油消耗量         CZ=cZPebt1*10-6 （4-2-1） 式中：CZ—主机滑油消耗量，t； cZ—主机滑油消耗率，g/(KW*h)； Peb—主机标定功率，KW； t1——续航力，h动装设计课件(第4章第15节)      2）辅机滑油消耗量：          Cf=cfPtt2Kf *10-6                                                           (4-2-2)式中：Cf——铺机滑油消耗量，t；     cf——辅机滑油消耗率，g/（kw.h）；             t2—— 续航时间内，辅机使用时间，h；           Kf——辅机负荷系数，一般取0.6；            Pt——辅机标定功率，kw      3）储油舱容积：          VC=（Cz+Cf+Czh+Cfh）* Cr * CC/ρh             (4-2-3)式中：VC——贮油舱容积，m3 ；                Czh——主机换油量，t；           Cfh——辅机换油量，t；           ρh——滑油密度，一般取0.92，t/m3             Cf——容积系数，取1.1~1.2；            CC——贮备系数，取1.1~1.2。

     主、辅机换油量，一般据柴油机说明书而定动装设计课件(第4章第15节) 2．滑油循环泵（主滑油泵） 滑油循环泵应有两台，其中1台为备用泵，小型船舶可用手摇泵作为备用泵 1）排量： qH= qdPeb （4-2-4）式中：qH——滑油循环泵排量，m3/h； qd——主机要求的单位功率小时排量， m3/（kw.h）； Peb同前 qd取值，包括活塞冷却时为0.00041~0.00048，不包括时取0.00011~0.00014 2）压头： 泵的压头应保证滑油进入最后一道轴承前压力有0.078~0.094MPa 一般不包括活塞冷却时取0.294~0.392MPa，包括时取0.392~0.49MPa动装设计课件(第4章第15节)     3、主机滑油循环柜          Vg=qHCr/z                                               （4-2-5）式中：Vg——循环柜容积，m3；            Cr——容积系数，取1.2~1.25；             Z——循环倍率，次/h；            qH ——同前（滑油循环泵排量）。

      滑油循环倍率一般根据柴油机而定，大型低速柴油机6~12次/h，中速柴油机30~40次/h，高速柴油机50~60次/h，而高强载的高速柴油机可达90~100次/h循环倍率越大，则滑油就越容易变质，使用期就短     大型、中型船舶一般设两个滑油循环柜，小型船舶只设1个循环柜应保证油泵在船舶倾斜情况下也能可靠吸油动装设计课件(第4章第15节)                       4、滑油沉淀柜        滑油沉淀柜用于贮存和沉淀滑油，其容积是滑油循环柜的1.5倍小型船舶不设沉淀柜而只设贮存柜        5、污油柜        污油柜用来贮存更换下的滑油，一般只设1个，其容积为滑油循环柜的1.2倍        6、油渣柜        分油机分离出来的油渣和水存放于油渣柜，小型船舶常常不设油渣柜容积可按分油机排量的0.03-0.04倍确定，亦可按表4-2-1选取（按主机功率范围来选取油渣柜的容积）        7、滑油输送泵        大、中型船舶设滑油输送泵，调驳各滑油柜滑油和将滑油驳至舷外其排量与压头无特别要求，一般排量在5m3/h，视船舶及主机功率决定。

若电站负荷允许，排量大一些可缩短驳运时间动装设计课件(第4章第15节)主机功率（KW）油渣柜容积（m3）   7355  0.5—0.67355~14710     1.0    14710  1.5—2.0表4-2-1    油渣柜容积 动装设计课件(第4章第15节) 五、滑油管路实例分析 1、长江下游某推船滑油管路（见图4-2-1） 滑油管路主要设备除图中可见者外，还有主机自带抽吸泵和压力泵等 滑油管路包括主机润滑管路和辅机与齿轮箱润滑管路两部分它由注入、贮存、调驳、净化和供给等部分组成其中，主机润滑管路的工作原理如下： 当主机运行时，滑油压力泵从滑油循环柜中吸油，经木屑滤器过滤，自（20）进入冷却器冷却后，再通过双联缝隙式磁性滤器进行细虑，而后进入主机滑油总管，再通过各支管去润滑有关部件润滑后的滑油靠重力流至油底壳，经滑油抽吸泵打入循环柜内如此循环，周而复始当主机自带泵发生故障或检修时，可用备用泵8代替，但滑油不经循环柜，而按湿底壳式润滑管路循环与供油由于油底壳存油较少，故不能长期工作，必须及时采取措施动装设计课件(第4章第15节)动装设计课件(第4章第15节)动装设计课件(第4章第15节) 2.某远洋货船滑油管路 1）注入、贮存与净化管路（图4-2-2) （1）注入 滑油自甲板注入头注入，分别贮存于滑油储存舱1或主辅机滑油贮存柜10、12与气缸油储存柜中。

