1、海员之家 祝您考证顺利0Part One Reading第一篇 专业阅读1第 1 单元 主推进装置第 1 课 船舶和机械船舶船舶是大型、复杂的交通工具，必须具有较高的可靠性并能在其所在环境条件下，长时间自行维持运行。船舶主要是两个技能领域的产品：造船工程师和轮机工程师。造船工程师与船体、建造、船型、居住舱室以及适航性有关，而轮机工程师则负责用于船舶推进和操纵的各种各样的系统。更确切地说，这些系统是指船舶推进、操舵、锚泊，以及船舶系固、货物装卸、发电和配电所需的机械设备。造船和轮机工程师在某些方面的职责有重合，如螺旋桨设计、降低噪声和减少船体振动，以及为船上的许多区域提供工程服务。船舶可明显划分
2、成不同的三个区域：货舱区、居住区和机舱。根据船舶的类型，每艘船舶各个部分的大小和功能都多种多样。比如油船，货物区由多个纵向和横向隔壁分割成货舱。其甲板上下均有大量的货物管系。杂货船有多个货舱，其宽度和船宽相当，沿船长方向由多个横向隔壁分割而成。甲板装有货物装卸设备，并且货舱开口使用钢制货舱盖封闭。船上居住区的面积将足够满足船员生活的需要，同时还为驾驶台和通信中心提供空间。机舱大小由所安装的机器的类型以及必要的辅助设备所决定。不过，客船拥有较大的居住区以满足旅客的需要。(客船) 机舱因为需安装空调、减摇鳍以及其他和旅客相关的设备，所以空间可能会较大。船舶类型根据载运货物以及货物装卸方式的不同，船
3、舶可分成不同的种类、船级、类型，详见表1。最大的三类船型是集装箱船、散货船(装运散装货物如谷物、煤炭、矿石等) 和液货船。上述船型又可根据船级和船型进行更详细的划分。因此，液货船又可以划分为油船、液化气体船和散装液体化学品船，但是有些时候是组合式的，比如油船/化学品船。表 1 仅给出了大体的分类。实际中，还有其他组合船型，如多用途散货集装箱船就是一例。表 1 船舶类型（1）干货液货 旅客单元货物(杂货)：集装箱船滚装船重货船冷藏船牲畜船散货：散货船矿砂船原油船成品油船化学品船液化石油气/液化天然气船客船客、货轮渡游船（2）多功能船海员之家 祝您考证顺利1海军 渔业 挖泥等 工程船2航母巡洋舰驱
4、逐舰护卫舰潜艇扫雷舰拖网渔船其他捕鱼船耙吸式挖泥船绞吸式挖泥船废石倾倒船起重船布缆船浮筒带缆船溢油回收船人字起重架（3）辅助小船娱乐船 其他各式船舶近海远洋拖船港内拖船破冰船引航船巡逻船科考船摩托游艇帆船水翼艇浮船坞半潜平台浮桥、驳船钻井装置钻探船管道铺设船浮式储油和卸油船船舶尺寸当船舶载货浮于水面时，其排水量与船舶所排水的重量相等，因此，船舶排水量与在密度为 1.025 t/m3，的海水中不同装载的船舶总重量相等。船舶排水量包括船舶空载排水量及船舶载重量，其中，船舶载重量即为船舶装载容量，包括船舶推进所需的燃料以及其他必需品。因此，在任何情况下，船舶载重量代表了船舶实际排水量与空载排水量之间
5、的差值，以吨为单位表示为：船舶载重量=船舶排水量一船舶空载排水量(t)有时候， “吨”一词并不总能表示同样的重量。除公吨外，还有英吨(1 016 kg)，也叫“长吨” ，而“短吨”约为 907 kg。船舶空载排水量并不常用来指示船舶尺寸大小，相反，基于船舶载重能力的船舶载重量，包括燃油、滑油等常用来指示船舶的尺寸。机械布置当今船上主要安装有三种类型的机械。它们各自的优点随着技术的进步和提高以及经济方面的因素(如燃料价格) 而海员之家 祝您考证顺利2变化。因此，在这里仅从工程的角度来谈机械的布置。这三种布置涉及直接传动低速柴油机、带有齿轮箱的中速柴油机和带有齿轮箱驱动螺旋桨的蒸汽轮机。为有效工作
6、，螺旋奖必须在低转速下运转。因此，不管原动机的转速如何，螺旋桨必须保持转速为 80100 r/min。低速柴油机的转速在此低转速范围之内，因此其曲轴可以和螺旋桨轴直接相连；而中速柴油机的转速范围为 250750 r/min，因此不能直接和螺旋桨轴直接相连，(但)可采用减速齿轮箱来降低转速用于驱动螺旋桨。蒸汽轮机的转速很高，可达 6 000r/min。同样，必须采用减速齿轮箱来降低转速用于驱动螺旋桨。低速柴油机常见的典型低速柴油机的平面图和正面图如图 1-1 所示。在该布置图中，柴油机为六缸直接驱动式。(图中)唯一可见的辅助设备为位于上层的柴油发电机和下层的空压机。机舱中3 的其他辅助设备包括另
