第一章_船舶动力装置系统_第二节 滑油管系

第二节滑油管系
一、滑油管系的任务及组成
滑油管系的基本任务是保证供应主、辅机，压缩机、传动设备及轴系等各运动部件一定压力和温度的滑油进行润滑和冷却。

其目的是在两个接触机件间以液体摩擦防止发生干摩擦，从而减低摩擦功的消耗，减少摩损，以及带走机件中因摩擦而产生的金属屑和炭渣等有害物质。

滑油与燃油不同，除因部分滑油烧掉或变质而需要更换部分滑油外，其余极大部分经重新处理后可再行利用。

故滑油的消耗量比燃油要小得多，柴油机的滑油消耗率一般仅为2~7g/Hp·h，蒸汽轮机与燃汽轮机（包括减速齿轮箱）的滑油消耗率为1g/Hp·h左右。

但为了延长滑油的使用期，对大中型舰船的滑油管系设置滑油分离机。

分离机及其管系布置应保证机组在停机或运行过程中，能分离滑油中渗入的水份和杂质。

滑油管系仍包括：注入、贮藏、输送、净化、供应及计量等六个部份。

二、滑油管系的设计一般要求
钢质海船的滑油管系的设计要求见有关规定，而军用舰艇滑油管系的设计与布置应满足如下要求：
1.每台主、辅机组，应有各自独立的滑油系统。

2.标准排水量在1000t以上的舰船，每台主机应设二台滑油泵，其中至少有一台为独立动力的备用泵。

每台泵的容量应能满足主机最大功率工作时所需的油量。

3.主、辅柴油机的滑油泵如为柴油机本身带动，一般均需设置预注油泵，小型柴油机除外，管系中的其它滑油泵，在压头和容量满足下，亦可作为预注油泵。

预注油泵一般应满足下列要求：
(1) 作为发电机组的柴油机，其电动预注油泵的电源应来自蓄电池。

否则还需设置应急手动预注油泵。

(2) 电动预注油泵的连续工作时间应能满足柴油机的启动要求，一般应不少于1min。

4.可直接换向且自带滑油泵的柴油主机，若未设置独立的备用泵时，应设有供主机换向时润滑的油泵。

5.辅汽轮机的滑油泵应由本身带动，并设有满足启动和停机时润滑的辅助油泵。

6.废汽涡轮增压器的滑油若由柴油机自带泵供给时，应设有备用泵或其它措施，当柴油机停车后，应能自动接入增压器滑油管系工作。

7.滑油管系中应设有抽除各油舱中沉渣的手动泵。

8.柴油机滑油泵的吸入管路应装设磁性过滤器。

输出管路应装设精滤器。

9.主机滑油管系的滤器应为双联式。

功率大于300Hp的柴油机滑油管系应设有滑油高温、低温报警装置，一般还应设有滑油低压自动停车装置。

10.主汽轮机组的滑油总管应与主机保护装置相连，在总管油压降低至极限值时，主机应迅速停车，并发出灯光和声响报警信号。

11.柴油机组滑油管系应设置能自动调温的恒温器。

该恒温器并应设有手控装置。

12.滑油输送泵的管系应和主机滑油管相连接。

13.主汽轮机组备用滑油泵的动力源，应不受主动力源故障的影响。

备用泵应设有自动设备，当滑油总管油压降低到规定值时，备用泵应能立即自动启动，并发出灯光和声响报警信号。

14.主汽轮机的轴承及减速齿轮箱各滑油管上应装设调压阀，其开启位置应加以固定。

15.主汽轮机组滑油泵的压出管路应装设截止止回阀。

16.滑油管系安装后应有防锈油封措施。

滑油管系必须经滑油压力循环清洗合格后，方可向机组供油。

17.大中型舰船的滑油管系应设置滑油分离器，分离器及其管系布置应保证机组在停机或运转过程中，能分离滑中渗入的水份和杂质。

