船舶柴油机滑油系统设计

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0 引言
目前船舶普遍使用低速二冲程十字头式柴油机作为主推进装置，中高速四冲程筒形活塞式柴油机作为发电机的原动机。

滑油系统作为保证船舶主机和副机正常运转的重要环节，合理设计可有效减少船舶的故障发生率，提高船舶的经济效益。

1 柴油机润滑系统的组成
柴油机润滑系统的主要组成部件有油箱、润滑油滤器、冷却装置、润滑油泵等。

船舶柴油机的主要运动部件都需要有效的润滑来保证柴油机工作的可靠性。

柴油机具有相对运动的主要运动部件通常有活塞-缸套运动部件、曲轴-轴承运动部件、活塞销-连杆运动部件、连杆大端-连杆大端轴承运动部件以及凸轮轴-凸轮运动部件等。

1.1 曲轴箱油润滑系统
曲轴箱油润滑系统按照油底壳内滑油量可以分为湿油底壳式曲轴箱润滑系统和干油底壳式曲轴箱润滑系统[1]。

区别在于湿油底壳式曲轴箱润滑系统不单独设置滑油循环柜，油泵直接从柴油机的油底壳抽吸润滑油，经净化冷却后输送至需要润滑的各个部位，然后又回流至柴油机的油底壳。

干油底壳式曲轴箱润滑系统在柴油机的油底壳下方设置有滑油循环柜。

油底壳中的滑油依靠重力或设置专门的滑油泵流至设滑油循环柜中。

现在远洋船舶大多使用干式油底壳曲轴箱润滑系统。

滑油泵：曲轴箱润滑系统一般使用2台电动螺杆泵作为滑油泵。

2台滑油泵互为备用。

滤器：曲轴箱油润滑系统的滤器一般由旁通滤器和自清
船舶柴油机滑油系统设计
毛亚东
（大连海安船舶与海洋工程技术服务公司，辽宁 大连 116001）
摘 要 ：船舶作为国际间的货物运输工具之一，凭借着运输成本低、运输量大、环境友好等其他运输方式不可替代的优点，在经济和贸易全球化的进程中担负着重要的作用。

关键词：船舶柴油机；滑油系统；全球化进程；运输成本
中图分类号：U664.121 文献标识码：A DOI:10.19727/ki.cbwzysc.2020.09.007
［引用格式］毛亚东.船舶柴油机滑油系统设计[J].船舶物资与市场,2020,(9):15-16.
收稿日期：2020-07-31
作者简介：毛亚东（1983-），男，学士，工程师，研究方向为轮机管理。

滤器配合使用。

滑油冷却器：滑油冷却器实际上是一种热交换器。

对于采用中央冷却系统的船舶，普遍采用板式冷却器作为滑油冷却器。

1.2 曲轴箱油净化系统
由于润滑油在柴油机的持续运转过程中会不断混入各种杂质以及被空气氧化变质，这就需要设置相应的曲轴箱油净化系统对滑油循环柜的曲轴箱润滑油进行净化分杂处理，去除润滑油中的杂质和氧化物等[2]。

一般而言，对柴油机的润滑系统应有以下要求：
1）能保证连续而均匀地对润滑点供应一定压力的润滑油。

2）有良好的密封性能和冷却性能，能有效防止润滑油被外界杂质或水分污染，保证适合的润滑油工作温度。

为了使柴油机润滑系统达到上述这2个目的，柴油机的润滑系统最完善的润滑方案是使用润滑油循环系统，利用润滑油泵循环给油，能够保证充足的给油量。

1.3 滑油管系
滑油管系是船舶的动力管系之一，滑油管系应该能够保证其工作的可靠性。

对滑油管系的要求如下[3]：
1） 为了减少成本，管系布置应尽可能简单，管系应尽可能设计为直线布置，减少弯头。

2） 为防止滑油管系由于热胀冷缩或船体震动变形，管路应该加以固定，应在间隔一定的距离设置支撑，一般间隔距离为2~4 m 。

3）为避免滑油被淡水或海水污染变质或避免滑油污染淡水，滑油管系不可以与其他管系混用，不可以通过淡水舱或压载水舱。

4）为避免发生安全事故，滑油管系的布置应远离热源，
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避免设计布置在锅炉、烟管等装置的上方和附近。