7、外的发电机、油水分离器、造水机、若干泵和换热器。辅锅炉和废气换热器可安装于通往烟囱的机舱上部空间。在(机舱) 上层，还有各种各样的工作间、仓库和机械控制室。带齿轮减速器的中速柴油机图 1-2 所示的火车轮渡船的机舱布置采用四台中速柴油机(500 r/min )。其齿轮装置以 170r/min 的转速双螺旋驱动两个变距桨。减速装置驱动轴带发电机，用于提供海上所需电力。在最低高度的机舱空间中，这种在机舱底部还布置有各种各样的泵及辅助机械。废气锅炉及其烟囱位于左右两舷，紧靠船体板。三台柴油发电机、焚烧炉和其他辅助设备位于一单独发电机房，其前面为集控室。4第 2 课 船用柴油机是如何工作的柴油机是一种
8、内燃机，通过把燃油喷入高温高压的燃烧室而发火。船用柴油机是一种在船上使用的柴油机。其工作原理如下：一定量的新鲜空气被吸入或泵入气缸并被运动的活塞压缩至很高的压力。空气被压缩时，温度升高，便点燃喷入气缸的油雾。燃油的燃烧对缸内空气的加热，使空气膨胀并迫使发动机活塞对曲轴做功，随之驱动螺旋桨。两次喷油期间的运转过程叫一个工作循环。它由一些程序固定的过程组成。这个循环可在二行程或四行程内完成。四冲程柴油机的工作循环需要四个独立的活塞行程，即吸气、压缩、膨胀和排气。如果我们把吸气和排气行程与压缩和膨胀行程结合起来，四冲程柴油机就变成了二冲程柴油机。如图 2-1 (a)(d)所示。二冲程循环从活塞离开其
9、行程底部，即下止点(BDC) 向上运行开始，气缸侧面的进气口即扫气口是打开的( 图 2-1(a)，排气口也是打开的。经压缩的新鲜空气充入气缸，通过排气口将上一行程的残余废气吹出。当活塞上行至其行程的 1/5 时，关闭进、排气口，随后空气在活塞上行中被压缩(图 2-1(b)。当活塞上行到行程顶部，即上止点(TDC)时空气的压力和温度都升高到很高的数值。 (此时)喷油器把很细的油雾喷入炽热的空气中，燃烧开始，从而产生更高的压力。随着高压气体的膨胀，活塞被推动下行(图 2-1(c)，直到它打开排气口，废气开始排出(图 2-1(d)，活塞继续下行直到它打开进气口，另一个循环开始。在二冲程柴油机中，曲轴
10、转一转产生一个动力冲程，即做功行程，而在四冲程柴油机中，曲轴转两转才产生一个动力行程。这就是为什么从理论上说，二冲程柴油机能产生相同尺寸的四冲程柴油机的 2 倍功率，然而，扫气不充分和其他损失使功率势降低到大约 1.8 倍。在船上，每种柴油机都有它的作用。低速(即 90120 r/min)主推进机柴油机以二冲程工作。在此低速下，机桨间不需减速齿轮箱。四冲程柴油机(通常以中速运转，转速在 2507505r/min)用于发电机，并且有时做推进主机，用减速箱提供 90120 r/min 的转速。工作循环柴油机可设计成二冲程循环或以四冲程循环工作，二者解释如下：四冲程循环图 2-2 示出了典型的两转四
11、冲程循环的过程顺序。该图通常从上止点(TDC，发火)开始绘制，因此就从上止点(TDC，扫气) 开始解释。上止点又叫内止点。沿该图顺时针看，开始时进排气阀都是打开的(所有现代四冲程柴油机均有气阀机构)。如果柴油机是自然换气或带有径流增压器的小型高速机，气阀的重叠时间，即两气阀同时开启的时间将很短。排气阀将在上止点后(ATDC) 100 左右关闭。推进柴油机和绝大多数 1 000 r/min 以下运转的辅助发电柴油机几乎都采用涡轮增压，并设计成在这一时刻让大量的扫气空气贯穿流动以控制适当的叶片温度。在这种情况下，排气阀将保持开启直到上止点后 500600 关闭。随着活塞在其吸气行程向外或下止点下行
12、，它海员之家 祝您考证顺利3将吸入大量新鲜空气。为使吸入空气量达到最大，并补偿因阀落座造成的开启量减少或吸气惯性作用，进气阀总保持开启，直到下止点后大约 250300(14501550BTDC)。充入的空气随后被上行的活塞压缩至大约 5500C。依柴油机的型号和转速而定，大约在 100200BTDC，喷油器喷入精细雾化的燃油。喷入的燃油在 2070 内着火(也依机型而定)，活塞在膨胀行程下行，在 300500 的期间内燃烧。活塞的运动通常有利于诱导空气助燃。在 12001500ATDC，排气阀打开(EVO)。这样选择正时能迅速将缸内气体排至排气管。6 这样可以：(a)保留足够的能量驱动废气涡轮
