轮机导论-第1讲-轮机工程概述

1、轮机工程导论1主讲人：吴军办公室：东二楼108#“辽宁”号航空母舰“瓦良格瓦良格”号号1991年11月，建造率已达68%2002年3月，历尽艰险的瓦良格号抵达大连“辽宁辽宁”号号2005年8月，入30万吨级船坞泊船码头2012年9月，正式交付海军“辽宁”号航空母舰n 动力系统动力系统:8台蒸气轮机91,500 kW涡轮发电机61,500 kW柴油发电机4轴4桨双舵推进，可使用R0110燃气轮机或DN80燃气涡轮机 n 基本参数：基本参数：舰长:304.5米舷宽:75米 吃水:10.5米 排水量:67,500吨（满载） 航速:29节 4 船舶流船舶流体机械体机械5 船舶管船舶管路系统路系统6 船

2、舶辅船舶辅助装置助装置2 船舶动船舶动力装置力装置3 轴系与轴系与动力传递动力传递1 轮机基轮机基本知识本知识主要内容 一、轮机工程的含义： 历史上(二百多年前)的风帆动力船风帆动力船被最原始的蒸汽机、锅炉、明轮推进器等机器设备代替来推进船舶的一套机械设备与系统俗称“轮机”。 轮机工程一词源于英文Marine Engineering，即海上（动力）工程之意。 现代人们把船舶上实现能量转化和分配的全部机械、设备和系统的有机组合体统称为“船舶动力装置”。 第1章 绪论帆船帆船6“郑和宝船郑和宝船”蒸汽机蒸汽机8910锅炉锅炉11明轮及带有风帆的轮船明轮及带有风帆的轮船1213 二、轮机工程的发展1

3、4 1807年，美国人富尔顿将蒸汽机应用到一艘叫做“克莱尔蒙特（Clermont）”号的明轮推进的木质船上。于是开创了用机器设备代替风帆作动力推进船舶的历史。“克莱尔蒙特克莱尔蒙特”号号时速约为时速约为8公公里小时里小时 螺旋桨取代明轮作为主要推进器螺旋桨取代明轮作为主要推进器逐步广泛应用于各类船舶上。逐步广泛应用于各类船舶上。 18391839年，年，第一艘装第一艘装螺旋桨推进器的蒸汽机船螺旋桨推进器的蒸汽机船“阿基米德阿基米德（ArchimedesArchimedes）”号问世，主机功率为号问世，主机功率为58.858.8千瓦。这种推进器充分千瓦。这种推进器充分显示出它的优越性，因而被迅速

4、推广。显示出它的优越性，因而被迅速推广。15 1845 1845年，年，英国海军将英国海军将动力相当动力相当的的“响尾蛇号响尾蛇号”螺旋桨轮船螺旋桨轮船和和“爱里克托号爱里克托号”明轮明轮的船尾用粗缆绳系起来，让它们各朝相反的方的船尾用粗缆绳系起来，让它们各朝相反的方向驶去。向驶去。“响尾蛇号响尾蛇号”的螺旋桨飞快地旋转，的螺旋桨飞快地旋转，“爱里克托号爱里克托号”的明的明轮猛烈地向后拨水。先是互不相让，但过了一会儿，轮猛烈地向后拨水。先是互不相让，但过了一会儿，“响尾蛇号响尾蛇号”就把就把“爱里克托号爱里克托号”拖走了拖走了。 1896 1896年年, ,世界上第一艘世界上第一艘汽轮机船汽轮

5、机船“透平尼亚透平尼亚”(Turbinia(Turbinia）号试航，）号试航，航速达航速达6060公里公里/ /小时以上。小时以上。TurbiniaTurbinia号的第一次试航横穿亚特兰大号的第一次试航横穿亚特兰大1619031903年年, ,第一艘第一艘内燃机船内燃机船“万达尔万达尔”（BahgalBahgal）号问世；）号问世；19511951年年, ,作为主要动力的作为主要动力的燃气轮机船燃气轮机船开始建造；开始建造；19521952年年, ,自由活塞蒸汽机自由活塞蒸汽机燃气透平燃气透平联合装置联合装置开始在开始在“雪利欧斯雪利欧斯”（SiriusSirius）级扫雷艇上使用；）级扫

6、雷艇上使用；19541954年年, ,“诺提拉斯诺提拉斯”（NantilusNantilus）号）号核动力潜艇核动力潜艇下水。下水。17NautilusNautilus号核潜艇号核潜艇:1954:1954年下水，功率为年下水，功率为1102511025千瓦，千瓦，航速航速3333公里公里18 1970 1970年年7 7月月3030日，中国第一座潜艇核动力装置陆上模式堆达到日，中国第一座潜艇核动力装置陆上模式堆达到满功率，满功率，1212月月2626日，第一艘核潜艇下水，开始进行舾装。日，第一艘核潜艇下水，开始进行舾装。19711971年年8 8月，核潜艇建成并开始试航，月，核潜艇建成并开始试

7、航，19741974年年8 8月交付海军正式使用，从而月交付海军正式使用，从而使我国成为世界上第五个拥有核潜艇的国家。使我国成为世界上第五个拥有核潜艇的国家。19 现代“轮机”的内容已极其丰富：其机械设备的规模、功能、复杂性和自动化程度等方面都是过去无法相比的。它除了提供推进船舶的动力外，同时还产生各种形式的能量，如机械能、电能及热能等，以供给船舶在航行和停泊时船舶辅机和其它生活上的需要。三、轮机工程涵盖的内容：20现代“轮机”的定义：广义上讲，是利用燃油化学能、核能、自然界水能、风能和地热等能量产生原动力的成套技术装备，由原动机、辅助机械和设备、管路、仪表、监控系统等组成。 主要任务是为船舶