（2）驳运 滑油贮存舱1或滑油循环柜2的滑油可由滑油输送泵4或分油机8的吸入泵驳至主机滑油沉淀柜和发电机组滑油沉淀柜或主机与发电机组贮存柜中，贮油舱和各循环柜的滑油可由滑油输送泵4经阀箱5进行驳运或排出滑油油渣柜14、扫气（箱）泄放柜16的污油可由污油泵输送到焚烧炉燃烧 （3）净化 在航行中主滑油泵工作的同时，主机滑油循环柜中的部分滑油被分油机吸入泵吸入，经分油机加热器加热后，进入分油机进行分离，分离后的净油由分油机排出泵泵回滑油循环柜这是一种连续净化方式，在滑油循环工作的同时进行分离，常称之为平行分离法或旁通分离法同时，分油机吸入泵也能够吸入沉淀柜中的滑油，动装设计课件(第4章第15节)经分离后，净油由分油机排出泵送至循环柜2或贮存柜10、12发电机组的滑油净化过程是，先由滑油输送泵将发电机滑油循环柜13中的滑油送至滑油沉淀柜11，再由分油机吸入泵从沉淀柜11吸入滑油，经加热进入滑油分油机8分离后，净油则由其排出泵送至滑油贮存柜或循环柜中 动装设计课件(第4章第15节) 2）供油管路（图4-2-3） 主机为干底壳式滑油管路电动主滑油泵4将滑油从循环柜2吸出，经双联磁性滤器3送至滑油冷却器5，冷却后经反冲式滤器6进入主机滑油总管，再经支管分送至有关部位，润滑后的滑油靠重力流至油底壳，再流回设在双层底的循环柜2。

汽缸滑油用泵9自贮存柜7中吸出，经滤器8、测量柜10进入汽缸注油器，对汽缸进行润滑 主机设有独立的凸轮轴润滑管路泵13将循环柜11中的滑油吸出，经滤器12、冷却器14、滤器15进入主机润滑凸轮轴的摩檫偶件动装设计课件(第4章第15节)动装设计课件(第4章第15节)动装设计课件(第4章第15节)              §4-3  冷却管路 一、冷却管路的功用及形式 1、功用 船舶柴油机动力装置工作时，有许多机械设备要散发大量的热量例如在柴油机中，燃油燃烧时所放出的热量约有25%~35%要从汽缸、活塞等部件散出为保证受热部件温度不致过高而影响正常工作，或者不致因热负荷过大而损坏，必须及时而有效地散发这些热量通常是使一定量的液体连续流经受热部件进行冷却，把这些热量携带至被冷却的机械设备以外船舶柴油机动力装置中需要散热冷却的机械设备有：       1）主、辅柴油机，包括汽缸、活塞、喷油嘴、增压器等；        2） 主、辅机的滑油冷却器、淡水冷却器等热交换器；        3） 轴系中的齿轮箱、轴承、尾轴管等；动装设计课件(第4章第15节)      4）空气压缩机、冷凝器等设备。

冷却管路的功用就是对上述需要散热的设备供以足够的淡水、江水、海水或冷却油，进行冷却，以保证其在一定温度范围内可靠地工作 2、冷却管路的形式 根据冷却管路的工作特点，可分为开式冷却管路和闭式冷却管路两种形式 1）开式冷却管路 开式冷却是用专用泵吸取舷外水直接对主、辅机进行冷却，又称直接冷却图4-3-1为开式冷却管路原理图 （1）工作原理 海水泵4将海水自海底门1，经通海阀2 、滤器3送至温度调节器5，再进入滑油冷却器6和主机7，冷却有关部位后汇集于总管，然后推开单向阀8排至舷外温度调节器自动调节冷却水的流量，使滑油温度和进入柴油机的水温在允许的范围内 动装设计课件(第4章第15节)图4-3-1(代)开式（直接）水冷却管系原理图1、海水泵；2、海底门；3、进水阀；4、过滤器；5、滑油冷却器；6、主柴油机；7-8、温度调节器；9、温度传感器；10、防浪阀动装设计课件(第4章第15节) （2）优缺点 开式冷却管路设备少、管路简单、维护方便、水源丰富不过，有两个问题也很突出一是冷却水水质差，江、河水中的各种杂质和水面浮油进入冷却空间后，会造成堵塞或附着在冷却表面；海水对金属壁起腐蚀作用并能在冷却空间沉积水垢，以使传热条件变坏，使金属壁过热受损。