13、增压器；(b)减小缸内压力在下止点时达到最小值以减小排气行程消耗的泵气功。上行的活塞驱赶残留的废气，在 700800BTDC，进气阀打开，这样向外流动的气体的惯性加上正压差 (此时通常在气缸中是存在的)，就产生了空气对废气的贯穿气流以清扫气缸。如果柴油机是自然换气的，进气阀开启(IVO)约在上止点前 100。工作循环重新开始。二冲程循环图 2-3 示出了典型二冲程循环的工作过程，正如其名称所指，工作循环是在曲轴转一周内完成的。二冲程柴油机总是有进气口，该气口被下行的活塞打开时使空气进入气缸。废气可以经与进气口临近的排气口由同一活塞控制排出(回流扫气)，或经气缸另一侧的排气口排出，或经排气阀排出
14、 (直流扫气)。从上止点开始，燃烧已经进行。排气在上止点后 11001200 开启，进气在随后 200300，即上止点后 13001500 开始以迅速吹扫气缸。用这种方式，以音速流动的废气惯性促使空气迅速流过气缸，以产生最小的(新废气) 掺混，因为所有未排出的废气都会降低下一行程的空气量。在压缩行程，排气口应当在进气口前关闭以使充气量最大，但如果两个过程是同一活塞控制的，发动机的几何形状会妨碍其及时关闭。这种情况可在有排气阀的柴油机中实现。在任何情况下，进气口都将在下止点后，以和下止点前开启时相同的角度被关闭，即在下止点后 13001500 关闭，排气口在同样的角度范围关闭。喷油在上止点前约
15、100200 开始，角度依转速而定。燃烧同四冲程机一样持续 300500。7第 3 课 柴油机结构机座和机架在大多数情况下机座是焊接结构，用螺栓固定在构成船舶双层底的底座上。它在横向借助于侧楔垫螺栓，在纵向借助于端楔垫螺栓固定。曲轴安放在机座横梁的轴承上，这些轴承称作主轴承。每个轴承由两块轴瓦组成，两块轴瓦由在机座上加工出的瓦座支撑，用双头螺栓和轴承盖固定，即推力轴承位于发动机的尾部，可同机座制成一体，也可同机座分开。在机座上平面装有若干铸铁或锻钢制成的 A 形机架，机架安装在机座的横梁上，并用螺栓固定。A 形机架顶部有一个结实的框架结构叫扫气箱。该扫气箱分若干段，每段均带有垂直法兰，通过螺栓
16、可将它们在链传动装置前 13 缸的部分连成一体，链传动装置后 4 缸6 缸的部分连成一体。链传动装置将曲轴和凸轮轴连在一起，封闭在链传动箱的壳体内。气缸和气缸盖在扫气箱上部，每个气缸装有一个坚固的铸铁框架。这些框架称作气缸体或冷却水套，并带有垂直法兰，与扫气箱一样，可用螺栓将各框架连成首尾一组。机座、机架和气缸体用长贯穿螺栓连到一起，形成一个较大的坚实结构，减少了使用时产生的变形及振动。气缸套由铸铁制造，缸套表面有时镀铬。气缸套有些向下延伸到扫气箱。缸套与扫气箱顶部的密封由橡胶圈实现，橡胶圈安装在缸套上切削的环槽内。在气缸套伸入扫气箱内的部位有一列开口就是所谓的扫气口。气口的高度是这样布置的，
17、当活塞位于下止点时，活塞上缘刚好打开气口。气口在缸套上以大约 200 的倾角钻成，其结果是使扫气旋转。缸盖装在缸套顶部的平面上，并由机械加工的凸肩定位。密封圈嵌入在缸盖锥形部分车削的环槽中。将密封圈嵌入锥形面时必须十分小心。气缸盖和气缸套用旋入缸体中的双头螺栓固定。缸套上有钻孔，用于润滑，新型的缸套在其最上部钻孔用于冷却。每个缸盖上有一个大型的中心孔，用于安装排气阀，还有两到三个用于装喷油器；还有些孔用来安装起动阀、安全阀、示功阀，以及排气阀冷却水腔的进出口。活塞及活塞杆活塞由其下部铸铁制成的活塞裙，以及上部耐热钢制成的活塞头组成。它们用螺栓连在一起并固定在活塞杆上。活塞部件相互间的位置由活塞
18、头上车削的凹槽和定位销来固定。每个活塞装有五至六道活塞环，活塞环装在头部镀铬的环槽中。最上面的两三道活塞环是带斜切口的窄环，紧海员之家 祝您考证顺利4接下去的两道活塞环是带有重叠搭口的宽环。最下面的那道环是刮油环。所有活塞环顶部和底部的外缘都稍有倒角，以便在新活塞环磨合期间缸套上留有油膜。为了控制热应力，某些现代柴油机采用薄壁集中冷却活塞。在这种情况下，活塞头内部有一插件，它用来对冷却液流导向，由此可增强传统的“鸡尾震荡”效应。活塞杆从顶部法兰到与十字头中心相对位置处锉孔。一根长管从此插入接近孔底。管的外径小于孔的直径，因此在活塞杆和管子之间形成一个环形空间。活塞杆的下端直径减小，插入十字头内
19、孔中，并用螺帽将十字头与活塞杆紧固。活塞杆8上装有定位销，以确保各部件的正确装配。在十字头两端轴颈处，各装有十字头滑块。十字头滑块由发动机机架内的一十字头导板导向。十字头滑块在十字头上的位置由定位销确定，并用锥头螺栓紧固在十字头上。十字头滑块表面浇有白合金，为确保提供足够的滑油，白合金表面开有水平沟槽。十字头短且坚固，轴承的结构设计使轴承与轴颈间的承受压力沿整个轴承长度均匀分布。为改善轴承工作条件，在后来的设计中，减少了轴承承受压力，提高了圆周速度。活塞由强力润滑系统供给的油来冷却。冷却油经管路导入，经伸缩管或铰接管及活塞杆内的环形空间流进活塞的冷却空间，再由活塞经活塞杆内管、十字头中的管道以