18.主汽轮组滑油管系应设置滑油加热器。

加热器能量应保证在三十分钟内将系统中全部滑油从8℃加热到30℃。

19.主汽轮机组的滑油冷却器应采用二级冷却。

机组在最大功率工作时，滑油冷却器一级出口油温应不大于42℃。

二级出口油温不大于37℃。

20.滑油循环舱柜的容量应能容纳循环于主机滑油管系中全部滑油量。

循环舱柜的滑油进出口应尽可能远离。

循环舱柜的透气管应引到机舱外，并高出破舱水线。

主汽轮机组的滑油循环次数一般为不大于15次/h。

主汽轮机组的滑油循环油舱一般应装设低油位警报器。

21.所有的舰船应设有滑油贮存舱柜，其容量应不小于循环滑油舱柜。

贮存舱柜的布置一般应高于循环滑油舱柜，油柜上应装设油位提示器和溢流管。

22.污油舱柜的容量应能贮存循环于主、辅机滑油管系中全部滑油。

三、日用滑油管系
日用滑油管系的任务是保证供应一定压力和温度的滑油，其相应设备为日用滑油泵、滑油冷却器以及滤器等。

保证滑油在摩擦件上的压力有两种方式：第一种是利用日用滑油泵直接把滑油压入发动机内滑油压力总管而到达各摩擦面；第二种方式是日用滑油泵将滑油输送至高于发动机的重力油箱中，由重力油箱用管接至发动机的压力总管，利用重力油箱内的油的静压头来保证摩擦面上的滑油压力。

第二种方式具有一系列优点：
1. 滑油压力均衡不变；
2. 日用滑油泵发生突然故障，不能输油时，由于高位油箱中有存油，可以维持发动机正
常工作几分钟，使轮机员有时间采取应急措施，避免发动机由于滑油供应中断而损坏；
3. 如日用滑油泵是由发动机带动，则发动机在起动之前，润滑系统中就可以有压力，以利起动。

在发动机停车之后，则可以仍用润滑系统送油，以排除轴承等处的热量。

但重力油箱的使用受一定的条件的限制，尤其在机舱高度有限的船上，高位油箱便无适当位置。

日用滑油泵的驱动也有两种方式：第一种由发动机本身驱动；第二种由电动机独立驱动。

发动机驱动法的主要优点是机舱设备可以简单些，它多用在轻型发动机上。

独立驱动法可以体现高位油箱的1和3两项优点，如果使用了滑油备用泵自动起动设备，则高位油箱的第2优点也具备了。

并排除了它要求一定高度的缺点。

油压显示着有足够的滑油送到润滑机件的摩擦面上去，以维持机件的正常润滑和正常的工作温度。

因此保持滑油的供应压力，是发动机安全运转的最重要的一个保证条件。

除了上述高位油箱和滑油备用泵的应急起动等安全设施之外，通常都设有滑油低压报警装置。

四、滑油的净化处理
滑油被日用滑油泵送入发动机的滑油系统中，完成润滑冷却作用之后，起了两方面的变化。

第一方面是滑油接受了机械摩擦功所转化的热量而提高了温度；另一方面是由于润滑冷却循环过程中，滑油的质量逐渐下降，其变质的主要原因是随着温度升高引起粘度变化，与空气的作用发生氧化，使滑油中有胶状氧化物出现，特别是循环系统的滑油兼作气缸润滑的时候，滑油的氧化更剧烈，并且还会把活塞环槽处的积炭，燃烧物中的硫酸带到循环油舱、柜中去，燃烧产物中的水蒸汽也会凝结成水，混于滑油中，从而进一步降低滑油粘度，这些现象都加快了滑油质量的下降，虽然采取了许多措施来改进，例如在滑油中增加抗氧化添加剂，抗腐蚀的添加剂等，但都只能起减轻的作用，所以滑油的质量总是要下降的。