8、提供所需能量，以保证船舶的正常航行、人员正常生活和安全以及完成各种工程作业并符合环境保护的要求。 它是所需能量产生、传递及消耗的全部动力机器、机械设备和系统的有机综合体，是船舶的心脏和动脉。现代轮机轮机：轮机：是轮船上机器的总称，含义和船舶动力装置基是轮船上机器的总称，含义和船舶动力装置基本相同，分为以下几个部分：本相同，分为以下几个部分：1 1、主动力装置：、主动力装置：主机主机、轴系和推进器轴系和推进器等等2 2、辅助动力装置：、辅助动力装置：发电机组发电机组、配电设备配电设备、锅炉锅炉、空调系统空调系统、压缩机压缩机、甲板机械甲板机械等；等；3 3、管路系统：、管路系统：泵泵、管系管系、

9、热交换器热交换器、滤器滤器、阀门阀门等。等。22现代轮机船用主机船用主机柴油机柴油机宜昌船舶柴油机有限公司宜昌船舶柴油机有限公司YMD-MAN B&W 6S46MC-CYMD-MAN B&W 6S46MC-C23船用主机船用主机燃气轮机燃气轮机24燃气轮机的主要优点是小而轻，单位功率的质量小。船舶轴系船舶轴系25船舶轴系船舶轴系26螺旋桨螺旋桨2780kw康明斯发电机组康明斯发电机组28船用配电柜船用配电柜29立式锅炉立式锅炉30船用空调船用空调31船用压缩机船用压缩机32起锚机起锚机33克令吊克令吊34泵泵 系系35船舶管系船舶管系36船舶管系船舶管系37各种热交换器各种热交

10、换器38饮用水过滤器饮用水过滤器39海水滤器海水滤器油滤器油滤器铸钢截止阀铸钢截止阀减压阀减压阀40船用青铜阀门船用青铜阀门四、轮机工程研究的课题41现代轮机工程所研究的内容大致归纳为如下几点：现代轮机工程所研究的内容大致归纳为如下几点： 1）舰船新型动力系统的研制 2）舰船新能源的开发与利用(核能、太阳能和风能) 3）船舶动力系统的优化组合与节能新技术 4）船舶机械与系统的自动化和智能化问题 5）船舶和海洋工程的环保技术 6）海洋资源开发技术等 由此可见，轮机工程已为广大的科学技术人员施展才由此可见，轮机工程已为广大的科学技术人员施展才华提供了一片碧水蓝天。华提供了一片碧水蓝天。 AIP（不

11、依赖空气动力装置）技术（不依赖空气动力装置）技术42闭式循环柴油机（CCD）AIP以闭式循环柴油机为以闭式循环柴油机为发电机原动机，通过提供模拟空气成份的进气气体，发电机原动机，通过提供模拟空气成份的进气气体，使柴油机发火燃烧工作。使柴油机发火燃烧工作。斯特林发动机（SE）AIP通过外部燃烧的高温气体通过外部燃烧的高温气体经加热管加热内部循环的工质（船用斯特林机通常用经加热管加热内部循环的工质（船用斯特林机通常用氦气作循环工质），内部循环工质受热膨胀推动活塞氦气作循环工质），内部循环工质受热膨胀推动活塞作功，使发动机输出轴功率。作功，使发动机输出轴功率。燃料电池（FC）AIP靠氢和氧反应直接产

12、生电能而靠氢和氧反应直接产生电能而工作的，它唯一的副产品为水，这个过程正好与通过工作的，它唯一的副产品为水，这个过程正好与通过电解分解水的过程相反。电解分解水的过程相反。瑞典海军安装热气机系统的“哥特兰”级潜艇43日本类似的AIP潜艇燃料电池（FC）AIP44船用核动力技术船用核动力技术45核能的工作原理4647太阳能的缺点：太阳能的缺点： （1）分散性，）分散性， （2）不稳定性，）不稳定性， （3）效）效率低和成本高。率低和成本高。48澳大利亚的澳大利亚的“太阳水太阳水手手” ，船上安装了储，船上安装了储存太阳能的电池板，存太阳能的电池板，其航行的动力主要来其航行的动力主要来源于太阳能和风

13、能，源于太阳能和风能，行驶速度行驶速度1.852公里公里/小小时。它可以节省时。它可以节省90%的燃料。的燃料。495051风能+太阳能：适宜于岛屿使用52用于大型船舶，及潜用于大型船舶，及潜艇、大型登陆艇等。艇、大型登陆艇等。用于高速船舶，及用于高速船舶，及浅吃水内河船等。浅吃水内河船等。53操纵的自动化 一人船桥54机舱自动化机舱自动化无人机舱无人机舱55机舱自动化机舱自动化56自动电站自动电站完成并车、卸载、安全保护等功能完成并车、卸载、安全保护等功能57指控系统的自动化指控系统的自动化58039型潜艇操控台型潜艇操控台039型潜艇监控台型潜艇监控台海洋平台海洋平台59水下作业水下作业60u课时与学分：课时与学分：16/1.0教学安排教学安排u授课方式与要求：授课方式与要求：以问题为导向进行课堂见解与讨论课堂小作业和课后练习u成绩评定：成绩评定：（满分100分）随堂考核50%、课程报告50%教学安排教学安排n重视基本理论和基础知识的学习，掌握轮机各个系统和装置的结构、工作原理、特点等；n做好课后资料的查阅，把握轮机工程的发展前沿。互联网电子图书馆：超星图书、中国学术期/dzzy/dzzy2005.nsf/zhongwen?OpenPage学校图书馆如何学好本课程？如何学好本课程？王克. 轮机概论. 武