20、及开槽管排入发动机上装有观察镜的“控制箱”中。曲轴箱与扫气箱之间的密封，通过位于扫气箱底部的活塞杆填料箱来完成。每个填料箱都装有两个密封环和三个刮油环。密封环装在最上面，它分为四段通过圈簧将其箍紧在活塞杆周围。连杆和主轴承十字头轴承和曲柄销轴承都由铸钢制成，分成上下两部分，由紧配螺栓紧固在连杆上。其锁紧螺母是防松的。在下端轴承和连杆端部之间装有压缩比调整垫片。轴承面浇有白合金，并开有油槽，以提供必要的润滑冷却油。不同厚度的垫片可插入轴瓦间，以调整轴承间隙(0.200.30 mm)。主轴承支撑曲轴，每道轴承由两片轴瓦组成。瓦背由铸钢制成，表面浇有白合金并开有适当形状的油槽。轴瓦由轴承盖和双头螺栓
21、紧固，并用不同厚度的垫片调至必要的间隙(约 0.30 mm)。所有的轴承都由发动机的强力润滑系统来润滑，所提供的滑油一部分通过管道流到各个主轴承盖，一部分流到十字头，再由十字头通过连杆中的通道流到曲柄销轴承。曲轴曲轴是组合式的，锻造的主轴颈以红套的方式插入铸钢制成的曲柄臂(半组合式) 中。曲柄相互错开以使不同的曲柄间有相同的夹角。为了平衡所需，在曲柄销轴颈上钻有较大的孔。第 4 课 燃油系统单燃料系统普通(燃油) 系统包括从燃料储存舱到气缸喷射的整个燃油流动过程。就离心分油机推荐使用而言，总是认为燃油在交付时是受到污染的，因此应当在使用前彻底净化以清除固体及液体污染物。油中的固体污染物主要是铁
22、锈、沙子、灰尘以及精炼过程中的催化剂。液体污染物主要是水即淡水或者海水。油中的杂质会致使燃油泵、喷油器损坏，导致缸套磨损加剧和排气阀座损毁。使用没有充分净化的燃油还可能会加剧气路和透平增压器叶面的脏污。只有使用离心分油机才能保证燃油有效净化。最新的渣油离心处理的实验结果表明，尤其是存有分离催化粉末杂质时，离心分油机串联运行，即用分水机/分杂机串联模式，能达到最佳清洁效果。对于传统的离心分油机来说这个建议是正确的。对于更现代化的、可以处理在 15时9密度大于 991 kg/m3 燃油的机型来说，应遵循制造商的具体说明。考虑到某些燃油标准的燃油分级中不包括密度界限和实际交付的燃油有时候密度会过 1
23、5时 991 kg/m3 传统界限这样的实际情况，离心分离处理作了改进，以确保能处理更高密度的燃油。这样的设备可以把 15时密度高达 1 010 kg/m3 的燃油中的油水充分分离，因此，该密度成为燃油等级中新的密度极限值。因此如果安装了合适的分油机，发动机完全可以使用高密度的燃油。分油机应按照厂家说明并联或者串联使用。设计特性和工作原理燃油系统是重质燃油和柴油共用的加压的系统。加压的目的主要是避免为使重油达到喷射所需的 1015 cSt 的黏度而进行加温时系统中可能会出现的沸腾和气穴现象(图 4-1)。海上运行从燃油舱来的燃油在进入日用柜之前必须经离心分油机(净化)处理。燃油从日用柜进入到供
24、油系统。在供油系统中，燃油经供油泵泵送进入 4 bar 压海员之家 祝您考证顺利5力的循环系统。供油系统可以包括一个细滤器。供油泵设溢流阀的旁通管路回油，以此保持循环回路中的压力稳定而不受实际消耗量的影响。循环回路中的泵将油压从供油压力提高到 78 bar 的稳定进机压力。具体进机压力由安装在主机上的弹簧加载的溢流阀保持。由温度或者赫度控制的加热器加热重油直到达到所需的黏度。为保护主机喷射系统的组件，50m 全流通细滤器必须尽可能靠近主机安装，副机已安装这样的滤器。供入到主机的过量燃油通过放气箱再循环，如果(系统中)有气体，也在这里经过除气阀被释放掉，以避免系统中产生气穴现象。系统的灵活性使得
25、在需要时可以通过遥控三通阀使副机以柴油运转，三通阀应靠近副机安装。一个独立的增压泵从日用柜向副机供油并使多余的油返回到日用柜。为保证在船舶失电的情况下增压泵可以运转，增压泵必须能够立即由压缩空气驱动或者由应急发电机提供电源驱动。10每台副机前就近安装了一个转阀用来在加压系统和开式的柴油系统间转换。在船舶失电的情况下，副机上的三通阀将自动转换到柴油供油系统。副机内部的管系将在几秒钟内充满柴油做好起动准备。港内运行在港内时，主机停车，但是仍然需要有一台或者多台发电机供电，(因此) 供油泵应该保持运转。当管系中存有重油的时候应保持一台循环泵处于运行(状态) 。在主机进出口之间旁通管路上有溢流阀，在需
