2015年“船舶动力装置设计”复习讲义--第1章
第一章_船舶动力装置系统_第一节_燃油系统
第一章船舶动力装置系统现代船舶动力装置，按推进装置的形式，可分为5大类：（1）·柴油机推进动力装置；（2）·汽油机推进动力装置；（3）·燃气轮机推进动力装置；（4）·核动力推进动力装置；（5）·联合动力推进装置。
现代民用船舶中，所采用的动力装置系统绝大多数是柴油机动力装置，因此，本书主要介绍以柴油机为动力装置的船舶，图1－1为船舶柴油机动力装置系统燃油供应系统原理图。
图1－1 柴油机动力装置系统燃油供应系统原理图柴油机燃油系统包括三大功能系统，分别是输送、日用和净化。
1）油输送系统燃油输送系统是为了实现船上各燃油舱柜间驳运及注入排出而设计的，所以，系统应包括燃油舱柜、输送泵、通岸接头和相应的管子和阀件。
通过管路的正确连接和阀件的正确设置，实现规格书所要求的注入、调拨和溢流等功能。
设计前，要认真阅读规格书和规范的有关章节，落实本系统所涉及的舱柜和设备所要求的输送功能。
设计时，应注意如下几个方面：a.规格书无特殊要求，注入管应直接注入至各储油舱，再通过输送泵送至各日用柜和沉淀柜，各种油类的注入总管应设有安全阀，泄油至溢流舱，泄油管配液流视察器；b.所有用泵注入的燃油舱柜都要有不小于注入管直径的溢流管，溢流至相应的溢流舱或储油舱，具体规定见各船级社规范，溢流管要配液流视察器；c.从日用柜至沉淀柜的溢流，在日用柜哪的管子上都要开透气孔以防止虹吸作用，两柜的连接管处要有液流视察器。
d.装在日用柜和沉淀壁上低于液面的阀，有的船级社规范对其材料有具体的规定，选阀时应予以注意。
e.一般情况下输送系统的介质，温度和压力都是较低的，所以系统的管材选用III级管即可。
f.通岸接头处要配有温度计、压力表和取样考克。
g.燃油输送泵和柴油输送泵互为备用时，两泵进口与出口的连通管中，双联盲板法兰要设在截止阀柴油侧。
2）燃油日用系统燃油日用系统是为主机、辅机、锅炉等烧油设备能正常服务而设计的系统，主要内容是根据设备的要求，配置适当的油柜、油泵、加热器、滤器和阀件、管子等，保证所供给的燃油在数量、质量、温度和压力等各方面都能满足设备正常运行的要求。
船舶动力装置总论
图1-2-1(代) 船舶蒸汽轮机动力装置的基本组成
1-锅炉；2-蒸汽过热器；3-空气预热器；4-高压汽轮机；5-低压汽轮机；6-主冷凝 器；7-凝水泵；8-给水预热器；9-给水泵；10-减速齿轮；11-螺旋桨；12-循环水
汽轮机动力装置具有如下优点： （1）单机功率大 由于汽轮机工作过程的连续性有 利于采用高速工质和高转速工作轮，因此单机功率远比 活塞式发动机大。现代舰用汽轮机的单机组功率已达 7.5万kw以上，若不受推进器尺寸和制造的影响，像陆 用电站汽轮机一样可做成60万~100万kw的巨型动力装 置。正因为于此，主机本身的单位重量尺寸指标优越。 （2）机组振动小、噪声低 汽轮机叶轮转速稳定， 无周期性扰动力，因此机组振动小、噪声低。 （3）可靠性好、寿命长 摩擦部件少，工作可靠性 大，使用期限高达100万h以上。 （4）比较经济 可使用劣质燃料油，滑油消耗率也很 低，仅0.1~0.5g/（kw·h）（柴油机的滑油消耗率为 3~10g/（kw·h）。
柴油机装置存在如下几个缺点： (1)由于柴油机的尺寸和重量按功率比例增长快， 因此单机组功率受到限制，低速柴油机也仅达到 4×104KW左右，中速机2×104KW左右，而高速机仅在 8×103KW或更小，这就限制了它在大功率船上的使用的 可能性，大功率舰艇希望有3×104~5×105KW，故其无法 胜任。 (2)柴油机工作中的噪声，振动较大。 (3)中、高速柴油机的运动部件磨损较厉害，高速 强载柴油机的整机寿命仅1000~2000h。 (4)柴油机在低转速时稳定性差，因此不能有较小 的最低稳定转速，影响船舶的低速航行性能。另外，柴 油机的过载能力也较差，在超负荷10%时，一般仅能运 行1h。
