船舶柴油机chapter5lubrication and cooling systemchapter5柴油

1、船舶柴油机Marine diesel engine主讲：余永华：yyhua2012/12/281chapter 5 柴油机润滑与冷却Chapter 5 润滑与冷却系统5.1 润滑油与滑油添加剂5.2 气缸润滑5.3 轴承润滑5.4 冷却系统5.5 故障与维护管理2012/12/282chapter 5 柴油机润滑与冷却5.1 润滑油与滑油添加剂一、润滑的作用减磨作用(主要作用)冷却作用清洁作用密封作用 活塞与缸套间的油膜（润滑+密封） 防腐蚀作用减轻噪音作用传递动力2012/12/283chapter 5 柴油机润滑与冷却二、润滑分类n 边界润滑-分层结构和润滑性能的薄膜q 添加剂吸附与金属表

2、面的化学反应（气缸上部）n 液体润滑q 静压润滑（十字头轴承）q 动压润滑q 弹性液体动压润滑（滚动轴承、齿轮啮合）n 混合润滑（半液体润滑+半干摩擦）2012/12/284chapter 5 柴油机润滑与冷却形成液体润滑的方法1. 液体动压润滑q 摩擦表面的运动状态(越低越难)q 滑油粘度（要适当）q 轴承负荷(越大越难)q 轴承间隙（要适当）粗糙度(精度越高越好)q 表面2. 液体静压润滑q 从外部向摩擦表面供给有一定3. 弹性液体动压润滑的液体q 呈点（线）接触的运动表面的润滑，接触点产生暂时的弹性变形，产生极薄的挤压油膜，避免金属间直接接触。2012/12/285chapter 5 柴

3、油机润滑与冷却5.1 润滑油与滑油添加剂三、润滑油的性能指标1. 粘度和粘度指数2. 热氧化安定性及抗氧化安定性3. 总酸值（TAN）和强酸值（SAN）4. 总碱值（TBN）5. 腐蚀度6. 水分离性（抗乳化度）7. 清净分散性（浮游性）2012/12/286chapter 5 柴油机润滑与冷却5.1 润滑油与滑油添加剂四、润滑油的质量等级1. 按粘度分级国际上普遍采用SAE分类法，分成十个粘度等级，有冬用和夏用。国际标准组织（ISO）把滑油按40时的运动粘度分成18个等级。2. 按使用性能分级评定时用待测的润滑油在规定的单缸或多缸试验发中按规定程序及条件运转一段较长时间，然后根据润滑油在工作

4、中表现来确定其等级。2012/12/287chapter 5 柴油机润滑与冷却5.1 润滑油与滑油添加剂五、润滑油添加剂主要作用n 减少发部件上有害沉积物的形成和聚积。n 中和酸性物质，减少其对设备的腐蚀。n 防止设备及部件受到锈蚀。n 减少设备及部件的摩擦和磨损，延长设备及部件的使用。n 使润滑剂的氧化和热分解延缓，延长其使用。n 改变润滑剂的物理性质，如：提高其粘度指数，粘温性；降低其倾点， 形成等。低温使用性能；减少2012/12/288chapter 5 柴油机润滑与冷却5.1 润滑油与滑油添加剂1. 清净分散剂（清净浮游添加剂）2. 油性剂、极压剂（抗磨剂）3. 粘度指数改进剂和增粘

5、剂4. 消泡剂5. 降凝剂（降倾点剂）6. 防锈添加剂和抗腐蚀剂2012/12/289chapter 5 柴油机润滑与冷却Chapter 5 润滑与冷却系统5.1 润滑油与滑油添加剂5.2 气缸润滑5.3 轴承润滑5.4 冷却系统5.5 故障与维护管理2012/12/2810chapter 5 柴油机润滑与冷却5.2 气缸润滑2012/12/2811chapter 5 柴油机润滑与冷却5.2 气缸润滑一、气缸润滑的特点1、高的工作温度，降低滑油粘度，加快氧化变质速度，并使缸壁上的部分油膜蒸发2、往复运动，在上下止点处为零，特别在上止点处，气缸温度高，活塞环对缸壁的径向大3、劣质燃油的引起的腐蚀