二是舷外水温度变化大，直接受季节、区域的影响，变化幅度大，不利于进入柴油机冷却因此，开式冷却只能用于小型柴油机和对冷却水要求不十分严格的各种热交换器、空气压缩机、排气管、尾轴管等的冷却 2）闭式冷却管路 闭式冷却是淡水泵吸入淡水对主、辅机进行冷却，舷外水则通过淡水冷却器带走淡水的热量，又称间接冷却图4-3-2为闭式冷却管路原理图动装设计课件(第4章第15节)图4-3-2(代)闭式（间接）水冷却管系原理图1、海水泵；2、海底门；3、进水阀；4、过滤器；5、滑油冷却器；6、主柴油机；7-8、温度调节器；9、淡水冷却器；10、淡水泵；11、淡水膨胀水箱；12、防浪阀；13、温度传感器动装设计课件(第4章第15节) （1）工作原理 图中实线所示为舷外水管路淡水泵1自淡水冷却器8吸入淡水，进入柴油机3冷却高温部件后，又回到淡冷却器8，进行闭式循环海水进行开式循环，与图4-3-1相似，只是管路中包括了淡水冷却器 （2）优缺点 淡水水质好，不会产生堵塞流道和析盐现象，积垢少，利于控制柴油机进、出水温度但这种管道设备多、管道复杂、维修管道不便闭式冷却广泛用于大、中型船舶 3）集中式冷却和舷外冷却管路 这两种管路都是闭式冷却方式。

集中式冷却的特点是，用一个集中冷却器取代管路中服务于不同冷却对象的各分冷却器，进行淡水和海水的热交换；循环的淡水先通过各分冷却器吸取热量，后在集中冷却器中将热量传给海水，带出舷外 舷外冷却管路是把淡水冷却器装在船舶水线以下船壳的外板上，利用舷外水进行自然冷却动装设计课件(第4章第15节) 二、对冷却管路的要求        1、海底门设置：船舶机舱至少设两个海底门，布置在船舶的左右两舷，一般设高、低位海底门，低位海底门在机舱底部，高位海底门设于舭部对于大型船舶尾机舱，海底门要尽量布置在机舱前部，以免吸入空气和污水        2、管路除污与疏通：海底门应设格栅或孔板，以阻挡大的污泥杂质进入海水管路海水箱上应设透气管、压缩空气管和蒸汽管，以便吹除污泥物和冰粒等        3、排水口布置：为防污水回吸，通常布置在海底门或吸水口之后，并尽可能使两者远离排水口一般设在满载水线与轻载水线之间，以便操纵和检修阀门应绝对避免将排水口设于救生艇及舷梯卸放范围海水管路的排水阀应安装在高于冷却空间的位置，以便排除管内的空气与水气可在排出管上安装视流器，以观察排水情况动装设计课件(第4章第15节)         4、泵的设置：除主机自带水泵外，还必须设有独立驱动的备用泵，小型船舶可用其他足够排量的泵代替。

海水泵布置要考虑船舶最低吃水线，应使水泵的叶轮常处于吃水线下，在正常航行情况下可自任一海底门吸取海水 5、管路与设备的布置：海水管路的布置应满足对各种设备的压力和温度参数的要求，力求设备能量小、管路短，方便操纵和检修等各种冷却器和制淡装置在管路中的位置，空气冷却器设置在海水泵出口管路的最前端，制淡装置也大多如此；淡水冷却器，主要是缸套冷却器，应布置在管路末端；其他冷却器，如滑油冷却器及活塞淡水冷却器可采用串联或并联形式布置在管路中 6、应急措施：采用闭式冷却时，每台主机应有独立的闭式冷却管路，并且在海水管路和淡水管路间设连通管，中间设阻隔阀，以便闭式冷却管路发生故障时，则可采用直接冷却方式，用海水进行冷却动装设计课件(第4章第15节)  7、防腐措施：航行于海洋的船舶，当采用海水直接冷却时，必须采取在冷却水套内插锌棒等防腐措施钢质舷旁阀、附件以及海水箱等，均应有防蚀保护措施 三、主要设备及其估算 1、膨胀水箱        膨胀水箱是由钢板焊接而成的箱体，其上设有注入管、透气管、溢流管和液位计等，并应加盖膨胀水箱的大小，应能满足管路中淡水受热膨胀的需要和能够及时向管路中补充淡水。

容积估算： Vx=0.10VgCy （4-3-1） 式中：Vx----膨胀水箱容积，m3； Vg----淡水冷却管内的水量，m3； 动装设计课件(第4章第15节) Cy----容积系数，取1.1～1.2 若活塞为水冷却，则 Vx=（1/50～1/60）qh Cy （4-3-2）式中：qh----活塞淡水泵排量，m3/h 2、冷却水泵 1）淡水冷却泵 （1）排量 按所带走的散热量进行估算： qd =εHubzPebk/cd(t2-t1)ρd （4-3-3）式中：qd----淡水冷却泵排水量，m3/h； bz----主机燃油消耗率，kg/(kW.h)； Peb----主机标定功率，kW动装设计课件(第4章第15节) K----裕度系数，取1.2～1.3； Hu----燃油低热值，J/kg； cd----淡水比热容，J/(kg.℃)； ρd----淡水密度，kg/m3 ； t1----淡水进主机温度，℃； t2----淡水出主机温度，℃； ε----冷却水带走的热量百分比，（%）。