二、汽轮机动力装置 汽轮机动力装置是由锅炉、汽轮机、冷凝器、 轴系、管系及其他有关机械设备等组成。在这种装 置中，燃料的燃烧是在发动机的外部，即在锅炉中 进行的。汽轮机动力装置的基本组成与工作原理， 如图1-2-1所示。 在大功率船舶动力装置中，汽轮机占有一定的 优势，资料统计表明，功率小于2× 10 4 kw的船舶， 4 10 多采用柴油机动力装置，而大于 2× kw的多采 用汽轮机。所以，高速客船和集装箱船以及大型油 船多采用汽轮机动力装置。
船舶动力装置概论考点缩印版
《船舶动力装置概论》各章的重要知识点总结第一章绪论1.船舶动力装置的定义及其组成2.船舶动力装置的技术性能指标：拖曳功率、推进功率3.船舶动力装置的经济性能指标：动力装置燃料消耗率、动力装置有效热效率4.动力装置运行性能指标主要包括那几个方面？5.船舶动力装置优缺点：柴油机、汽轮机、燃气轮机、联合动力循环、核动力装置、特种动力装置第三章船舶燃气轮机装置1.燃气轮机装置的定义2.船舶主推进燃气轮机动力装置的定义，它有哪几部分组成？3.画出燃气轮机的简单开式热力循环的p-v图和T-S图，并说明在理想循环中各部件内工质的状态变化及做功情况4.结合简单开式循环T-S图，推导出循环比功Wip，循环热效率ηip的表达式。
5.改善燃气轮机热循环的措施主要有哪两种途径？每种途径又包括哪些循环？6.画出等中径压气机中动叶栅（基元级）的进出口速度三角形，并标明其中的各速度参数7.压气机喘振的产生机理是什么?防喘措施有哪些？8.燃气轮机的燃烧室主要由哪几部分组成？并简单描述燃烧室的工作原理。
9.在燃气轮机装置中，燃烧室的火焰管为什么要冷却？一般有哪些冷却方案？10.在燃气轮机装置中，燃气涡轮的动叶顶部与静子内表面之间存在径向间隙，请问该间隙过小和过大分别对燃气涡轮的性能产生什么影响？一般采取什么措施来消除这种影响？第四章船舶蒸汽锅炉与汽轮机1.简略描述船舶蒸汽动力装置中，汽、水的循环过程。
2.锅炉的说明书上必须注明的三个基本参数是什么？请写出锅炉效率的表达式并解释其中各参数的含义。
3.锅炉的辅助受热面——过热器、经济器和空气预热器的作用时什么？4.锅炉自然循环的流动压头与哪些因素有关？常见的自然水循环故障有哪几种？5.汽轮机的保安系统主要具有哪些功能？6.汽轮机的功率调节方式主要有哪些方法？7.为什么说汽轮机的启动过程非常重要？汽轮机启动过程主要包括哪些步骤？第五章核动力装置1.反应堆的定义，它主要是由哪六部分组成的？反应堆的功率是如何实现可控的？2.什么是压水堆？一体化的压水堆有什么特点？3.核动力船舶中的主动力装置主要由哪三部分组成？并说明各部分的功能。
轮机概论教案.(第一章)
三、机动性：船舶机动性是安全航行的重要保 证。船舶起航、变速、倒航和回转的性能是船 舶机动性的主要体现。而船舶的机动性取决于 动力装置的机动性，后者可由以下几项指标体 现。 1．发动机由起动至达到全功率所需的时间： 这段时间的长短主要取决于发动机的型式，低 速柴油机需30分钟以上。影响发动机加速时间 长短的因素是它的运动部件的质量惯性和受热 部件的热惯性，而后者更为重要。在这方面中 速柴油机优于低速柴油机。
当时的“轮机”仅仅是推进设备的简称。但随着科学 技术的发展和进步。不仅船舶推进设备更加复杂和完 善，而且为了适应船舶营运、人员生活和安全等方面 的需要，还增设了诸如船舶电站、起货机械、饮水、 供汽、压载、舱底、消防等系统，大大丰富了轮机的 内容，并且至今还在不断扩大与完善中。因此，“轮 机”是个内容相当广泛的技术范畴。“船舶动力装置” 的基本含义和“轮机”相同，是为了满足船舶航行、 各种作业、人员的生活和安全需要所设置的全部机械、 设备和系统的总称。它的任务是多方面的，但主要任 务可概括为：为船舶提供各种形式的能量(机械能、 电能、热能)并转换和利用这些能量。