6、、磨损、结炭缸套上部很难形成连续完整油膜，多为边界润滑2012/12/2812chapter 5 柴油机润滑与冷却气缸套磨损量随行程变化的规律2012/12/2813chapter 5 柴油机润滑与冷却5.2 气缸润滑二、气缸润滑方式1、飞溅润滑与曲轴箱油同一品质，且循环使用2、气缸注油润滑润滑系统，注油量可控，不予回收2012/12/2814chapter 5 柴油机润滑与冷却5.2 气缸润滑三、气缸注油润滑1、对气缸油的要求润滑性粘度与粘度指数清净分散性中和性能抗氧化性其它（气缸油燃烧生成的灰分少）2012/12/2815chapter 5 柴油机润滑与冷却5.2 气缸润滑2、气缸油的种类

7、和选用1）总碱值TBN的选择根据燃油的硫分来选择气缸油的TBN 2）粘度的选择1. SAE50粘度等级，使用广泛。2. SAE40粘度等级，总碱值为40 (弯流扫气 )3. 粘度等级大于50，用于长冲程高负荷柴油机4. 不含添加剂的SAE50高粘度气缸油，用于新发及换新缸套磨合使用。2012/12/2816chapter 5 柴油机润滑与冷却5.2 气缸润滑3、注油定时的选择理想：注油点位于第一、二道活塞环之间时注油实际：对于短活塞（1）上止点附近，活塞下边缘打开注油孔（2）下止点附近，缸内正在扫气时对于长活塞：只有缸内正在扫气时2012/12/2817chapter 5 柴油机润滑与冷却5.

8、2 气缸润滑4、气缸注油孔的数量及位置数量：8-10个沿圆周均匀分布过多-每个注油点的注油量长，注油量不稳定位置因机型而异：q 大型低速机：缸套的中上部（q 四冲程柴油机：缸套下部注油孔）2012/12/2818chapter 5 柴油机润滑与冷却5.2 气缸润滑5、注油率的确定过大：浪费，沉积物增多，粘着，使气流通道部分堵塞在活塞下部空间、扫气箱和排中，导致扫气箱着火过小：难以形成完整的油膜n合适：缸壁表面湿润，干净；首环半干、半湿，其余湿润； 环面光亮，倒角存在。最佳注油率最佳的计算负荷变化后的注油率，可以实际平均有效 绝对不能低于该机标定注油率的40。比例为依据，但2012/12/281

9、9chapter 5 柴油机润滑与冷却5.2 气缸润滑6、气缸磨合过程的润滑（1） 磨合所用的气缸油和燃油q 气缸油碱值应偏低，注意磨合时间，避免过度污染。q 燃油就是正常运行时的燃油。如其硫分超过1，可缩短磨 合时间。（2） 磨合时间和负荷的分配q 磨合初功率应减小，分阶段加大，直至全功率q 各阶段时间长短及负荷取决于气缸油碱值和燃油含硫量（3） 磨合时的气缸油注油量q 必须远大于正常运行时的注油量，最初阶段最大。2012/12/2820chapter 5 柴油机润滑与冷却5.2 气缸润滑2012/12/2821chapter 5 柴油机润滑与冷却5.2 气缸润滑7、气缸注油设备注油器(机械

10、式和式)油量调节：与转速成正比随负荷调节(好) 注油方式：脉动式和蓄压式2012/12/2822chapter 5 柴油机润滑与冷却2012/12/2823chapter 5 柴油机润滑与冷却5.2 气缸润滑RL56柴油机气缸润滑油布置1-注油器；2-摇臂杆；3-流通检查器；4-调节杆；5-蓄压器；6-止回阀；7-注油枪；8-气缸套上、下部；9-供油率调节偏心驱构2012/12/2824chapter 5 柴油机润滑与冷却5.2 气缸润滑2012/12/2825chapter 5 柴油机润滑与冷却5.2 气缸润滑注油接头2012/12/2826chapter 5 柴油机润滑与冷却Chapter

11、 5 润滑与冷却系统5.1 润滑油与滑油添加剂5.2 气缸润滑5.3 轴承润滑5.4 冷却系统5.5 故障与维护管理2012/12/2827chapter 5 柴油机润滑与冷却5.3 轴承润滑一、曲轴箱油（柴油机机油/系统油）及其选择1、十字头式柴油机的曲轴箱油Ø 与气缸分隔，工作条件比气缸油和缓得多Ø 应具备合适的粘度，以满足润滑要求Ø 要有较好的抗氧化安定性及热氧化安定性Ø 要求较好的抗腐蚀性和防锈性Ø 应有较好的抗乳化性能，以使水分能分离出来Ø 还应有一定的清净分散性2012/12/2828chapter 5 柴油机润滑与冷却5