2 滑油管系的设计
2.1 滑油管路系统布置的要求如下
1）为保证各个滑油管路之间能够实现滑油互驳和互相锁闭，滑油柜之间应设置有联通管路，并在管路上设置截止阀。

2）电力独立驱动的各种滑油泵的电源，除了能在就地进行切断以外，还应能在集控室和其他方便的地方进行切断。

3）各舱、柜的供油管路上的截止阀或者旋塞应设置在舱壁上；为了方便在机舱以外方便、安全的地方遥控关闭滑油管路，双层底油舱以上的储油舱的供油出口应安装速闭阀，并可以远程遥控。

4）输送滑油的压力管应为具有法兰接头或焊接接头的无缝钢管或者其他适合材料的管子，并且滑油管路应设置回油管。

2.2 管路的设计原则
1）可靠性原则；2）方便维修原则；3）管路必须固定；4）实用性原则；5）重要的地方应标注清楚；6）接头可靠；7）确保内部清洁。

船舶的管路系统按照级别和用途不同，对不同用途的管路按照设计压力和设计温度可以分为3级，如表1所示。

表1 船舶常用管路等级
表2 不同管路的推荐流速
级别管路Ⅰ级
Ⅱ级
Ⅲ级
参数设计压力/MPa 设计温度/℃设计压力/MPa 设计温度/℃设计压力/MPa 设计温度/℃蒸汽和热油>1.6或>300≤1.6和≤300≤0.7和≤170燃油>1.6或>150≤1.6和≤150≤0.7和≤60其他介质
>4.0
或>300
≤4.0
和≤300
≤1.6
和≤200
管路类型吸管流速（m/s ）排出管流速（m/s ）
柴油管0.7~1.50.9~1.7燃料油管0.3~0.80.4~1.2滑油管
0.4~1.2
0.8~2.0
本设计船舶润滑系统采用Ⅱ级管路即可。

对于滑油管路的材料，可以选择碳素结构钢Q235A 或Q255A 制成的无缝钢管，该无缝钢管可以适用于介质温度≤250℃的燃油和滑油、CO 2，气体、压缩空气和水等管路。

船舶不同工质的管路的流体流速推荐值如表2所示。

2.3 滑油管径的计算
滑油管路的具体管径是按滑油的参数来确定的，滑油的管径可以通过以下公式进行计算：
式中：d 为管内径m ；q v 为体积流量m 3/h ，即主滑油路中滑油泵的排量；q m 为质量流量，kg/h ；为滑油的密度，kg/m 3，滑油的密度取900 kg/m 3。

根据前面的计算结果，滑油泵的排量为120 m 3/s ，对于滑油吸入管路，此时取v =0.5 m/s.将数据带入公式计算得：
，
则滑油的排出管路管径设计为200 mm 。

2.4 管子壁厚的选择
滑油管路的壁厚应能保证滑油管有一定的强度和抗腐蚀能力。

船用管子使用要求和钢管壁厚与最小公称壁厚如表3
所示。

表3 船用管子的使用要求
公称直径/
mm
外径/mm
壁厚/mm
2534 2.5，3.0，3.5，4.0， 4.53242 2.5，3.0，32，3.5，4.0，5.0， 6.040
48 3.0，3.5，4.0，5.0，6.0，7.0，7.55060 3.0，3.5，4.0，4.5，5.0，5.5，6.0，8.0，9.0
6576 3.0，4.0，4.5，5.0，6.0，7.0，8.08089 3.5，4.0，4.5，5.0，7.0，7.5，8.0，9.5， 11100
114
4.0，4.5，6.0，7.0，9.0，11，13，14
根据所选管子的内径和表3，滑油吸入管路管壁取4.0mm ，滑油排出管路壁厚取3.2 mm 。

3 结语
本文查阅大量船级社规范，设计手册等相关资料，结合目前主流船型主滑油系统设计理念基础上编写，旨在使读者能充分了解主滑油系统中各技术节点的设计原理，希望能在船舶滑油系统发生故障时作为参考资料以帮助分析和排除故障。

参考文献：
[1]李春野.船舶柴油机[M].北京:人民交通出版社,2002:7.[2]李斌.船舶柴油机[M].大连:大连海事大学出版社,2008.
[3]黄连忠.船舶动力装置技术管理[M].大连:大连海事大学出版社,2017.
d =188×10-4
=0.29 m=290 mm ，。