Hale Waihona Puke 3．管路系统：简称管系，用以输送流体，是由各种 容器、管路、泵、滤器、热交换器等组成。按用途不 同可分为两类：1)动力系统：指为主机和发电副机安 全运转服务的管系，用来输送燃油、润滑油、海水、 淡水、蒸汽和压缩空气，它包括燃油系统、滑油系统、 冷却系统、蒸汽系统和压缩空气系统等。2)辅助系统： 指为船舶航行、人员生活和安全服务的系统，有时也 称为船舶系统，它包括压载、舱底水、通风、饮水、 空调和消防系统等。 4．甲板机械 ：指为保证船舶航行、停泊及装卸货 物需要所设置的机械设备，如舵机、锚机、起货机等。 5．自动化设备：指为改善船员工作条件，提高装置 工作效率和操作的准确性，以及减少维护工作所设置 的设备。主要由对主、副机及其它机械设备进行遥控、 自动调节、监视和报警的设备组成。
第一章 船舶动力装置概述
此外，在一些专用船舶上，还设有其它相应的甲板机械，如滚 装船的跳板和升降平台、打捞船的打捞设备、挖泥船的挖泥设备、 渔船的网具收放设备等，都属于甲板机械的范畴。
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船舶装置动力概论
第一节 船舶动力装置的含义及其组成
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船舶装置动力概论
第一节 船舶动力装置的含义及其组成
2．辅助装置
（2）辅助锅炉装置 辅助锅炉装置是利用燃料燃烧的热量的能量，对
水加热产生蒸汽的设备。其主要作用是锅炉产生的蒸 汽，满足对燃油和润滑油的加热、空气调节和取暖、 生活用水等方面的需要。辅助锅炉装置由辅助锅炉及 为它服务的燃油、给水、鼓风、送汽设备及管路、阀 件等组成。
第六章 船、机、桨工况配合特性
第七章 机舱规划与设备布置
2
第
第三节
船舶动 力装置 的基本 性能指
标
一 章 知
识
树
船舶 动力 装置 概论
3
船舶装置动力概论
学习目标
知识目标
1．正确叙述和理解船舶动力装 置的定义、作用及其组成； 2．正确叙述和掌握船舶动力装 置的类型、特点及其基本组成； 3．正确叙述和掌握船舶动力装 置的基本特性指标； 4．正确叙述对船舶动力装置的 一般要求； 5．了解船舶动力装置设计的发 展概况。
• 组成：它主要由传动轴、支 承传动轴用的轴承和轴系附 件等组成。
图1-1 船舶推进装置示意图 1-遥控操纵台；2-主机(柴油机)； 3-传动设备；4-轴系；5-推进器(螺旋桨)
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船舶装置动力概论
第一节 船舶动力装置的含义及其组成
2．辅助装置
在动力装置产生能量的诸装置中，除了直接产生船舶推 进动力的装置外，还有产生其他使用能量的装置，以保证船 舶的正常运行、作业、人员生活需要。因此，辅助装置是指 提供船舶除推进装置以外其它所需能量的设备。一般包括船 舶电站、辅助锅炉装置、液压泵站和压缩空气系统等，它们 分别产生电能、蒸汽热能、液压能和压缩空气供全船使用。
船舶动力装置原理与设计_第1章
Tips:汽轮机推进装置主要采用的是汽轮机+减速齿轮箱+定距桨的形式；少数采 用汽轮机电力传动形式。
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燃气轮机推进动力装置
• • • • • 优点: a. 重量尺寸小； b. 操纵方便，备车迅速； c. 自巡航到全速工况加速迅速； d. 具有多机组并车的可靠性； • 缺点: • a. 必须配备不同燃料及相应的 管路及贮存设备； • b. 主减速器的小齿轮数目多， 结构复杂； • c. 在减速器周围布置有难度。
• e. 管理与检修费较低。
• 潜艇蓄电池也是一种电力推进装置
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目前舰艇电力推进装置的发展动向
• 以交流（交流发电机和交流电动机）电力推进装置取代 直流（直流发电机和直流电动机）电力推进和交直流 （交流整流发电机和直流电动机）电力推进装置
