柴油机总论PPT课件.ppt

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1、 第一章 船舶柴油机总论第一节第一节 柴油机在船舶动力装置中的地位柴油机在船舶动力装置中的地位第二节第二节 船舶柴油机的发展 第三节第三节 船舶柴油机当前的技术水平 第四节第四节 船舶柴油机的发展趋势第一节第一节 柴油机在船舶动力装置中的地位柴油机在船舶动力装置中的地位一柴油机与动力机械一柴油机与动力机械 二柴油机动力装置的主要特点三柴油机在船舶动力装置中的地位柴油机与动力机械n动力机械和工作机械 n热机 内燃机 外燃机 n往复式发动机 回转式发动机n点燃式发火 压缩式发火 n柴油机是以柴油或劣质燃料油为燃料，压缩发火的往复式内燃机。n柴油机的基本工作过程q进气、压缩、燃烧、膨胀和排气 功率：

2、功率：70000KWL：25MH：13MB：7M柴油机在船舶动力装置中的地位柴油机在船舶动力装置中的地位一柴油机与动力机械 二柴油机动力装置的主要特点二柴油机动力装置的主要特点三柴油机在船舶动力装置中的地位柴油机动力装置的主要特点n柴油机的优点1 经济性好。2 功率范围宽广3 尺寸小，重量轻4 机动性好5 适应船舶航行的各种工况要求柴油机的缺点振动和噪音工作条件恶劣柴油机在船舶动力装置中的地位柴油机在船舶动力装置中的地位n一柴油机与动力机械 n二柴油机动力装置的主要特点n三柴油机在船舶动力装置中的地位三柴油机在船舶动力装置中的地位柴油机在船舶动力装置中的地位n1912年q世界上第一艘远洋柴油机

3、船Selandia轮投入营运n1939年q柴油机船在世界船队总吨位中的所占的比例上升到约60%q船舶动力装置开始进入到了柴油机时代 n1970s后q向民用船舶动力装置的各个领域扩张nVLCC、大型散装船、集装箱船 qLNG船 近年世界2000DWT以上船舶造船统计 年份1990 1992199419961998200120022003造船数81776377898610809489601033柴油机船81776377097410789419461017百分比100%100%98.97%98.78%99.81%99.26%98.54%98.45%2000-2003年2000DWT以上船舶柴油机装船

4、情况统计 年份2000200120022003装机数装机功率(kW)装机数装机功率(kW)装机数装机功率(kW)装机数装机功率(kW)总计112311628784115513504068119013434842117713487107低速机6259034065699107549066551089623771511113899百分比55.65%77.69%60.52%79.64%55.04%81.10%60.75%82.40%中速机4982594719456274916153525386054622373208百分比44.35%22.31%39.48%20.36%44.96%18.90%39.2

5、5%17.60%第一章 船舶柴油机总论n第一节 柴油机在船舶动力装置中的地位n第二节第二节 船舶柴油机的发展船舶柴油机的发展 n第三节第三节 船舶柴油机当前的技术水平 n第四节第四节 船舶柴油机的发展趋势船舶柴油机的发展 n柴油机的早期发展q1876年德国人奥托(N.A.Otto)第一次提出了四冲程循环 q1880年英国的D.Clerk和J.Robson及德国的K.Benz等成功地开发了二冲程内燃机。q1893年Rudolf Diesel申请了压缩发火内燃机专利q1897年MAN公司研制成功第一台使用液体燃料的内燃机 船舶柴油机的发展的初期阶段n蒸汽机与柴油机并存，两种发动机相比较而存在，相竞

6、争而发展；n随着柴油机技术的不断发展及其产品性能的不断提高，柴油机逐渐取代了蒸汽机；n20世纪40年代以后，新建商船已经很少有蒸汽机船了 船舶柴油机的发展的初期阶段 1903年柴油机用于船舶推进装置；1910年最早的沿海柴油机船Romagna轮下水，吨位为678吨，两台Sulzer柴油机，功率280kW；1912年世界上第一艘远洋柴油机船Selandia轮，吨位为7400吨，两台B&W公司DM8150X柴油机，额定功率为920kW(140r/min)；1912年第一艘二冲程十字头式柴油机的Monte Penedo轮,投入营运，吨位为6500吨，两台Sulzer公司4S47柴油机(缸径470mm