26、要时，如对主机燃油系统检修时，可将主机旁通。在这种旁通期间，(旁通管路中的)溢流阀取代了主机内部溢流阀的作用。11第 5 课 中央冷却水系统设计特点与工作原理中央冷却系统是传统海水冷却系统的一种替代形式，在冷却器位置、液流控制及系统预热方面基于相同的原理，只是额外具有一个中央冷却器和一套泵。中央冷却器是唯一与海水接触的部件，它的使用最大程度地减少了维护工作。系统所有其他部件按 MAN B&W 说明使用闭式防蚀淡水系统。为了实现主机和副机停车时预热，低温(冷却) 系统和高温( 冷却)系统直接相连。因为中央冷却系统所有的冷却淡水都是防蚀和通用的，所以只需一个膨胀水箱用于对高低温冷却系统的除气。水箱
27、可容纳由于温度变化引起的水体积的变化。为了防止冷却水系统中气体聚积，膨胀水箱下设一个除气柜。在除气柜和膨胀水柜之间安装警报器，这样当释放过量的气体时操作人员将会得到警报，因为这是机器部件故障的信号。航行中的运行海水泵从海底门泵水，经过中央冷却器排出舷外。有些船厂则选择无泵吸入系统。在淡水侧，中央冷却水泵在冷却回路中循环(泵送)低温淡水，直接通过主机、副机滑油冷却器和扫气空冷器。副机缸套水冷却系统装有机带水泵和与低温系统相连的旁通系统，而主机缸套水系统具有独立泵回路，使缸套水泵从主机到造水机和缸套水冷却器回路中循环。安装在缸套水冷却器出口的热力控制三通阀将已经被冷却的水和未经冷却的水混合，使得机
28、器出口温度维持在 8085(图 5-1)。港内运行在港内运行期间，当主机停止运行，但一台或者多台副机运行时，阀 A 关，阀 B 开。一个小型中央水泵提供必需的循环水流量供空冷器、滑油冷却器、缸套水冷却器和副机使用。副机机带泵和上面提到的一体化的回路使副机出口处的缸套水达到理想的温度。主机和停止的副机由运转中的副机预热。12第 6 课 起动系统柴油机是按所需方向，以适当顺序向各缸通入压缩空气起动的。所供压缩空气以 3040bar 的压力存于气罐或气瓶内，随时可用。有时压缩空气通过减压阀降压以备他用。空气瓶靠空压机充气。船级社对空气系统的设计包括空气瓶和空压机的数量及容量、辅助及放残设备的设置有严
29、格要求。所储存的压缩空气量可进行多达 12 次的起动。起动空气系统通常装有连锁装置，若其他设备没准备好，则不允许柴油机起动。压缩空气通过大口径管道进入遥控操作的止回阀或自动阀，进而到达气缸起动阀。气缸起动阀开启，空气进入相应的气缸。气缸起动阀及自动遥控阀由控制空气系统控制。按所需运转方向，每个气缸起动阀在(活塞) 经过上止点后立即开启，在排气口适当开启前关闭。这 13 样，在压缩空气经主管路进入柴油机的起动系统时，至少进入活塞处于对应做功冲程某一位置的某些缸中，结果，施加于活塞上的压力迫使柴油机转动。当达到足够高转速，如 30 r/min 时，海员之家 祝您考证顺利6起动空气切断，燃油喷入，使
30、气缸发火并正常连续运转。控制空气来自主空气管并通入由柴油机起动操纵杆控制的起动控制阀。当操作起动手柄时，控制空气使控制导阀手动开启或(当驾驶台安装控制系统时) 靠气动液压缸开启。控制空气也通入空气分配器。空气分配器通常由柴油机凸轮轴驱动，它将控制空气通入气缸起动阀。此控制空气按所需运转方向以恰当的顺序通入。当不用气缸起动阀时靠弹簧保持关闭。当它由控制空气打开时，压缩空气便直接从空气瓶进入气缸。柴油机着火后，起动手柄拉回。控制空气控制阀回复到关闭位置，控制空气管路和遥控空气起动阀放气并使其关闭。起动空气系统连有许多连锁装置，以保护机器及人身安全。它们是：1.盘车机连锁阀。在盘车机没脱开时，该阀可
31、切断起动空气控制管路，防止柴油机起动。2.控制空气连锁阀。在柴油机运行时，当主控制杆操纵控制空气连锁阀时，防止起动空气系统工作。控制空气在起动进行时，即在主控制手柄离开起动位置前，控制空气连锁阀保持开启，但在此之后保持关闭，且在主控制手柄移回停车位置前不再打开。3.安装在控制箱上的机械连锁。无论起动空气手柄在正车还是倒车位置，它均能防止主控制手柄偏离起动位置。4.另一机械连锁。在起动空气进入气缸前，它能防止主控制手柄移动。在停车时它能防止燃油进入气缸。滑油从压缩机出来流经空气管路，并沉积在内。在气缸起动阀万一泄漏时，高温燃气便进入空气管，点燃滑油。此时，如果起动空气通入柴油机，将加剧燃烧，导致