– 交流电力推进装置具有极限功率大，效率高和可靠性好的优点， 根据推进电机的类型，可分为异步电动机和同步电动机交流推 进装置；而根据电流交换器的结构形式不同分为晶闸管变频交 流电力推进装置、电力晶体管和可关断晶闸管交流电力推进装 置. – 是以超导电机（超导发电机和超导电动机）为功率元件的电力 推进装置，与普通电力推进相比，具有重量轻、体积小、效率 高、噪声低的特点。由于超导材料必须工作在相应的临界温度 以下，要有一套复杂的液氮设备，所以在一定程度上制约了它 的广泛应用。近年来，随着低温技术的迅速发展，特别是低温 技术的小型化，为超导电力推进在舰艇上的应用提供了良好的 条件。。
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绪论 船舶动力装置 -
第一节船舶动力装置的组成和类型•一、船舶动力装置的含义•是为了满足船舶航行、各种作业、人员的生活、财产和人员的安全需要所设置的全部机械、设备和系统的总称。
•二、船舶动力装置的组成•根据组成船舶动力装置的各种机械、设备和系统的作用不同，整个动力装置可分为：• 1.推进装置•推动船舶航行的装置。
它包括主机、传动设备、轴系和推进器。
主机发出动力，通过传动设备及轴系驱动推进器产生推力，使船舶克服阻力以某一航速航行。
• 2.辅助装置•除推进装置以外的其他产生能量的装置。
包括船舶电站、辅锅炉、液压泵站和压缩空气系统，它们分别产生电能、蒸汽热能、液压能和压缩空气供全船使用。
• 3.管路系统•用以输送流体的管系。
由各种阀件、管路、泵、滤器、热交换器等组成。
•（1）动力系统•（2）辅助系统• 4.甲板机械•为保证船舶航向、停泊、装卸货物及起落重物所设置的机械设备。
包括舵机、锚机、绞缆机、起货机、尾门尾跳系统、吊艇机及舷梯升降机等。
• 5.防污染设备•用来处理船上污油水、油泥、生活污水及各种垃圾的设备。
其中有油水分离装置、焚烧炉及生活污水处理装置等。
• 6.自动化设备•为改善船员工作条件、减轻劳动强度和维护工作量、提高工作效率以及减少人为操作错误所设置的设备。
主要由遥控、自动调节、监视、报警和打印等设备组成。
•三、船舶动力装置的类型船舶动力装置往往按推进装置的类型进行分类。
• 1.蒸汽动力装置•蒸汽动力装置有往复式蒸汽机和汽轮机2.燃气动力装置•燃气动力装置有柴油机动力装置和燃气轮机动力装置• 3.核动力装置•柴油机动力装置柴油机不仅是热效率最高的一种热机，而且还具有起动迅速、部分负荷运转性能好、安全可靠、装置的重量较轻、功率范围大(从几千瓦至数万千瓦)等一系列优点.•核动力装置的优点是所用燃料的重量极轻，船舶续航力很大。
核燃料燃烧不用空气助燃，不需设进、排气系统。
但造价高，核分裂反应释放出大量放射性物质需要严加防护，操纵、管理、检查系统复杂，在商船上应用甚少。
船舶动力装置第一章
§1-1船舶动力装置的含义(definition)及组成 (composition) 一、含义：船上所有机械设备及系统的总称
任务：提供各种能量并通过应用这些能量以保证船 舶的正常航行、生活和作业。
二 、组成 1、主推进装置
主机组：原动机及为其服务的设备和系统。
原动机有：柴油机（DIESEL）、汽轮机（STEAM TURBINE）、燃气轮机（GAS TURBINE） 其它设备如锅炉、推进器、传动装置等。
2、电站功率的确定 三类负荷表格法 第Ⅰ类：某运行状态下连续使用的负荷 第Ⅱ类：某运行状态下短时间或重复短时使用的 负荷 第Ⅲ类：某运行状态下偶然短时使用的负荷 通常将船舶工况分为：航行、进出港、停泊、装 卸货、应急状态，不同的船舶有不同的划分。用 表格计算不同工况下三类负荷值，再计算总功率。 计算步骤： K1 P2 / P1 1）电动机利用系数 P1 电动机额定功率
§2-2 船舶轴系 对轴系的要求： 1）工作可靠且有较长的寿命 2）尽量采用标准化结构 3）传动损失小 4）良好的抗振性能 5）对船体变形不敏感 6）良好的密封性 7）尺寸重量小