为了使滑油在管系不断循环工作，在每次循环中，必须把滑油的温度重新降为原来进入发动机时的温度，这一部分将在冷却系统中论述，本节主要讨论如何保持滑油的质量在一定范围内， 这样不仅可以延长滑油的使用时间，更重要的是减少机件的摩擦消耗。

对于发动机使用中质量下降了的污油，一般有两种净化处理方法：①平行净化处理；②更换净化处理。

平行净化处理是当日用滑油在工作的同时，有专门设备，如离心式分离机、磁性滤器等将循环中的一部分滑油中的杂质加以清除。

单位时间内，杂物自滑油中的清除量等于杂物在滑油中的生成量，则在理论上可以保持滑油的质量不变。

其工作原理见图1－5和图1－6。

图1－5 用离心分油机平行净化处理 图1－6 用过滤器平行净化处理
利用离心分油机平行净化处理常用于大型发动机上，用过滤器平行净化处理常用于小型发动机上。

平行净化处理用于航程较长的舰船的滑油管系，因为在航线较长的情况下，航行中不可能按更换净化处理方式把主机停下来更换滑油。

另外，平行净化处理法能经常保持滑油质量稳定，对机件磨损来说也比较有利。

更换净化处理是让滑油在循环系统中连续工作，直至其质量降低到下限时将其全部取出，更换新油。

将污油存放在滑油分离舱内单独进行杂物清除，使滑油质量达到使用要求。

常用的润滑油牌号有：
压缩机油——HS-13，HS-19；
汽轮机油——HU-22，HU-30，HU-46，HU-57；
柴油机润滑油——HC-8，HC-11，HC-14。

五、滑油管系的类型
内燃机滑油管系可分为湿底和干底两种。

1. 湿底管系
滑油系统的滑油存放在内燃机的底壳中，正常运转时由本身附带的油泵抽吸底壳中滑油，泵至各润滑部分进行润滑，借重力流回底壳中，成为独立的润滑系统。

这种系统一般用于小型发动机，在动力装置中不需另添设备，只需在经过一定的运转时间后进行补充或更新滑油，如图1－7所示。

2. 干底管系
滑油管系的滑油，由另设的油舱存入，
这种系统在大、中型发动机中普遍采用，
一般有二种形式：
① 船体结构可以在发动机底壳下设置循 图1－7 内燃机湿底润油管系线图 环滑油舱时，可以采用一只油泵，这只油泵可
以由发动机本身带动或另设，抽吸循环滑油舱中的滑油，泵至滑油冷却器后再至发动机各运动部分进行润滑，然后借重力流至发动机底部集中，又流回到循环滑油舱中，组成一个完整的日用滑油管系。

这种管系的滑油循环舱安装位置必须低于发动机的底壳，如图1－8所示。

图1－8 内燃机干底单泵滑油管系线图 图1－9 内燃机干底双泵滑油管系线图
② 采用二台油泵，这二台油泵可以由发动机本身带动或另设，一台抽吸泵抽吸发动机底壳的滑油，泵至滑油循环柜；另一台压入泵，将循环柜中滑油泵经滑油冷却器，再至发动机各运动部分进行润滑后流至发动机底壳。

这种系统不受发动机和循环柜安装位置所限制，冷却器也可装在抽吸泵和循环柜之间，如图1－9所示。

内燃机干底滑油管系的优点是曲柄箱的容积和高度较小，适用于发动机座矮浅的舰船；另外滑油积集于单独的循环油柜中，有较好条件以便于放出其中的气泡；而且易于对滑油质量进行检查和处理。

特别是进行发动机修理时，工作人员便于进入曲柄箱内工作，并且修理时落于曲柄箱处的污物棉纱等不致将滑油弄脏。

六、滑油系统估算
1. 主机滑油消耗量
一般可按下式计算：
610-⨯⨯⨯=T N g M z e z h z （1－21）
式中 z
M ——主机滑油消耗量（t ）；
z e g ——主机单位马力小时的消耗率（g/Hp ·h ）
； z e N ——主机长期持续运转的最大输出功率（Hp ）； T ——续航力（h ）。