带走的热量百分比ε视冷却介质和柴油机的型式不同而异淡水带走的热量百分比为： 船用低速柴油机 ε=25%~20% 船用中速柴油机 ε=20%~15%动装设计课件(第4章第15节) 船用高速柴油机 ε=15%~10% 喷油器冷却水带走的热量百分比 ε=0.1% 冷却介质进出柴油机的温差与柴油机型式及冷却介质种类有关不同介质进出柴油机的温差（t2-- t1）见表4-3-1       表4-3-1    冷却介质进出柴油机的温差（℃）缸套冷却淡水10~15活塞冷却淡水10活塞冷却油  10喷油器冷却水5~10海水12动装设计课件(第4章第15节)        表中海水温差是指海水流经串联的各冷却器后的温升，一般不超过12 ℃ 如果温差再大，则有可能使海水大量析盐，亦会使冷却器尺寸增大        如果不通过散热计算，可以按照同类型主机的单位功率小时冷却介质需要量来估算冷却水的排量，见表4-3-2和表4-3-3        对许多中、高速柴油机来说，淡水冷却泵是由柴油机本身带动的对于大型低速柴油机 ，由于缸套淡水冷却和活塞淡水冷却管路互为独立，故须另外设置缸套淡水冷却泵和活塞淡水冷却泵，单独由电动机驱动，其排量可按表4-3-2估算。

      （2）压头  一般为0.147~0.196MPa，缸套和活塞均用淡水冷却时为0.29~0.31MPa动装设计课件(第4章第15节)     表4-3-2     船用低速柴油机                       冷却淡水需要量（L/（kw*h））活塞用淡水冷却缸套用淡水冷却缸套、活塞用淡水冷却11~1427~5436~68缸套用淡水冷却喷油器用淡水冷却    26~45    0.5~0.7     表4-3-3     船用中、高速柴油机                       冷却淡水需要量（L/（kw*h））缸套用海水直接冷却缸套用淡水冷却活塞用淡水冷却活塞用滑油冷却54~6854~824~68     表4-3-4     船用低速柴油机                       冷却海水需要量（L/（kw*h））动装设计课件(第4章第15节)        2）海水冷却泵        海水冷却泵的排量，可以按海水带走的热量估算，也可以按表4-3-4确定 对于中速柴油机，海水泵排水量可按冷却海水需要量52~54L/（KW*h）进行估算       海水冷却泵的压头，直接用海水冷却汽缸套时，为0.196~0.245MPa；缸套和活塞都用淡水冷却时，为0.147~0.196MPa. 3.冷却器        淡水冷却器主要用来把冷却柴油机后的淡水带出的热量传给海水；滑油冷却器则主要用来冷却柴油机或齿轮箱的工作滑油。

船用冷却器结构主要有管壳式、套管式和板式等，前者用得最多下面只介绍管壳式冷却面积的估算或校核方法动装设计课件(第4章第15节) 1）  淡水冷却器 根据海水从淡水冷却器中带走的热量，计算冷却面积 A= (4-3-4) △tm= (4-3-5) 式中：Α—淡水冷却器冷却面积，m2； Qt—海水从淡水冷却器带走的热量，J/h； α—污染余度，取20%； k—传热系数，J/（m2*h*℃）； △tm—平均对数温差，℃； t3—淡水进冷却器的温度，℃； t4—淡水出冷却器的温度，℃； t1—海水进冷却器的温度，℃； t2—海水出冷却器的温度，℃动装设计课件(第4章第15节) t2=t1+△t （4-3-6） △t= Qt/qhchh (4-3-7) 式中；△t—海水进出冷却器的温升，℃； qh—海水通过冷却器的流量，m3/h； Qt—淡水冷却器被海水带走的热量，J/h； ch—海水比热容，J/（kg*℃）； ρh—海水密度，kg/m3；        根据计算的面积，即可选用满足需要的淡水冷却器。

动装设计课件(第4章第15节)       2）滑油冷却器      与上述计算方法相似，这里的传热系数k为8.3736*107~1.256*109J/（m2*h*℃）; α取20%      4、温度调节器      温度调节器主要包括两部分：一是三通阀，使从柴油机出来的热水，一路通向淡水冷却器，另一路通到淡水冷却泵进口；二是感温机构，主要由感温体和调节阀组成感温体是一个封闭的波纹管，里面装有易挥发的液体（其沸点低于控制温度）波纹管上方压盖与调节阀相连波纹管在管路中和柴油机出来的热水直接接触图4-3-3是温度调节器示意图      当温度调节器和淡水冷却器并联在柴油机的冷却水出口管路上时，就能够使柴油机出来的热水有一部分不经过冷却器，而直接旁通到淡水泵的进口冷却水在某一温度时，波纹管内的蒸气压力与弹簧压力平衡，调节阀处于一动装设计课件(第4章第15节)定位置当水温升高时，波纹管内液体汽化蒸气压力增高，推动调节阀上升，使流经冷却器的水量增加，旁通水量相应减少反之，旁通水量相应增加这样，通过温度调节器即可控制此旁通水量，从而控制冷却水在一定的温度范围内动装设计课件(第4章第15节)图4-3-3   温度调节   器结构示意图1、本体；    2、波纹管；3、调节阀动装设计课件(第4章第15节)                四、冷却管路实例分析      1、长江下游某推船冷却管路     如图4-3-4所示，该船冷却管路分成三个部分：主机冷却、中间轴承和齿轮箱冷却、发电机组冷却。