一、轴系的任务与组成 组成：1、传动轴：中间轴、推力轴、尾轴 2、传动轴承：中间轴承、推力轴承 3、尾轴管装置 任务：传动功率及推力
一、柴油机动力装置 优点： 1、较高的经济性，耗油率低 2、质量轻 3、机动性好，操作简单，起动快，正倒车迅速 4、功率范围大1—80000千瓦 缺点： 1、单机功率小 2、噪声振动大 3、寿命短（大修期），高强载机只有1—5Kh
§1-2船舶动力装置的基本类型和特点
二、蒸汽轮机动力装置 优点： 1、单机功率大 2、噪声振动小 3、寿命长，10万小时以上 4、可用劣质燃料 缺点： 1、尺寸重量大 2、效率低 3、机动性差
第1章 第2节 要求和性能指标
最大盈利航速是指每天（或船舶在营运期间）能获得最大利 益的航速。此航速的大小，往往与每海里（或公里）运费收入、 停港天数及船舶每天付出的固定费用有关。一般在运费收入低， 停港时间长，运距短，油价高的情况下，其最大盈利航速相对较 小。
尾轴承及其 密封装置 所消耗的功率
传动设备 及各种轴承 所消耗的功率
考虑持久系数 及温湿度
修正后的功率
主机摩擦损失 及带动辅机
所消耗的功率
推进装置功率
1.指示功率 表示柴油机气缸中气体作功的能力
pi
Gt Hu 3600
i
W
Gt：主机燃油消耗量 kg / h
H：u 柴油的发热值（取 Hu 4.1868107 J / kg)
kW
D—排水量；Vs—航速；CB—海军常数，与船型有关。
2
CB
D03 V03 PE 0
V0、D0和PE0为已知母型船的参数
（3）相对功率：即每吨排水量所需的主机有效功
率
Pr
Pe D
kW / t
或
2
Pr
P
Ph
S
D
CB
D 3 VS3
P S
D
1 C2
VS3 3D
kW / t
规范规定：供主机起动用的空气瓶至少有2个，其容量应 保证在不补充空气情况下，可换向主机冷车连续起动不少于12 次，应正倒车交替进行；不能换向主机冷车连续起动不少于6 次。
4）船舶由全速前进变为倒航所需时间（或滑行距离）
主机紧急倒车性能 滑行距离取决于载重量、航速、主机起动换向 性能、空气瓶压力和倒车功率 货船不大于船体长度6倍，客船不超过4倍
第一章-船舶动力装置概述
Kv
Pe V
kW/m3
经济指标
经济 指标
动力装置的 总效率
由推进装置、柴油发电机组、燃油辅 锅炉的热效率组成。
柴油机的燃料 消耗率
指在单位时间内柴油机单位 有效功率所消耗的燃料量
ge
Ge Pe
kg/(kW h)
船舶主机日耗油量 主机在24小时的燃油消耗量 GDe PDs ge 24 10 3 t/d
功率已达75000kW以上 ⑵汽轮机叶轮转速稳定，无周期性扰动力，因此机组振动小，
噪声小。 ⑶磨损部件少，工作可靠性大，使用期限长，10万小时以上。 ⑷可使用低质燃油，滑油消耗率也很低。 缺点： ⑴装置总重量、尺寸大。 ⑵燃油消耗大，装置效率差，经济性较柴油机动力装置差。 ⑶备车时间长，机动性差。另外，从一个工况变换到另一个
kW
式中: D -- 排水量,t；D ：排水体积
VCsB
---
航速,kn； 海军系数，与船型有关。
若已知母型船的航速 V0 、排水量 D0 和功率 Peo ，则有：
2
CB
D03 v03 PEO
推进装置功率传递过程
船舶有 效功率
推力 功率
收到 功率
轴功率
最大 持续 功率Pmc
主机最大 输出功率
优点： ⑴具有极大的能量贮备，在限定舱室空间所能提供的
能量比其它型式的动力装置大得多； (2)以极少的核燃料释放出巨大的能量； ⑶不需要消耗空气而获得热能。 缺点： ⑴重量尺寸较大； ⑵操纵管理检查系统比较复杂； ⑶造价昂贵。
核能推进系统的简单原理
乏
核能推进系统的简单原理
三、柴油机动力装置发展趋势及管理重心的变化
kW/t
2
Pr
船舶动力装置复习资料
2经济指标：代表燃料在动力装置中的热能转换率。包括燃料消耗率、每海里耗油量、有效热效率。
3性能指标：代表动力装置在接受命令、执行任务中的服从性，坚固性和对外界条件、工作人员的依赖性。包括机动性、动力配合特性、可靠性、振动噪声的控制、自动控制性能等。