7、行程680mm)，额定功率为625kW(160r/min)；1924年第一艘由柴油机推进的大型客轮Aoragi轮，投入营运，吨位为17490吨，4台Sulzer公司6ST70柴油机(缸径700mm，行程990mm)，总功率为9560kW(127r/min)。船舶柴油机的发展的初期阶段关健技术q无气喷射技术 n1927年由RBosch发明的喷油泵在柴油机上的正式使用q增压技术n第一台废气涡轮增压柴油机由MAN公司于1927年生产未能迅速推广 船舶柴油机的发展的第二阶段 n从上个世纪40年代至70年代 q向大缸径大功率方向发展q提高增压程度和加大气缸排量q1956年740760 mm 单缸功率1

8、2001400马力q1960年840900mm,单缸功率21002300马力q1965年930mm,单缸功率2750马力q1970年1060mm。单缸功率4000马力q1977年达到单缸功率4600马力船舶柴油机的发展的第二阶段n关健技术q废气涡轮增压技术的成熟和普及 q大缸径q焊接结构q使用劣质燃油 船舶柴油机的发展的第三阶段 n上个世纪70年代开始至90年代末 q70年代的两次石油危机诱发了世界范围内的能源危机 q苏伊士运河的通航 n改进增压技术以提高柴油机的单机功率并降低比重量以及提高可靠性和提高经济性等问题 船舶柴油机的发展的第三阶段主要特征n各船用柴油机厂之间开始进行大规模的淘汰、调

9、整和重新组合。q从以前的八种船用低速柴油机品牌减少到三种。n丹麦B&W公司兼并瑞典的Gotaverken公司n德国MAN公司兼并英国的Doxford公司n80年代初MAN公司和B&W公司的合并n90年代Wartsila公司和Sulzer的合并。q柴油机技术不断趋于完善而柴油机的机型在逐渐减少和系列的完备。n在世界范围内，目前大型低速柴油机只有MAN B&W的MC系列柴油机和Wartsila公司的Sulzer RTA系列柴油机。船舶柴油机的发展的第三阶段技术特征：n节能技术研究和发展q提高柴油机的有效热效率 q劣质燃油使用技术有了新的发展 q降低柴油机转速，提高推进效率 n柴油机可靠性的提高qT

10、BO5 0006,0008,00012,000 20,000n小缸径系列低速柴油机的开发船舶柴油机的发展的第四阶段n2000年 以后q2000年 Wrtsil公司推出了的SULZER RT-flex全电子控制的智能型柴油机q2002年MAN B&W推出了ME系列柴油机 q日本三菱公司与Wrtsil公司合作开发了LSE系列柴油机 船舶柴油机的发展的第四阶段 技术特征n电子控制技术在船舶柴油机上的应用。q柴油机的所有主要功能如燃油喷射、排气阀驱动、柴油机的起动和气缸润滑是全电子控制的。q实现了柴油机控制和管理的电子化，信息化和智能化。发动机的管理采用DENIS模块和MAPEX监控与维护专家系统，q

11、实现利用专家知识在船评估和通过卫星通迅全面支持数据储存和传输大功率四冲程中速柴油机 的发展n自50年代开始也得到了稳步发展，至今已经历了五代机型。n它的最大优点是重量轻，尺寸小，可选用最佳的螺旋桨转速。n在工作可靠性、使用寿命、经济性及对劣质燃油的适应性方面均有明显改进，基本上达到与低速机相近的水平。n在近年建造的2 000总吨以上船舶中q中速机做主机船舶数量达到了35-40%，q装机功率也达到了装机总功率的20%左右。第一章 船舶柴油机总论n第一节 柴油机在船舶动力装置中的地位n第二节 船舶柴油机的发展 n第三节第三节 船舶柴油机当前的技术水平船舶柴油机当前的技术水平 n第四节第四节 船舶柴

12、油机的发展趋势船用低速柴油机当前使用情况和技术水平 nMAN B&W MC系列72%nWrtsil公司Sulzer RTA系列23%n日本三菱公司UEC系列5%船用低速油机的主要参数 机型RTA48TRT-flex50CRTA96C UEC50LSES46MC-C S40ME-B K108ME-C缸径(mm)4805009605004604001080行程(mm)2000205025002050193217702660缸径行程（S/D)4.174.12.64.14.24.432.5转速(r/min)12712410212412914694活塞平均速度(m/s)8.58.58.58.58.38.