前两部分之间有联系，后一部分单独循环     主机采用闭式冷却管路，淡水在管路中循环，江水冷却滑油、淡水后排出舷外淡水管路设有膨胀水箱主机自带滑油冷却器和淡水冷却器，未在图中示出舱底或压载水泵兼作冷却水的备用泵     中间轴承4及齿轮箱滑油冷却器6既可由主机江水泵出水管接一路压力水来冷却，也可以由泵5直接吸水进行冷却     发电机组也是采用闭式冷却方式该管路中没有设江水泵，而是将淡水冷却器安装在舷外，利用舷外水自然冷却，以收到一定的节能效果即舷外冷却管路）动装设计课件(第4章第15节)动装设计课件(第4章第15节)动装设计课件(第4章第15节)图4-3-4（补）某内河    货船冷却管路图动装设计课件(第4章第15节) 2 某远洋货船冷却管路 1）海水冷却管路（图4-3-5） 主海水泵1自海底门7、经过滤器、阀门、海水总管、将海水吸入，然后一路经滑油冷却器2冷却滑油后，一部分水进入主机3冷却有关部件，另一部分与主机出水一起进入淡水冷却器4，然后排出舷外或流回1的吸入端；另一路冷却海水淡化装置5后排出舷外；再一路去冷却凸轮轴滑油冷却器6及中间轴承，去冷却件8、14、15、16和去冷却件11、12后排出舷外。

一般情况下，件8、14、11等的冷却由辅海水泵10进行动装设计课件(第4章第15节) 2）淡水冷却管路（图4-3-6） 主淡冷却泵3经气水分离器2从主机的淡水出口（1）吸水，将其送入主淡水冷却器4，后经淡水加热器5，再从主机淡水进口（2）进入主机，去冷却主机有关部件，构成封闭循环管路中设有主机淡水膨胀箱，由压力水柜补水具有一定温度的主机淡水出水，可由泵3送入制淡装置6进行制淡为对主机及辅锅炉的有关水腔进行化学药剂清洗，设置化学药剂柜及相应管路对主机的空冷器8，可用清洗泵10将送入化学清洗柜9中的蒸汽凝水或压缩空气泵入进行清洗 发电机的冷却管路采用闭式循环冷却，其3台发电机组的柴油机12均自带淡水泵，共用1个膨胀水箱动装设计课件(第4章第15节)动装设计课件(第4章第15节)动装设计课件(第4章第15节)动装设计课件(第4章第15节) —、功用 压缩空气是一个重要的动力源由于它具有许多良好的性能和特点，如可缩性、便于储存和输送、没有起火危险以及空气来源不竭等，所以在船舶上被广泛应用 1、柴油机的启动、换向 大、中型柴油机由于启动转矩和功率都比较大，故广泛采用压缩空气进行启动。

船舶柴油机常要进行机动操作，即正倒车；对于可倒转的柴油机，需要换向，要改变凸轮轴的位置，以使各个凸轮适应换向后柴油机工作过程定时的需要有的柴油机就采用压缩空气来完成换向动作 2.离合器操纵 有的船舶主机与轴系的离合通过气胎离合器进行，主机与轴系的结合或脱开采用压缩空气来实现 § 4-4 压缩空气管路动装设计课件(第4章第15节) 3、压力柜充气 向海水压力柜、淡水压力柜、液压装置中的压力油柜等充气 4.吹洗海底门、油渣柜等 5.气笛.雾笛吹鸣 6.遥控和自动控制系统的能源 7.灭火器的驱动喷射如二氧化碳喷射） 8.杂用如气动工具等）动装设计课件(第4章第15节) 二、对压缩空气管路的要求二、对压缩空气管路的要求 1、用压缩空气启动的主机，必须有独立的空气压缩机由于空气压缩机工作时有强烈振动，故应安置在船体结构较强的部位，或予以加强为保证压缩空气质量，空气压缩机不能布置在易吸入高温多潮空气或油气的地方 2、空气瓶的布置，可直立或卧放，一般放在船体结构较强的部位，如舷侧或隔舱壁附近直立布置振动大，可在瓶上设置牵条防振。

