轮机导论轮机工程概述

轮机导论轮机工程概述第1页/共66页“辽宁”号航空母舰“瓦良格”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”号2005年8月，入30万吨级船坞泊船码头2012年9月，正式交付海军第2页/共66页“辽宁”号航空母舰动力系统:8台蒸气轮机9×1,500kW涡轮发电机6×1,500kW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节第3页/共66页4船舶流体机械5船舶管路系统6船舶辅助装置2船舶动力装置3轴系与动力传递1轮机基本知识主要内容第4页/共66页

一、轮机工程的含义：

历史上(二百多年前)的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”。5轮机工程一词源于英文MarineEngineering，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章绪论第5页/共66页帆船6第6页/共66页“郑和宝船”第7页/共66页蒸汽机8第8页/共66页9第9页/共66页10第10页/共66页锅炉11第11页/共66页明轮及带有风帆的轮船12第12页/共66页13第13页/共66页

二、轮机工程的发展141807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”号时速约为8公里／小时第14页/共66页

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。

1839年，第一艘装螺旋桨推进器的蒸汽机船“阿基米德（Archimedes）”号问世，主机功率为58.8千瓦。这种推进器充分显示出它的优越性，因而被迅速推广。151845年，英国海军将动力相当的“响尾蛇号”螺旋桨轮船和“爱里克托号”明轮的船尾用粗缆绳系起来，让它们各朝相反的方向驶去。“响尾蛇号”的螺旋桨飞快地旋转，“爱里克托号”的明轮猛烈地向后拨水。先是互不相让，但过了一会儿，“响尾蛇号”就把“爱里克托号”拖走了。第15页/共66页1896年,世界上第一艘汽轮机船“透平尼亚”(Turbinia）号试航，航速达60公里/小时以上。Turbinia号的第一次试航横穿亚特兰大16第16页/共66页1903年,第一艘内燃机船“万达尔”（Bahgal）号问世；1951年,作为主要动力的燃气轮机船开始建造；1952年,自由活塞蒸汽机——燃气透平联合装置开始在“雪利欧斯”（Sirius）级扫雷艇上使用；1954年,“诺提拉斯”（Nantilus）号核动力潜艇下水。17第17页/共66页Nautilus号核潜艇:1954年下水，功率为11025千瓦，航速33公里18第18页/共66页1970年7月30日，中国第一座潜艇核动力装置陆上模式堆达到满功率，12月26日，第一艘核潜艇下水，开始进行舾装。1971年8月，核潜艇建成并开始试航，1974年8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。19第19页/共66页

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第20页/共66页现代“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。21现代轮机第21页/共66页轮机：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：1、主动力装置：主机、轴系和推进器等2、辅助动力装置：发电机组、配电设备、锅炉、空调系统、压缩机、甲板机械等；3、管路系统：泵、管系、热交换器、滤器、阀门等。22现代轮机第22页/共66页船用主机——柴油机宜昌船舶柴油机有限公司YMD-MANB&W6S46MC-C23第23页/共66页船用主机——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。第24页/共66页船舶轴系25第25页/共66页船舶轴系26第26页/共66页螺旋桨27第27页/共66页80kw康明斯发电机组28第28页/共66页船用配电柜29第29页/共66页立式锅炉30第30页/共66页船用空调31第31页/共66页船用压缩机32第32页/共66页起锚机33第33页/共66页克令吊34第34页/共66页泵系35第35页/共66页船舶管系36第36页/共66页船舶管系37第37页/共66页各种热交换器38第38页/共66页饮用水过滤器39海水滤器油滤器第39页/共66页铸钢截止阀减压阀40船用青铜阀门第40页/共66页四、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：

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华提供了一片碧水蓝天。第41页/共66页AIP（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。斯特林发动机（SE）AIP——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。燃料电池（FC）AIP——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电解分解水的过程相反。第42页/共66页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潜艇第43页/共66页燃料电池（FC）AIP44第44页/共66页船用核动力技术45核能的工作原理第45页/共66页46第46页/共66页47太阳能的缺点：（1）分散性，（2）不稳定性，（3）效率低和成本高。第47页/共66页48澳大利亚的“太阳水手”，船上安装了储存太阳能的电池板，其航行的动力主要来源于太阳能和风能，行驶速度1.852公里/小时。它可以节省90%的燃料。第48页/共66页49第49页/共66页50第50页/共66页51风能+太阳能：适宜于岛屿使用第51页/共66页52用于大型船舶，及潜艇、大型登陆艇等。用于高速船舶，及浅吃水内河船等。第52页/共66页53操纵的自动化——一人船桥第53页/共66页54机舱自动化——无人机舱第54页/共66页55机舱自动化第55页/共66页56自动电站——完成并车、卸载、安全保护等功能第56页/共66页57指控系统的自动化第57页/共66页58039型潜艇操控台039型潜艇监控台第58页/共66页海洋平台59第59页/共66页水下作业60第60页/共66页课时与学分：16/1.0教学安排序号教学内容课时1轮机工程概述22船舶动力装置43船舶推进装置24船舶流体机械45船舶辅助装置26船舶管路系统2第61页/共66页授课方式与要求：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成绩评定：（满分100分）随堂考核50%、课程报告50%教学安排第62页/共66页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；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？第63页/共66页王克.轮机概论.武汉理工大学出版社,2006汪育才等.轮机概论(第3版).人民交通出版社,1991殷佩海.轮机概论.大连海事大学出版社,199