32、空气管路爆炸。为了防止此类事故的发生，气缸起动阀应妥善保养并对管路定期放残。同时，应通过细心保养，使空压机排出的油保持在最小值。为尽量减小爆炸的影响，管系内需安装阻焰器、安全阀、防爆帽或防爆片。此外，系统内还要安装一个独立的止回阀(自动阀) 以防压缩空气进一步进入系统。空压机冷却水不足会导致排出的空气过热，并可能使通向空气瓶的管路发生爆炸。用高温报警器和易熔塞即可预防此类可能发生的事故。设计特性及工作原理两台能自动起停的空气压缩机保持起动空气瓶的压力在 30 barn 主机直接由空气瓶供给 30 bar 压力的起动空气。经减压站减压，压力为 7 bar 的压缩空气作为操纵系统的控制空气以及应急
33、系统用安全空气。副机使用的起动及控制空气来自相同的主空气瓶，通过减压阀使压力降低至适于所选的四冲程 MAN B&W 辅助发动机。装设应急空压机及空气瓶，以便副机应急起动(参见图 6-1)。14若压缩机吸入了高湿度的空气湿度大，液气分离器将清除压缩空气(30 bar)中的液滴。当空气减压到 7 bar，比如用于主机操纵系统时，空气中的水分将很少，因此进一步除水没有必要。15第 7 课 润滑系统润滑油(剂) 的功用任何发动机或机器的良好工作及无故障运行期取决于有效的润滑，包括机器运行部件之间润滑油膜的形成和维持。船用柴油机也不例外，人们对其在各种不同的工作条件下众多零部件的润滑问题，动了许多脑筋。
34、船用柴油机所使用的滑油除了供油形成油膜外，还必须从油冷活塞中带走热量，中和燃烧所产生的酸性产物，清洗掉热运动部件上的积炭，抗氧化并带走磨屑。滑油的发展同现代船用柴油机功率稳定增长所产生的不断增长的要求保持同步。选择市场上供应的滑油在很大程度上取决于发动机的工作条件、设计状况及所用燃油的种类。大型一十字头式船用柴油机一般有两种润滑系统：供给气缸润滑的全消耗系统和用于润滑运动部件及冷却活塞的循环系统。气缸润滑油系统虽只有气缸燃烧室和活塞头部直接承受实际的火焰温度，但气缸内的温度确实很高。在运动速度和运动方向迅速变化的条件下，活塞环对缸壁施加的压力不断变化。滑油通过机械注油器经注油塞或注油针供入气缸
35、壁及活塞环，并精确控制注油量。在某些类型中，注油是定时的，以便油只射到活塞环环带上，保证最佳润滑。活塞环与缸壁之间以及活塞环与环槽之间的油膜不仅对润滑是必需的，而且对保持气封也起重要作用。在完成这些功能时，滑油会受到燃烧产物的污染。其中有些燃烧产物是酸性的，尤其是使用渣油时，会引起腐蚀，磨损加剧，而且还会在活塞环环带上形成漆膜和积炭，从而影响活塞环的正常工作。为克服这些不利影响，气缸油通常含有具有高碱性和去垢能力的添加剂。碱性用于中和酸，去垢能力用以清洁活塞环和活塞环槽。海员之家 祝您考证顺利7主润滑油系统曲柄箱的工作条件和气缸的工作条件大不相同，曲柄箱滑油需在很长的时间内起作用，这就决定了润
36、滑剂所需特性。曲柄箱滑油必须具有如下基本性能：1.必须具有良好的润滑性能，并能保持各运动部件间的油膜不破裂，以保证最小的摩擦损失。2.必须能从轴承带走热量，为此，滑油在各种工作温度下必须有足够高的豁度以维持油膜。3.必须能从活塞带走热量，为此必须具有尽可能高的抗氧化性能及其他耐热性能。使用劣质润滑油能导致其性能迅速恶化，结果在活塞头中形成沉积物，从而大大降低其传热性能而使活塞头过热和产生裂纹。冷却油通常借助于和十字头相连的伸缩管及活塞杆内部通道向活塞输送。为了保证向发动机不断输送清洁且温度受控的滑油，需要配备大量的辅助设备，例如泵、滤器、分油机、冷却器、滑油循环柜和储存柜等等。润滑柴油机的润滑
37、系统向机内各个运动件提供滑油。其主要功能是在运动件之间能形成油膜以减少摩擦磨损。润滑油也用作清洁剂，在某些柴油机中还用作冷却剂。润滑油系统发动机的润滑油储存在曲轴箱的底部，即所谓的油底壳或储存在位于发动机一下面的循16环柜中。滑油从循环柜吸入，经粗滤器、滑油泵(两台中的一台) 到细滤器(两个中的一个)，经冷却器后进入柴油机并分配到各个支管。各缸的支管将油供到(例如) 主轴承。部分滑油将沿着曲轴中的钻孔到达连杆下端轴承，然后沿连杆钻孔上行到十一字头销或谙一字头轴承。在支管的端部有报警器以确保油泵维持足够的油压。泵和细滤器设有两套，一套备用。细滤器这样布置是当一台工作时另一台可以清洗。滑油在柴油机