注：若主机采用二种滑油，则分别计算。

2. 辅机滑油耗量
一般可按下式计算：
610-⨯⨯⨯=T N g M f e f h f （1－22）
式中 f
M ——辅机滑油消耗量（t ）；
f h
g ——辅机单位马力小时的消耗率（g/Hp ·
h ）。

注：对舰艇应另加停泊（自持力时间内）时滑油的耗量。

3. 滑油贮藏量
滑油贮藏量一方面要考虑在气缸中消耗掉的滑油，包括漏油的补充，另一方面要考虑准备循环滑油的更换。

滑油的消耗与发动机的类型和结构有关，一般在2~7g/Hp ·h 的范围内，低速机取低值，高速机取高值。

循环滑油的更换因素较复杂，如滑油本身的质量，发动机的技术状态，滑油净化处理能力等因素有关，因此一般贮藏量不少于全部滑油更换一次所需的量。

另外，循环滑油变质还有意外原因，最常见的是由于燃油在发动机内混入滑油中发生了稀释，冲稀了的滑油因粘度大为降低以至失去润滑能力，故必须更换。

滑油贮藏量可按下式计算：
C
C M M M M V v f H z H f z 11)(⨯⨯⨯+++=γ （1－23） 式中 V ——滑油舱（柜）容积（m 3）；
z H
M ——主机换油量（一般在主机内循环的滑油每一航次中都考虑更换一次，小型船舶可不更换，远洋船则应视续航力要求而定）（t ）；
f H
M ——辅机换油量（同主机，但更换次数应视续航力而定）（t ）； v C ——贮备系数，可取1.15~1.2；
H γ ——滑油密度（t/m 3）
； C ——容积系数，一般取0.8~0.9；
另外也可用下式估算：
z v V D K V ⋅⋅=24 （1－24）
式中 v K ——估算系数，一般取1.2~1.5；
D ——航海时间（d ）；
z V ——主辅机长期持续运转的最大输出功率时每小时的滑油耗量（m 3/h ）
； 通常滑油贮藏舱（柜）可采用1~2个。

4. 主机滑油循环柜容积
一般可按下式计算：
2.1⨯=Z
S V x z （1－25） 式中 x V ——滑油循环柜容积（m 3）；
x S ——滑油循环泵的能量（m 3/h ）
； Z ——主机滑油每小时的循环次数（一般取12~18次/h ）；
1.2——油柜容积系数。

主机滑油循环次数取得高，系统的滑油量可减少，但滑油的使用寿命将会缩短，反之取次数较低时，循环滑油能沉淀的时间可以延长，使滑油的寿命延长，但滑油贮存量将增加。

5. 主机滑油泵
由于滑油系统的重要性，在中小型船舶上，为了防止发动机的滑油泵损坏或检修时不致使发动机停车，另设有备用滑油泵，该油泵的能量及压头等，依照原滑油泵之规格选用相近的产品。

大型发动机本身不附带滑油泵时，则可根据下列计算来确定。

中小型船舶大多采用电动螺杆油泵，大型舰船则通常采用排量较大的电动齿轮泵或螺杆泵。

（1）排量的决定
① 滑油带走的热量，一般以发动机燃油的消耗热值来计算，大致为总耗油热值的5~8%范围内，计算如下：
o H
z e z e H Q N g q ⨯⨯⨯=)08.0~05.0(
式中 H q ——滑油带走的热量（kcal/h ）；
p H
Q ——燃油低发热值（kcal/kg ）。

② 实用上，总是按滑油所带走的热量来计算滑油泵的排量：
K t C q Q H
H H H ⨯⨯⨯-=γ110)(31油油2t （1－26） 式中 H Q ——泵排量（m.3/h ）；
H C ——滑油比热（kcal/kg ·℃）
； 1t ——滑油出主机温度（℃）
； 2t ——滑油进主机温度（℃）
； K ——考虑到泵的磨损后漏泄量增大的裕量系数，一般取1.2~1.3；
H γ——滑油的密度，一般取0.92t/m 3。