12、.3 轴承润滑2. 船用筒状活塞式柴油机的曲轴箱油1） 曲轴箱油的工作条件n 飞溅式润滑，须满足气缸和轴承两方面润滑要求2） 要求n 高温工作时的清净性n 热氧化安定性n 足够的碱性n 粘度要求高TBN平衡值n TBN平衡值十分重要，是衡量滑油碱性在最恶劣条件下能否完全中和气缸壁上产生的硫酸，防止腐蚀磨损的指标3） 水污染对滑油TBN值的影响4） 曲轴箱油中不溶物含量2012/12/2829chapter 5 柴油机润滑与冷却5.3 轴承润滑2012/12/2830chapter 5 柴油机润滑与冷却影响TBN平衡值的因素（1） 新润滑油的总碱值（2） 滑油消耗率（3） 燃油含硫量（4） 气缸

13、套壁面温度2012/12/2831chapter 5 柴油机润滑与冷却5.3 轴承润滑3曲轴箱油的选择1） 十字头式柴油机曲轴箱油的选择q 水冷活塞柴油机可选用含抗氧化和防锈添加剂的柴油机油，这类油不易和水乳化。q 油冷活塞柴油机则应选用含有一定清净分散添加剂的弱碱性柴油机油，TBN值为59。以使活塞冷却腔和曲轴箱没有沉积物。2012/12/2832chapter 5 柴油机润滑与冷却5.3 轴承润滑3曲轴箱油的选择2）筒状活塞式柴油机曲轴箱油的选择非增压，烧轻柴油的柴油机可用CA级； 非增压，烧船用柴油的柴油机可用CB级；增压度较高，又烧船用柴油的柴油机则应选用CD级。船用高增压燃用重油的筒

14、状活塞式主、副柴油机，选相当于CE级，TBN在2040mgKOH/g。燃用渣油时，qqqqTBN3040；燃用中间油时，用TBN2030。其粘度等级有的机型用SAE30，有的机型用SAE40。应急柴油机和救生艇柴油机，其曲轴箱油的粘度等级应为SAE20，TBN510，CB级已足够。为了保证它们冬季冷车起动，应采用加有增粘添加剂、降凝添加剂的稠化柴油机油。q2012/12/2833chapter 5 柴油机润滑与冷却5.3 轴承润滑二、润滑系统的组成湿曲轴箱式（湿式）特点：q 附属设备简单紧凑q 油面随船波动，滑油易氧化变质干曲轴箱式（干式）特点：q 可避免油面的波动而导致润滑的失常。q 减少曲

15、轴箱内高温气体对滑油的影响，延长滑油的使用时间。q 油底壳容积小，使柴油机高度降低2012/12/2834chapter 5 柴油机润滑与冷却135系列柴油机的湿式润滑系统1-油阀壳；2-粗滤网；3-油温表；4-曲轴箱呼吸器；5-滑油泵；6-离心式细滤器；7-调压阀；8-旁通阀；9-粗滤油；10-滑油冷却器；11-传动齿轮；12-喷嘴；13-摇臂；14-气缸盖；15-顶杆套筒；16-油压表2012/12/2835chapter 5 柴油机润滑与冷却新4105型柴油机湿式润滑系统1-调压阀；2-精滤网；3-粗滤网；4-旁通阀；5-冷却器；6-滑油泵；7-油温表；8-滤网；9-油底壳；10-曲轴；

16、11-主油道；12-油压表；13-气缸盖；14-摇臂；15-凸轮轴2012/12/2836chapter 5 柴油机润滑与冷却6160A柴油机润滑系统简图1-过滤网；2-手摇泵；3-调压阀；4、8-齿轮滑油泵；5-滑油箱；6、7-滑油冷却器2012/12/2837chapter 5 柴油机润滑与冷却OM 906 LA oil circuit2012/12/2838chapter 5 柴油机润滑与冷却大型中低速柴油机润滑系统示意图1-循环油箱；2-备用滑油泵；3-滑油泵；4-透；5-滑油冷却器； 6、7-双联滤器；8-通 至伺服器油管；9-增压器重油箱；10-废气涡轮增压器；11-柴油机； 12