38、中使用后，泄回到油底壳或循环柜以便重新使用。循环柜中的油量可从柜旁油尺读出。离心分油机用于在系统中净化滑油。洁净的滑油可从储存柜获得。滑油冷却器由海水循环冷却。海水压力低于滑油，其结果是冷却器中的任何漏泄将意味着滑油损失而滑油不会被海水污染。气缸润滑大型低速发动机有独立的气缸润滑系统。各缸机械注油器仅将油注入该缸缸套和活塞之间。所用油是一种特殊形式的油，不回收使用。除润滑外，它还有助于形成气封并含有添加剂清洁缸套。第 8 课 换气过程内燃机工作循环的一个基本部分是新鲜空气的进入与废气的排出。这就是换气过程。扫气是指用新鲜空气吹出废气。充气是指将新鲜空气充入气缸以备压缩。至于增压，是在一定压力下
39、把大量空气吹入气缸。老式柴油机采用“自然换气”在大气压下吸入新鲜空气。通过在吸气管和气缸之间采用合适的压气机增加充气密度，使进入每个工作冲程的空气重量增加，因此可燃烧更多的燃油，相应的，每缸输出功率增加。在大多数现代柴油机上，采用废气涡轮增压实现空气密度的增加。在涡轮增压装置中，一个由柴油机排气驱动的涡轮直接和离心压气机相连。无论是四冲程机还是二冲程机均可增压。应当注意，增压对非增压柴油机而言，并非只是设备的增加。增压柴油机必须能经受所增加的压力及所产生的热负荷。对换气过程而言，进入气缸的空气压力高于排气总管的压力十分必要。由于废气涡轮增压器在低转速下不能提供足够的空气，就二冲程柴油机而言，通
40、常配备一台电动辅助鼓风机。高增压发动机使用串联(多级) 涡轮增压。增压后的空气通过冷却来增加空气的密度。涡轮风机或涡轮增压器是在同一根轴相对的两端装废气涡轮和压气机。压气机和涡轮之间彼此密封。在新充的新鲜空气被压缩之前，每个气缸充分地驱除废气十分必要，否则新充新鲜空气将被循环的残余废气污染。而且，若新充空气因与废气混合与热的缸壁及活塞接触而被加热，则循环的温度会毫无必要地增加。在四冲程柴油机中，从进气阀打开到排气阀关闭，其间有一个适度的重叠。在重叠期间流过气缸的空气流产生有益的冷却效果。这将有助于增加容积效率，并确保循环温度较低，而且还使作用在涡轮叶片上的废气温度相对较低。而在二冲程柴油机中，
41、这一重叠受到柴油机设计特点的限制，进排气的轻微混合确实存在。低速二冲程柴油机有多种不同的扫气方式。无论哪一种都是从向下运动的活塞打开进气口开始至向上运动的活海员之家 祝您考证顺利8塞关闭进气口为止。扫气空气的流动线路取决于柴油机气口的形状设计以及排气布置。通常有三种基本的扫气方式：横流、回流及直流扫气。17在横流扫气中，进气直接上行，驱赶前面的废气，然后，废气下行，从扫气口排出。在回流扫气中，进气经活塞头上部，朝缸盖方向上行，进气前的废气被迫下行。从位于进气口上方的排气口排出。在直流扫气中，进气从气缸下端进入，从顶部排出。气缸顶部的出口可以是排气口，也可以是大的排气阀。各种扫气系统各有利弊。横
42、流扫气系统需安装活塞裙以防止当活塞在冲程顶部时(上止点) 空气或废气的逸出。回流扫气的低温进气和高温废气流过临近的气口，会对缸套材料产生温差问题。直流扫气是最有效的扫气，但需安装对置活塞或在气缸盖上安装排气阀。三种扫气均使气口成一定的角度，以使进气产生旋转，并引导空气按适当的路线流动。应该强调的是，对置活塞低速柴油机已不再生产，而在大多数新机型中，均使用顶升排气阀。实际使用中有两种截然不同的增压方法，定压增压和脉冲增压。现在，定压增压被广泛用于低速二冲程柴油机。目前，尽管定压增压在提高燃油经济性的同时极大地简化了排气管的布置而被广泛采用，但也曾在一段时间内，几乎所有四冲程柴油机都采用脉冲增压。
43、第 9 课 主机的运行与养护操作程序中、低速柴油机的起动和操作的程序完全相似。当采用可换向减速齿轮箱或变距桨时主机不必逆转。如下给出的为主机正确操作程序的要点。当有厂家说明书时，应参照说明书。备车1.在主机起动前，应通过在缸套中循环的热水对主机进行暖机，以使主机各部分相对膨胀。2.检查各补给柜、滤器、阀件，并放残。3.起动滑油泵、循环水泵，并观察回流情况。4.检查所有控制设备和报警装置是否工作正常。5.打开示功旋塞，合上盘车机，转动主机几转，如果气缸中有水将会被排出。6 检查燃油系统，并用热油对系统进行循环。7.如果辅助扫气泵为手动起动，应将其起动。8.脱开盘车机，如果可能，在关闭示功旋塞前，