13、68.3平均有效压力MPa1.92.01.862.02.02.11.82单缸功率kW1455166057201660134011356950燃油消耗率g/kWh171171171171174171171船用中速柴油机当前使用情况和技术水平 船用中速柴油机目前虽然生产厂家较多，但主要集中于Wrtsil、Mak、MAN等几家公司。近年船舶中速柴油机生产情况 生产厂20022003数量功率(kW)市场份额数量功率(kW)市场份额Wrtsil1661,062,05141.8%120914,80338.5%MAK110490,16619.3%114502,43221.2%MAN35277,28810.9

14、54421,93117.8%SULZER19190,4287.5%15146,4346.2%NORMO68168,6556.6%39140,6865.9%CATERPILLAR5189,6853.5%53119,9105.1%Hanshin1331,6451.2%1638,0671.6%ALPHA1022,7640.9%1935,1301.5%PIELSTICK(SEMT)9123,6914.9%113,2390.6%其它5483,2323.2%2340,5771.7%船用中速油机的主要参数机型MAN L27/38MAN 32/44CRWARTSILA 32WARTSILA 64缸径（mm）

15、270320320640行程（mm）380440400900S/D1.4:11.375:11.25:11.4:1压缩比16.5:116.0:1活塞平均速度（m/s）10.111.010.010.0平均有效压力(bar)23.526.924.927.2最大燃烧压力(bar)200190200燃油消耗率(g/kWh)185.3175182171燃油喷射压力(bar)16002000使用燃油质量(cSt/50C)700700730730单缸功率（kW）204030605605002150我国的船舶柴油机发展状况 n低速二冲程船舶柴油机q在上个世纪50-70年代研制自主研发了ESDZ43/82、ESD

16、Z58/100、ESDZ76/160等机型，q改革开放以来，引进Sulzer,MAN B&W公司的专利进行生产。n1978年年产13 台、3.3 万千瓦n2003 年年产64 台、72.4万千瓦，船用柴油机的生产企业n沪东重机q主导产品集中在5000 kW与20000kW，q年产能约为750,000kWn大连船用柴油机厂q主导产品集中在2000kW与150000kW，q年产能约为300,000kWn宜昌船用柴油机厂q主导产品集中在2000kWq年产能约为70,000kWn其他船用柴油机厂的单机功率更低。船用柴油机行业的主要问题n产能较弱n产量规模和单机功率低n无法满足造船工业的要求。第一章 船

17、舶柴油机总论n第一节 柴油机在船舶动力装置中的地位n第二节 船舶柴油机的发展 n第三节 船舶柴油机当前的技术水平 n第四节第四节 船舶柴油机的发展趋势船舶柴油机的发展趋势船舶柴油机的发展趋势n当前船舶柴油机发展的基本目标：q强化、低耗、可靠、低排放和大功率n以节能为中心，充分兼顾到排放与可靠性的要求，全面提高柴油机性能船舶柴油机的发展趋势1.提高经济性的研究；2.柴油机电子控制技术的研究；3.降低柴油机排放的研究；4.进一步提高柴油机的强化程度和提高柴油机的单缸和单机功率；5.改进柴油机的结构和提高可靠性与耐久性的研究；6.代用燃料的研究。提高经济性的研究1.采用定压涡轮增压系统和高效率废气涡轮增压器2.增大行程缸径比S/D3.提高最高爆发压力pz与平均有效压力之比pz4.增大压缩比5.采用可变喷油定时(VIT)机构6.降低摩擦损失功提高机械效率7.轴带发电机（）8.柴油机废热再利用9.改进喷射与燃烧技术