船舶推进轴系主要部件：1.推力轴承；2.中间轴承；3.螺旋桨轴；4.尾轴管装置。
目前船舶上采用的结构形式通常为滑动式（也称米切尔式）和滚动式两种。
传动系统功能——设备 ：1 传递功率——各零部件2 减速和变速——齿轮箱 3离合与倒车 ——摩擦离合器与齿轮箱4 抗振、抗冲击功能 ——减振器或弹性联轴器 5 自动同步切换功能——自动同步离合器
3 制冷方式：压缩制冷、吸收式制冷、真空制冷、半导体制冷等。
空气调节的任务：对外界空气进行除尘、加湿或去湿、加热或冷却，并把经过处理的空气送到所需空间。
船用空调机组的类型
集中式：由1-3个中央空调集中处理
分组集中式：对邻近的、要求相同或相近的作为一组；分组进 行空气处理。
优点：
（a）尺寸小，质量轻。
（b）单轴功率增大，扩大了中速柴油机和低速柴油机竞争领域。
（c） 在巡航及低速航行时，可投入部分发动机工作，使柴油机处于较好经济转速运行，从而降低油耗，提高动力装置经济性。轮换使用主机，可以延长柴油机大修期，即延长动力装置寿命。
（d）提高舰艇生命力。部分柴油机损坏，可以在航行中不停船检修，船舶仍能保持70﹪～80﹪航速。
第二类负荷：短时或重复短时负荷。如输送泵；
第三类负荷：偶然短时负荷。如机修机械
制淡装置及其系统
第1章 第5节 余热利用
①锅炉窄点对锅炉受热面和蒸汽量的影响。
15℃改变为10℃和5℃时，蒸汽量增加5%和10%，而废气锅炉 受热面将分别增加1.41倍和2.32倍
②锅炉窄点对锅炉压力损失和废气流速的影响
较低的窄点，压力损失大，废气流速必须降低。低废气流速影响 烟垢的形成
③低窄点和烟垢 2）废气锅炉允许bn的 废f (V气S ) 压力损失
1、柴油机动力装置的 总效率 评价不同形式船舶柴油 机动力装置
2、船舶能量利用效率 比较同类型船舶不同类 型动力装置的经济性
3、推进装置的推进效 率 仅考虑推进装置的燃料 消耗，故可评定各类船 舶动力装置的经济性， 而不能评定利用废热的 经济性
1.5.3 废气锅炉的管理
1、典型的废气锅炉系统
2、废气锅炉烟灰积垢与着火的原因分析 1）小的烟垢着火
第一章 船舶动力装置概述
第五节 船舶动力装置的余热利用
1.5.1 船舶动力装置预热利用方案（all） 1.5.2 船舶动力装置的效率（all） 1.5.3 废气锅炉的管理（无8103）
1.5.1 船舶动力装置预热利用方案（all） 1、船舶动力装置热平衡方程式
x+y +z =1
考虑整个船舶的能量平衡和各个耗能设备的热平衡，以 便找出能量综合利用的途径，决定所采用能量综合利用 的的装置和方案，从而提高动力装置能量平衡中有效利 用热量的比例，以达到节约燃料的目的。
2）高温着火
高温着火有氢着火和铸铁着火 1000℃以上氢着火，超过1100℃时，铸铁着火
着火的条件：只有在烟垢、火源和氧气同时存在
烟垢着火的原因是由于柴油机燃油燃烧后产生的含 油的烟灰微粒。最引人关注的是污染物NOx， SOx，CO，HC和排气微粒。排气微粒可源自下 列原因：
船舶动力装置原理与设计讲义第1章
目录11绪论 (1)1.1船舶动力装置的含义及组成 (1)1.2船舶动力装置的技术、经济及性能指标 (2)1.2.1技术指标 (2)1.2.2经济指标 (3)1.2.3性能指标 (3)1.3船舶动力装置的基本类型及特点 (4)1.3.1基本类型 (4)1.3.2柴油机推进动力装置 (4)1.3.3汽轮机推进动力装置 (5)1.3.4燃气轮机推进动力装置 (5)1.3.5核动力推进动力装置 (6)1.3.6联合动力推进动力装置 (6)1绪论1.1船舶动力装置的含义及组成船舶动力装置的主要任务是：为船舶提供各种能量和使用这些能量，以保证船舶正常航行与安全，人员的正常生活与安全，以及完成各种作业等。
船舶动力装置中的机械、设备和系统，包括动力机械、工作机械、传动设备、滤清和存储设备、热交换器以及动力管系、全船管系和机舱自动化设备。
根据动力装置中各种能量的形式和特点，船舶动力装置的组成见表1－1。
