《柴油机总论》PPT课件.ppt

第一章 船舶柴油机总论 第一节 柴油机在船舶动力装置中的地位 第二节 船舶柴油机的发展 第三节 船舶柴油机当前的技术水平 第四节 船舶柴油机的发展趋势 第一节 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 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： 70000KW L：25M H：13M B：7M 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 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 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 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19901992199419961998200120022003 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%39.25%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 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 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，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12001400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 qTBO 5 0006,0008,00012,000 20,000 n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 船舶柴油机当前的技术水平 n第四节 船舶柴油机的发展趋势 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RTA48T RT-flex 50C RTA96C UEC50LSE S46MC-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)8.58.58.58.58.38.68.3 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/kWh 171171171171174171171 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 Wrtsil 1661,062,05141.8%120914,80338.5% MAK 110490,16619.3%114502,43221.2% MAN 35277,28810.9%54421,93117.8% SULZER 19190,4287.5%15146,4346.2% NORMO 68168,6556.6%39140,6865.9% CATERPILLAR 5189,6853.5%53119,9105.1% Hanshin 1331,6451.2%1638,0671.6% ALPHA 1022,7640.9%1935,1301.5% PIELSTICK(SEM T) 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）270320320640 行程（mm）380440400900 S/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、ESDZ58/100、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750,000kW n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300,000kW n宜昌船用柴油机厂 q主导产品集中在2000kW q年产能约为70,000kW n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 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