船舶动力系统教学课件 2-5 第二章 柴油机.pptVIP

船舶动力系统 第二章 柴油机 机-桨-船配合特性 舰船运行，由主机-轴系（传动设备）-螺旋桨-船体相互配合共同完成，主机输出的功率、扭矩最终转换为克服船体阻力、推动舰船运动的推进力 船－桨－机，任何一个特性改变，均会影响其他两个的运行状态，从而影响总的平衡关系 机-桨-船良好配合的目的：产生大的推进力、且获得较高的航速。即，推进系统动力性好 舰船良好的动力性是发动机和驱动负荷之间充分协调的结果 动力性是否良好由两方面决定： 动力装置功率的利用程度，即在任何工况下能充分发挥利用发动机的全部功率 发动机特性和负荷特性的互相适应程度 为了分析船-桨-机三者的相互影响，最方便的方法是将三者特性放在统一地坐标系里 ∵船舶的阻力、阻功率和螺旋桨的推力、推功率可以相互转换 ∴船－桨－机的配合可简化为机－桨配合来讨论 主机和螺旋桨配合时的工作点 柴油机速度特性线1与螺旋桨特性线2的交点A，是机-桨配合工作时的工作点 1：全负荷速度特性 2：部分负荷速度特性 3：超负荷速度特性 a：标定工况点 I：正常螺旋桨特性 II：阻力增加时螺旋桨特性 III：阻力减小时螺旋桨特性 1：全负荷速度特性 2、3：部分负荷速度特性 a：标定工况点 设计点附近的工况配合 主机-螺旋桨是稳定系统 负荷偏离设计点时，转速相应变化； 负荷恢复成设计值时，转速恢复到设计点工作 重载时的机-桨配合特性 重载时，船舶吃水增加，船体阻力增加，进程比减小，螺旋桨特性变陡，从I-II if油门不变，工况点到b ?位于等转矩限制特性线oa上?超机械负荷，危险 ?减小主机油门，使功率减小，先到工况点d（或以下） 可见，重载工况时，配合条件为： 桨：npnPH， 机：PePeH， 船：vsvSH 重载工况下，虽然发动机油耗率变化不大，但长期运行会加速气缸及其排气系统的积炭积污，工作性能变坏 重载程度严重时，会大大增加发动机的热负荷现象，甚至导致事故 ?发动机在重载区内运行的累计时间有一定的规定 轻载时的机-桨配合特性 轻载时，船舶吃水减少，船体阻力降低，进程比增加，螺旋桨特性变平坦，从I-III if油门不变，工况点到c ?转速超过最大转速，危险 ?减小主机油门，稳定转速在标定转速，使功率减小，到工况点f 可见，轻载工况时，配合条件为： 桨：np=nPH 船：vs=vSH 机：PePeH 舰船维持在设计航速下行驶，发动机功率没有发足，螺旋桨偏离原特性，效率下降 由于Pp降低，油耗率有一定减少 浅水、窄航道时的机-桨配合特性 船舶进入浅水或窄水道航行，航行阻力增加，螺旋桨曲线变陡 (水深h / 船舶吃水T) 4，考虑水深的影响 同样水深条件的浅水航道，船速越快，航行阻力越大 窄航道的影响类似 ?由深水进入浅水前必须降低航速 加速工况特性 启航工况特性 转弯工况特性 船舶转弯?船体在斜水流前进?阻力增加?主机转速降低 船舶采用双桨推进转弯 转弯前内外桨均2000kw，以舵角35度左转，4’30’’航向转180度 内桨负荷始终增加，达3132kw；外桨开始时负荷下降，之后又逐渐增加，最后达2162kw ?带动内桨的主机易超负荷,关注 ?通常，高速转弯受限。高速转弯时，限制喷油量，特别是内机 主机换向和船舶倒航工况 船舶全速前进时换向和倒车过程 停油(a-b)，转速下降 （b点： 正转，M=0） 水流带动桨转(b-c-d) (c:正转，负扭矩=max) (d:停转，负扭矩) 倒车起动运转(d- ) n=-40%nH时，M=-MeH n=-nH时，M=-400%MeH ?船舶以全速前进时，操纵柴油机以高的反转速度工作是很危险 实际操作：紧急情况下，在主机转速降至60-70%nH时，将操纵手柄移到倒车位置，待操纵机构换向完毕，倒车起动（此时主机还在正转），压缩空气按倒车定时进入气缸，强迫主机停转，若一次制动不成功；可稍等片刻，持船舶航速进一步降低后，再次制动。 当螺旋桨转速从正车?零?倒车时，加油门，主机倒车运行 开始时主机转速≤ (40％～60％) nH，当船舶停止前进开始倒航后，可将倒车转速逐步提高，一般倒车最大转速≤ (70％～80％) nH，具体转速应根据排烟温度来确定 低速前进时换向反转受力 ?负转矩数值较小 系泊工况时，没有水涡轮工况，不出现负转矩 实际缓慢倒车操作：通常船舶在进港前已经逐步降速，并按机动操纵转速运行，使用倒车时航速已经很低，需要注意柴油机不超负荷，不追求高机动性 某货船（32000dwt，8160kW，船长195.8m）实测的倒车情况 当船舶全速航行，不进行倒车制动，进行全速正车－停车操作。从主机停止供油时，主机转速125r/min?0，需时5.1min；船速由15kn ? 0，需时