卧放时，其底座最好能与船体横梁或甲板纵骨相重合，并应有一定斜度，以利泄放存水 3、在空压机向空气瓶充气的管路上，应装气水分离器在空压机、空气瓶、冷却器和减压器阀的出口管路上，须装设压力表和安全阀 4、压缩空气管路一般采用集中供气的方式，即从满足管路最高压力参数出发来设置空气压缩机和空气瓶，对压力要求较低的设备则通过减压方法逐级满足动装设计课件(第4章第15节) 三、主要设备及估算三、主要设备及估算 1、空气瓶 空气瓶用来储存压缩空气，以备使用根据用途不同，有启动空气瓶、气笛空气瓶和杂物用空气瓶等 空气瓶有整锻式和焊接式空气瓶的主要附属设备有充气阀、出气阀、压力表、安全阀和泄水阀等，一般安装在瓶头上 对钢质海船，供主机启动用的空气瓶至少要两只空气瓶容量，应在不补充充气情况下，能从冷机开始正倒车交替连续起动每台可换向的主机不少于12次；能从冷机开始连续启动每台不可换向的主机不少于6次 启动空气瓶容积有3种估算办法：按柴油机每启动1次所消耗的自由空气量估算；按空气瓶容积与柴油机气缸总容积之比估算；按经验公式估算动装设计课件(第4章第15节) 1）按柴油机每启动1次所耗自由空气量估算： 设空气瓶中压缩空气最高压力为p2，在柴油机启动规定的次数以后，空气瓶中压缩空气压力降至p1，则空气瓶所能放出的自由空气量为： V=Vk(p2-p1) (4-4-1) Vk=V/(p2-p1) (4-4-2)式中：Vk—空气瓶容积，m3； p2— 最高启动压力，一般取2.94MPa； p1—最低启动压力，一般取0.686MPa； V —所放出自由空气量，m3。

                V = qVz=[q1+(-1)qr]Vz×10-3 (4-4-3)动装设计课件(第4章第15节)  式中：φ－启动次数，6次或12次； q－启动1次单位气缸容积所耗自由空气量， L/（L·次）； q1－冷态启动1次单位气缸容积所耗自由空气量， 5～7，L/（L·次）； qr－热态启动1次单位气缸容积所耗自由空气量， 取3～5，L/（L·次） Vz－柴油机气缸总容积，L Vz=πD2Si×10-3 /4 (4-4-4) 式中：D－气缸直径，cm； S－活塞行程，cm； i－气缸数动装设计课件(第4章第15节)    2）按空气瓶容积与柴油机气缸总容积之比估算：    通常采用Vk/Vz＝3.5～4对辅机启动空气瓶 ，Vk/Vz＝0.5～1    已知柴油机气缸总容积，乘以比值Vk/Vz即可算出所需启动的总容积。

   3）按国外经验公式估算：                                                                                                                           （4－4－5）式中：Vk－主机启动空气瓶容积，m3；           φ－启动次数；            D－气缸直径，m；             S－活塞行程，m；             n－转速，r/min；            C－常数，见表4-4-1动装设计课件(第4章第15节) 四冲程柴油机       二冲程柴油机筒形活塞       十字头式 单作用  双作用1    1    1   1.3表4-4-1 常数常数C C值值        启动次数ф可根据航线、柴油机型式及操作人员使用经验而定根据有关启动实验资料，认为ф取25次为宜，但也有为安全而取到40次的情况        转速n越高，柴油机每启动1次所需空气量就越多，故在公式中有n1/3的因子动装设计课件(第4章第15节)         2、空气压缩机（台数与排量）         供主机启动用的空气压缩机一般至少设置两台，其中1台应由主机以外的动力驱动。

其总排量应能在1h内由大气压力升至规定的连续启动所需的最高压力        由式(4-4-1)可知，对空气瓶充气从压力p1充至压力p2所需空气量V=Vk(p2-p1)按以上要求，要从大气压力开始，在1h内将全部启动空气瓶充到最高压力，则p2= Pmax，而p1=pmin=0，空气压缩机每小时要排出的自由空气量为：        V=Vkp2=Vkpmax                                                                   (4-4-6)式中：V----空气压缩机排量，m3/h；            Vk---启动空气瓶容积，m3；         Pmax----启动空气瓶内最高压力动装设计课件(第4章第15节)        启动空气瓶内的最高空气压力pmax，即启动主机所需的最高压力其最低压力pmin，各国规定不一如果pmin规定得高，空压机排量就得选配得小，可减少投资及能量消耗，但充气时间要长些         3．气水分离器       图4-4-1所示气水分离器是一种常用的形式，其工作原理是：空压机排出的空气经弯管4进入二滤板之间，而后穿过滤板，由排出弯管接头3送入空气瓶内。