③ 压头的决定：
滑油泵的压头，一般均以最后一个主轴承前的滑油压力不低于0.8~1.2kgf/cm 2作为依据，再加上管路阻力损失，滑油进入发动机的压力，通常采用约为3~4kgf/cm 2（不包括活塞冷却），4~5kgf/cm 2（包括活塞冷却）；小型发动机可略低些；高速强载发动机则高达7kgf/cm 2。

6. 滑油输送泵
在大中型的船舶上，各种油柜间的输送转运及驳至舷外等工作，一般采用独立的电动泵来完成，有时兼作主辅机的备用滑油泵，在能量及压头方面没有详细的要求，一般说来，如电力负荷允许，能量大些可以缩短操作时间。

兼作备用泵的规格则应与替代的泵规格相似。

7. 废气涡轮用滑油泵
（1）排量决定：
K t C f N Q H H FT FT FT ⨯⨯-⋅⨯=3110
)(油油2t γ （1－27） 式中 FT Q ——废气涡轮用滑油泵的排量（m 3/h ）；
FT N —－废气涡轮的功率，一般为主机功率的10%；
FT f ——废气涡轮轴承所产生的热量（一般采用4.50（kcal/Hp ·h ）
）。

油1t ——滑油出废气涡轮温度（℃）
； 油2t ——滑油进废气涡轮温度（℃）。

（2）压头决定：
滑油泵的压头与废气涡轮形式结构及大小有关，一般采用15~25mH 2O ，大型发动机采用上限。

8. 发动机喷油嘴冷却泵
重型低速柴油机上，喷油嘴冷却泵所带走的热量约为主机耗油量总热值的0.2%左右，泵的排量计算如下：
H
H Z
p H p t C Q Q Q γ⨯⨯-⨯⨯=3210)(002.0油油1t （1－28） 式中 p Q ——喷油嘴冷却泵的排量（m 3/h ）；
Z Q ——主机总耗油量（t ）。

泵的压头，一般取用20~30mH 2O 。

9. 滑油沉淀柜
滑油沉淀柜贮存清洁的滑油用，可以分设主、辅机滑油沉淀柜，主机滑油沉淀柜的总容积可略大于循环柜容积。

如用同品种滑油也可以设一个主、辅机滑油系统的一次换油量。

在舰艇及小型船舶上为了简化设备可以不设沉淀柜，而以总的贮藏舱（柜）代替。

10. 污油柜
主辅机滑油使用一定时间后，滑油内增加杂质和含水量以及氧化沉淀物等，润滑性能变坏，应当调换新油，而将发动机滑油系统中的污滑油排出，为贮存排出的污滑油应设有污油柜。

一般选用能容纳各个循环油柜总容量的1.2倍左右的污油柜，布置在双层底内。

11. 油渣柜
设有离心分油器的船舶，为存放离心分油器所分离出来的油渣和水分，设有专用的油渣柜。

柜的容积随分油器的容量而定，较小的船上可与燃油油渣柜合并。

12. 滑油系统的加热设备
在冬天或寒冷航区航行的船舶，滑油系统必须预热，以便于主机的起动和运转，以及滑油的转运及清理。

一般采用蒸汽加热，现将有关的油柜加热温度及时间简述如下：
（1）滑油贮存舱（柜）及沉淀柜的一般加热时间约为24h ，加热温度至20℃左右，以便于泵输送为宜。

每立方米的油舱容积加热管的表面面积约为0.1~0.15m 2。

（2）滑油循环柜的加热时间一般在一小时以内。

可加热至发动机运转所需的温度一般为35℃左右。

加热管面积约0.4~0.5m 2/m 3。

（3）滑油污油柜的加热时间一般没有明确要求，加热面积一般采用0.1~0.155m 2/m 3。