17、-气缸油重力油箱；13- 通至伺服器滤器；14- 分油机；15-热水管；16-分油机加热器；17-污油箱；18- 阀；19-止回阀调节2012/12/2839chapter 5 柴油机润滑与冷却RTA58型柴油机的润滑系统2012/12/2840chapter 5 柴油机润滑与冷却废气涡轮增压器的润滑系统1-循环油箱；2-柴油机；3-增压器；4-重力油箱；5-双联滤 气；6-油箱；7-冷却器；8、9-滑油泵2012/12/2841chapter 5 柴油机润滑与冷却L60MC柴油机内部滑油系统1-推力轴承；2-主轴承；3-可调整蝶阀；4-链轮传动装置；5-增压器；6-滑油与冷却油；7-活塞；8

18、-十字头轴承；9-观察镜；10-油底盘2012/12/2842chapter 5 柴油机润滑与冷却Chapter 5 润滑与冷却系统5.1 润滑油与滑油添加剂5.2 气缸润滑5.3 轴承润滑5.4 冷却系统5.5 故障与维护管理5.4 冷却系统a typical cooling water circuit for a slow speed engineHT/LT systems5.4 冷却系统一、冷却系统的组成和设备1闭式淡水冷却系统缸套和气缸盖、活塞、喷油器三个闭式冷却系统。缸套冷却水系统中设高置膨胀作用有：n 膨胀，使系统中的淡水受热后有膨胀的余地；n 补水，补充系统中因蒸发和漏泄而损失的

19、水量；n 保证淡水泵有足够的吸入压头；n 排放系统中的空气；n 投药，可在此投化学药剂以对冷却水进行化学处理；n 加热，可对冷却水加热以暖缸（如在其中设置加热装置）。5.4 冷却系统一、冷却系统的组成和设备1闭式淡水冷却系统缸套和气缸盖、活塞、喷油器三个闭式冷却系统。缸套冷却水系统中设高置膨胀作用有：n 膨胀，使系统中的淡水受热后有膨胀的余地；主淡水泵n 补水，补充系统中因蒸发和漏泄而损失的水量；n 保证淡水泵有足够的吸入压头；n 排放系统中的空气；n 投药，可在此投化学药剂以对冷却水进行化学处理；n 加热，可对冷却水加热以暖缸（如在其中设置加热装置）。5.4 冷却系统一、冷却系统的组成和设备

20、2开式海水系统5.4 冷却系统一、冷却系统的组成和设备3冷却系统冷却系统较有以下明显优点：n 海水管系及冷却器的维修工作减至最低限度；n 气缸冷却水温度稳定，不受工况变化的影响，因而使柴油机始终在最佳冷却状态下运转；n 淡水循环可多年保持清洁，维修工作量极少。冷却系统缺点：n 增加了冷却器及其辅助设备与管系，因而投资费用较高；由于附加管系的阻力损失，使泵送耗功也有所增加。在近代建造的现代化船舶中，大多采用冷却系统。Central cooling system5.4 冷却系统二、冷却水添加剂及水处理1无机缓蚀剂 亚硝酸盐和硼酸盐2乳化防锈油除有防蚀作用外，还有一定的润滑作用，因此常用于活塞的冷却

21、水处理。Chapter 5 润滑与冷却系统5.1 润滑油与滑油添加剂5.2 气缸润滑5.3 轴承润滑5.4 冷却系统5.5 故障与维护管理5.5 故障与维护管理故障主要有：n 润滑油变质n 冷却水质量不符合要求n 系统的各种参数（如温度、常、流量）不正n 系统中混入了空气或燃气，造成气塞5.5 故障与维护管理润滑油变质分析混入外物：n 淡水和海水-滑油乳化，破坏润滑，腐蚀金属n 燃油-降低滑油粘度和闪点，易引起曲轴箱爆炸n 燃烧产物-滑油的酸值和炭渣增加，油变质本身氧化：n 与温度有关(65度)n 形成漆膜、树脂和有机酸5.5 故障与维护管理对曲轴箱油的检查方法n 经验法n 油渍试验法n 化验法5.5 故障与维护管理润滑油系统的管理要点1. 确保滑油的工作q 应高于海水和淡水(0.150.4MPa)q