利用急剧改变气流流动方向，使所带油水微粒因其惯性互相碰撞而滴入分离器底部，定期通过件6泄放 动装设计课件(第4章第15节)动装设计课件(第4章第15节)         4、空气减压阀        图4-4-2是空气减压阀示意图，其工作原理是，高压空气由a通道进入减压阀，然后通过阀盘6与阀座5之间的间隙，空气被节流而减压，再由通道b引入，进入低压空气瓶或直接供给需用之处件6的开度受薄膜1的控制，通过调整螺栓4，即可获得不同的压力，以满足需要         5．安全阀        安全阀通常用于压力容器、泵的压力管路和压缩空气管路等其作用是当工作压力超过规定值时，便自动开启，压力复原后又自行关闭，借以保护管路和设备 动装设计课件(第4章第15节)动装设计课件(第4章第15节)       四、压缩空气管路实例分析        1、长江下游某推船压缩空气管路（图4-4-3）        空压机1工作时，经件3、4分别可向3个主空气瓶5中充入2.95Mpa的压缩空气当5中的空气达到所需压力时，控制箱2可使1自停也可利用主机6的第一缸充气阀经单向阀7对5进行充气5中空气可经减压阀9向气笛杂用空气瓶10及操纵空气瓶11供入0.98Mpa的空气。

瓶10可经缓冲气瓶12供13鸣笛或供气阀开关用瓶10中的空气经14再次减压至0.2~0.4MPa，可供压力水柜及机舱杂用        2、某远洋货船的压缩空气管路（图4-4-4）       该管路的主要特点是：主机15除用压缩空气进行启动外，并用压缩空气操作凸轮轴换向柴油发电机11和应急消防泵12的柴油机也用空气起动为确保船舶在失电情况下不致断绝压缩空气，设有初始起动空压机9（可手动）动装设计课件(第4章第15节)图4-4-3（代） 某长江货船压缩空气管路图动装设计课件(第4章第15节)动装设计课件(第4章第15节)       一、功用及型式     排气管的功用是将主、辅柴油机及辅锅炉的废气排到机舱外的大气中去，使机舱保持良好的环境此外，还要考虑降低排气噪声、余热利用和满足特殊需要（熄灭废气中的火星）     柴油机的排气形式有水上排气和水下排气两种水下排气用在军用船上较多     柴油机的排气是由各气缸排出汇集于排气总管，然后经过废气涡轮增压器、补偿装置、废气锅炉或消声器排入大气     排气管路大致有以下几种形式：   （1）柴油机的废气直接由排气管经消声器排至大气这种形式用于没有废气锅炉的中、小型柴油机。

§4-5 §4-5 排气管路排气管路动装设计课件(第4章第15节)      （2）在消声器和柴油机集气管之间装设热膨胀补偿器，补偿排气管路因受热而引起的管子变形      （3）管路上装有废气锅炉，柴油机的废气经膨胀接头、废气锅炉排至大气锅炉设置旁通管路，有换向阀控制废气的流向，以便在清洗锅炉或不需要蒸汽时将废气导入大气旁通管路上装有消声器     （4）对上述（3）的形式，旁通管路不装消声器这种形式广泛用于大、中型船舶主柴油机     （5）对上述（3）的形式，用废气燃油混合式锅炉替代废气锅炉，利用废气调节阀控制锅炉蒸汽产量        以上各种形式的排气管路均通过烟囱向上排出废气对某些不设机舱棚的船舶，也可沿船尾或朝左、右舷排出废气动装设计课件(第4章第15节)图4-5-0(补充图1) 排气管系形式动装设计课件(第4章第15节)图4-5-0(补充图2) 排气管系形式动装设计课件(第4章第15节) 二、二、 对排气管路的要求对排气管路的要求 1、为利于废气排出，排气管一般应向上导出，力求管路短而少弯头若排气管必须在水线上或水线以下穿过船旁板或尾部导出时，应在排出端设止回阀等安全设备，以防舷外水倒灌。

在运载易燃，易爆危险货物时，排气管不得通过船旁板导出 2、排气管与配电板、燃油舱柜和燃油管应保持一定距离，以免引起火灾 3、排气管和消声器要装设冷却水套或包扎绝热材料，表面温度不得超过60C，以免烧伤管理人员 4、每台主机应有单独的排气管和消声器辅机可以几台合用1跟排气管，但要在发动机附近联结，并应装有把每台发动机的排气管与总管隔离的设备除废气锅炉外，锅炉烟道不得与柴油机排气管相通动装设计课件(第4章第15节)        5、装运易燃或易爆货物（如棉花、麻、火柴等）的货船及拖船，排气管必须装设灭火星设备（如用湿式消声器）油船和专运石油产品的运输船和拖曳油驳的拖船，发动机排气管的灭火装置应采用饱和蒸汽或喷水设备，以免火星与油气接触，引起火灾      三、主要设备和附件的选型三、主要设备和附件的选型 1、废气锅炉 为了提高动力装置的经济性，常对柴油机排气废热加以利用，最广泛采用的是废气锅炉利用废气锅炉产生蒸汽或热水，供应船舶日常生活和加热设备的需要；或者废气锅炉产生蒸汽，驱动汽轮机发电动装设计课件(第4章第15节)     废气锅炉按工作方式可分为单纯利用柴油机排气来产生蒸汽（或热水）和既利用柴油机排气又燃烧燃油来产生蒸汽的两种。