表1－1Ⅰ. 推进装置 a. 主机：蒸汽机、柴油机和燃气轮机等。
b. 轴系：传动轴、轴承和密封件等。
c. 传动设备：离合器、联轴器和减速齿轮箱等。
d. 推进器：螺旋桨和喷水推进等。
Ⅱ. 辅助装置 a. 船舶电站：发电机组、配电板及其它电气设备组成。
b. 辅助锅炉装置：辅助锅炉及其配套设备组成。
Ⅲ. 船舶管路系统 a. 动力管路：有燃油、滑油、冷却水、压缩空气、排气及废气利用管路等。
b. 船舶系统：有舱底、压载、消防、生活供水、施救、冷藏、空调、通风及取暖系统等。
Ⅳ. 船舶甲板机械 a. 锚泊设备：锚机、绞盘等。
b. 操舵设备：舵机及操纵机械、执行机构等。
c. 起重设备：起货机、吊艇机及吊杆等。
船舶动力装置Ⅴ. 机舱机械设备的遥控及自动化对主、辅机和有关机械设备等的远距离控制、调节、检测和警报系统等。
图1－1 船舶推进装置示意图1-遥控操纵台 2-主机(柴油机) 3-传动设备 4-轴系 5-推进器(螺旋桨)图1－1所示主机（柴油机）、传动设备、轴系及螺旋桨的连接情况。
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。
船舶动力装置概论
Gn
A bm
v2
Bg
v
Bb
[kg / nmile]
• Bm-主机每小时燃油消耗量
kg/ Bb-锅炉每小时燃油消耗量
kg/h
• bm-主机的燃油消耗率
kg/kWh
• 降速航行，使用废气锅炉等措施可以节约燃油
• H.船舶日耗油量GD
•
船舶每24小时全船所消耗的燃油总量。
•
燃气动力装置
•
核动力装置
• 1）蒸汽动力装置包括：
•
往复式蒸汽机
•
汽轮机
• 汽轮机的优点：单机功率大，运转平稳，摩擦磨损小，
•
振动噪声小。
• 汽轮机的缺点：装置热效率低，装置总重量及体积大。需要配置
•
重量尺寸较大的锅炉，冷凝器，减速齿轮装置
•
及其它辅助机械。
•
在功率超过22，000kW和船速超过20 kn的船舶
•
上具有突出优越性。
• 2)燃气动力装置包括：
•
柴油机动力装置
•
燃汽轮机动力装置
• A.柴油机动力装置
• 优点：热效率最高、起动迅速、部分负荷运转性能好、
•
安全可靠、装置重量轻、功率范围大
• 缺点:结构复杂;管理困难
• 多用于船舶主机和船舶发电机原动机
• 柴油机动力装置分两种：
•
大型低速机
•
优点:节能,管理方便
•
增加维修工作量
•
延长停航修理时间
• 2.经济性
•
动力装置费用大于50%船舶总费用。
•
包括：燃油费、滑油费、折旧费及维护费等。
• 3.机动性
•
第一章 船舶动力装置概述(教学课资)
第一节船舶动力装置的组成、类型和发展一、船舶动力装置的组成现在的船舶动力装置主要由推进装置、辅助装置、管路系统、甲板机械、防污染设备和自动化设备等六部分组成。
1．推进装置推进装置是指发出一定功率、经传动设备和轴系带动螺旋桨，推动船舶并保证一定航速航行的设备。
它是船舶动力装置中最重要的组成部分，包括：（1）主机。
主机是指提供推动船舶航行动力的机械。
如柴油机、汽轮机、燃气轮机等。
（2）传动设备。
传动设备的功用是隔开或接通主机传递给传动轴和推进器的功率；同时还可使后者达到减速、反向或减振的目的。
其设备包括离合器、减速齿轮箱和联轴器等。
（3）轴系。
轴系是用来将主机的功率传递给推进器。
它包括传动轴、轴承和密封件等。
（4）推进器。
推进器是能量转换设备，它是将主机发出的能量转换成船舶推力的设备。
它包括螺旋桨、喷水推进器、电磁推进器等。
2．辅助装置辅助装置是指提供除推进船舶运动所需能量以外，用以保证船舶航行和生活需要的其他各种能量的设备。
主要包括：（1）船舶电站。
（2）辅锅炉装置。
（3）压缩空气系统。
3．管路系统管路系统是用来连接各种机械设备，并输送相关流体的管系。
由各种阀件、管路、泵、滤器、热交换器等组成，它包括：（1）动力系统。
为推进装置和辅助装置服务的管路系统。
主要包括燃油系统、滑油系统、海淡水冷却系统、蒸汽系统和压缩空气系统等。