44、应使用空气转动主机。9.主机现在已备好。备车时间的长短取决于主机的尺寸。起动1.将转向手柄置于正车或倒车位置(转向手柄可与车钟手柄做成一体) ，此时，凸轮轴相对曲轴处于某位置以转动用于燃油喷射、气阀启闭的各种凸轮。2.将操车手柄置于“起动” ，此时，压缩空气将按正确的顺序依次进入气缸，从而起动主机。(另外) 可使用单独的起动按钮来起动主机。3.当主机转速达到发火转速时，将操车手柄移至“运转”位置，油喷入气缸，燃烧开始并加速主机运转，此时，起动空气停止进入气缸。换向18当机动航行时：1.起动辅助鼓风机(若手动起动 )。2.切断燃油，主机转速会迅速降低。3.将方向手柄置于倒车位置。4.压缩空气进入
45、气缸，从而使主机倒车转动。5.当主机在压缩空气作用下倒车转动时，燃油喷入气缸，燃烧过程开始，而压缩空气停止进入气缸。全速航行时：1.起动辅助鼓风机(若手动起动 )。2.主机停油。3.可以使用压缩空气使主机降速。海员之家 祝您考证顺利94.当主机停车后，将方向手柄置于倒车位置。5.压缩空气进入气缸，使主机倒车转动，燃油供入气缸以加速主机运转。此时，压缩空气停止供入气缸。维修柴油机在原理上相当简单，且仅需较少的日常维护，虽然该维护对于柴油机维持较长的使用寿命至关重要。发动机喷油嘴应无积炭，当使用含沥青重质燃料油时，积炭会沉积在喷油孔周围及其内部。如果积炭过多，以致妨碍燃油喷射，燃烧质量会变差并且导
46、致冒黑烟。应定期清洁和检查发动机。清洁和检查的周期原则上应依发动机的工况而定，并且主管轮机员应根据其经验制订必要的维修计划。下述维修计划可作为有益参考。该计划旨在保证运行状况正常、管理周到，并且使用合适的滑油和燃油。更进一步是为了使发动机运行良好。有必要：1.清洁喷油嘴。2.清洗滑油滤器并且保证其滤芯完整无损。3.扫气泵润滑剂喷嘴应经常润滑，喷嘴装于轴承的各个阀及位于操纵机构的轴承和接合处。某些喷嘴位于保护罩之下(增压柴油机不在考虑之列 )。经 300 h 运转后：1.清洗燃油滤器并且保证其滤芯完整无损。2.清洗空气进气滤器。3 撑杆螺栓初次使用时应检查预紧力，以后每年检查一次。4.润滑控制板
47、上的喷嘴(如果有 )。经 2 000 h 运转后：1.检查起动阀和安全阀。2.吊出活塞并清洁。检查压缩室并测量缸套。更换磨损坏的活塞以及刮油环。当活塞环换新时，应将其装于下环槽。3.清洁扫气口和排气口(注：在工况恶劣或使用的燃油质量较差时，有必要对活塞、扫气口和排气口进行更多次的定期清洁)。4.检查环形活塞式扫气泵。拆解排气阀或阀盖并检查阀盖。检查活塞“松紧度”及活塞边缘和部分缸壁的最小间隙。检查活塞与壳体的外部径向间隙(增压柴油机不在考虑之列) 。5.检查弹性连接器橡皮垫子(增压柴油机不在考虑之列 )。19经 4000h 运转后：1.动力装置有滑油柜时，应进行放残和清洁，并加满新油或清洁过的
48、油。当发动机有“湿油底壳”并需要对滑油清洁和换新时，必须清洁和换新。对所有的动力装置，如发动机是新的，应更加频繁地对滑油清洁和换新。2.检查曲轴及其轴承的对中。3.检查环形活塞式扫气泵。拆卸活塞。检查活塞的径向和轴向间隙以及搭口间隙。检查活塞环与环槽的最小间隙。检查齿轮、轴承及其轴承间隙(增压柴油机不在考虑之列) 。4.检查弹性连接器橡皮垫子(增压柴油机不在考虑之列 )。5.清洁滑油冷却器。检查系统的油水密封。经 8 000 h 运转后：1.吊出活塞并清洁油腔。2.清除气缸盖及其气缸冷却水空间的沉积物。3.检查并调整上下底端轴承。4.卸下排烟管和消音器，清除烟灰和积炭。5.燃料油舱放残和清洁。
49、经 16 000 h 运转后：1.若有必要，清除并调整主轴承铜套。测量磨损量，若有必要，检查并调整间隙。2.仔细检查曲轴，看是否有裂纹。第 10 课 传动系统传动系统将发动机的动力传递给螺旋桨。传动系统由轴系、轴承以及末端的螺旋桨组成。通过螺旋桨的推力传海员之家 祝您考证顺利10动系统传给船体。系统中不同的部件包括推力轴、一个或多个中间轴以及尾轴。这些轴系由推力轴承、中间轴承及其尾轴承支撑。尾轴两端都有一密封装置，由螺旋桨及其螺帽一起实现密封。图 10-1 示出了传动系统的各个部件的名称、位置及其用途。20图 10-1 传动系统推力轴承推力轴承将螺旋桨的推力传给船体。因此，为正常工作，其必须牢固地安装于坚固的底座或框架上。推力轴承可以是主动力装置的一个独立装置或其一组成部件。正车和倒车推力轴承都需安装，并且其本身须足够坚固以承受正常的负荷和振动。独立的推力轴承的盖壳分为两半，由拂配紧固(图 10-2)。承受推力的推力块为楔形，安装在壳体内，一面浇有白合金。图 10-2 中，推力块沿 3/4 推力环圆周布置，并将推力传递给壳体的下半部。其他类型的设计采用完整的环状推力块