废气锅炉按结构形式可分为火管锅炉和水管锅炉两类火管锅炉按加热面的组成又可分为立式、卧式和立式火管-水管锅炉水管锅炉又可分为自然循环和强制循环两种     不同型式的废气锅炉和废气燃油混合式锅炉都有各自的特色，在选型时，要根据船舶的类型和要求，根据蒸汽压力、温度和蒸汽产量结合各种锅炉的特色进行     从安全可靠观点，柴油机船舶所用的锅炉蒸汽参数都不高，各类型式的锅炉都较易满足可靠性的要求通常压力较高时宜采用水管锅炉，蒸汽压力较低时选用烟管锅炉动装设计课件(第4章第15节)        烟管锅炉与水管锅炉相比、重量、尺寸大，单位受热面蒸汽产量低，但对水质要求不高，蓄水量大，特别烟道阻力较小，故在船上广泛采用强制循环废气锅炉设备较复杂，维护保养要求较高，而且要增设1台处于高温炉水下工作的循环水泵，故中、小功率船舶很少采用在要求蒸汽量大，且体积又受到限制时，可采用强制循环锅炉油船、客船和利用废热发电的船舶，绝大多数是采用强制循环废气锅炉  2、消声器 在船舶柴油机动力装置中，主、辅柴油机往往是最强的噪声源，实际上决定了整船的噪声级在排气管路上设置消声器，就是为了从噪声源外部采取措施，降低排气噪声。

动装设计课件(第4章第15节) 消声器可分为3种类型：阻性消声器、抗性消声器和复合式消声器 1）阻性消声器        如图4-5-1所示，这种消声器是在其内部敷设吸声材料，利用增加声阻的原理吸收噪声当声波进入消声器后，吸声材料使一部分声能由于摩擦而转化热能被吸收，从而起到消声作用        一般选用多孔性的柔顺材料，如玻璃丝、棉毡、矿渣棉、石棉绒绳、细铜屑等作吸收材料排气消声器的吸声材料要耐高温        阻性消声器高频范围消声效果好，对低频噪声消声效果差，且在高温、有蒸汽、有油气及有浸蚀作用的气体中吸声材料的使用寿命短、吸声性能降低，故很少单独使用动装设计课件(第4章第15节)图4-5-1    阻性管式消声器动装设计课件(第4章第15节) 2）抗性消声器 抗性消声器是根据声学滤声器原理，利用改变管路的声阻抗来降低某些频率或频段的噪声，有膨胀式消声器、共振式消声器等 图4-5-2a）为膨胀式消声器，其结构特点是在管路上串联1个或多个膨胀室，利用管截面的突变引起声速及声阻抗变化所产生的反射和干涉作用，使沿管传播的某些频率或频段的噪声得到降低。

这种消声器结构简单.制造方便，但尺寸大，宜用于柴油机转速变化不大而尺寸限制较小的船舶及油船动装设计课件(第4章第15节)图4-5-2    抗性消声器示意图动装设计课件(第4章第15节) 图4-5-2b)和c)为共振式消声器，其特点是在声波通道上，并联一个或多个共振室，利用共振来消耗声能，管道开孔与共振室相通图b)是分支共振室式，图c)是同心共振室式由于这种消声器的消声效果在共振频率附近最大，故宜用于柴油机发电机和转速变化较小的柴油机排气管路 3)复合式消声器        由阻性和抗性复合而成，或由多种结构形式组合而成的消声器称为复合消声器出于不同的消声考虑，有多种不同的复合消声器把对中低频有效的抗性消声器和对高频有效的阻性消声器组合起来、并综合各种消声结构优点而作成的复合式消声器，在一个宽广的频率范围内都有良好的消声效果动装设计课件(第4章第15节)      3、补偿器     为了补偿柴油机排气管受热膨胀而引起的管子伸长变形量，防止因热膨胀使管子产生压缩应力、甚至出现管子破裂、法兰紧密面泄露等事故，常常在排气管路中装设热膨胀补偿器钢制膨胀接头就是其中一个这种补偿器除能补偿管子受热时出现的线膨胀外，还可以减少由柴油机传给排气管、并沿排气管传给船体的机械振动，同时有隔声作用。

    一般在柴油机排气口或废气涡轮排气口先设置1只膨胀接头，然后再按排气管长度每隔5～7米设置1只    另外，排气管要由支架固定支架用来支持排气管重量和防止管子振动管子支架的布置可根据管子热膨胀及船体结构决定，支架间最大间隔可参考表4-5-1动装设计课件(第4章第15节)表4-5-1     支架之间最大间隔管子公称直径（mm）最大间隔（mm）<90100～200250～650>7002000300035004000 四、排气管路实验分析 图4-5-3（代）是长江下游某船的排气管路从图中可见，主机废气经膨胀接头2、排气管3、废气锅炉4排至大气辅机废气则从管5排出动装设计课件(第4章第15节)动装设计课件(第4章第15节)动装设计课件(第4章第15节)动装设计课件(第4章第15节)动装设计课件(第4章第15节)。