（2）辅助系统。
为船舶平衡、稳性、人员生活和安全服务的管路系统。
主要包括压载系统、舱底水系统、消防系统、日用海/淡水系统、通风系统、空调系统和冷藏系统等。
4．甲板机械为保证船舶航向、停泊、装卸货物所设置的机械设备。
它主要包括：舵机、锚机、绞缆机、起货机、开/管舱盖机械、吊艇机及舷梯升降机等。
5．防污染设备用来处理船上的含油污水、生活污水、油泥及各种垃圾的设备。
它包括油水分离装置（附设有排油监控设备）、生活污水处理装置及焚烧炉等。
6．自动化设备为改善船员工作条件、减轻劳动强度和维护工作量、提高工作效率以及减少人为操作失误所设置的设备。
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“动力装置设计”课程教材
陆金铭，船舶动力装置原理与设计，国防工业 出版社，2014年； 商圣义，民用船舶动力装置，人民交通出版社， 2001年； 朱树文，船舶动力装置原理与设计，国防工业 出版社，1980年； 徐筱欣，船舶动力装置，上海交通大学出版社， 2007年； 中国船级社，钢质海船入级与建造规范，2012 年；
4. 核动力推进动力装置—优点
4. 核动力推进动力装置—发展趋势
1)提高核安全可靠性。 核动力装置的安全性有待提高，各国核潜艇已发生过136起严重事 故，其中13起沉没事故；反应堆的自然循环能力尚不够理想等提高 核反应堆的安全性是各国发展的重 点，技术困难主要有以下几个方 面： （1）提高反应堆的固有安全性。 （2）提高反应堆的自然循环能力。目标是在额定功率下，可在全 船断电、冷却剂断流等情况下，保证堆芯的安全，并可在停堆后依 然循环导出堆芯余热。 （3）应用非能动安全系统，彻底解决安全系统只能依靠艇上电力 才能投入使用的问题，使核动力装置在各种事故条件下，不需人为 操作，能自动保证反应堆的安全。 （4）提高反应堆的自动控制水平，减少误操作。 2)增长堆芯寿命 增长寿命堆芯的关键是设计长寿命燃料元件，研制耐腐蚀、耐辐照 材料。国外潜艇普遍采用高浓铀、锆包壳、片状和板状元件；燃料 元件采用稠密栅布置；精心设计元件结构等措施。美国研制的S9G 反应堆的寿命已达33年。
2015 年“船舶动力装置设计”复习讲义—第 1 章
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课程基本信息
课程编号：201403203 英文名称：Marine Power Plant Design 课程性质：专业核心课程 开课学期：6 考核方式：闭卷考试 开课专业：轮机工程 学 时：56 学 分： 3
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核动力装置使核潜艇能在水下长期连续航行：核动力 装置以核能为能源，核裂变时不需要空气，因此核潜 艇能在水下长期连续航行，其隐蔽性远远超过常规动 力潜艇。 续航力不受限制：核反应堆一次装料，可运行几年甚 至几十年，如美国建造的“弗吉尼亚”级潜艇上使用的 S9G反应堆，其寿命可达33年。从而使核潜艇具有“无 限”的续航力。1千克铀235全部裂变放出的能量相当 于2700吨标准煤燃烧放出的能量 功率大：现在已运行的舰艇动力反应堆，单堆功率在 30‐300兆瓦（MW）之间，有的核动力舰艇（如航空 母舰）装有多个反应堆，强大的动力使得这些庞然大 物能以20‐50节的高航速航行。
船舶有效功率
Pb
R Vs 10 3 kW s d
Pe R Vs
Pr
Pb kW / t
B H 柴油机指示功率Pi(IHP)： Pi Z u i 3600 额定功率PB(BHP) ： PB=Pi∙ηn • ηn—主机机械效率 桨收到功率PD(DHP) ： PD=PB∙ηw∙ηs • ηw—尾管装置的效率0.985‐0.99 • ηs—轴系的效率,0.98 推力功率PT：PT=PD∙ηO∙ηr • ηO—桨的敞水效率，0.55‐0.65 • ηr—相对旋转效率0.96‐1.05 1t 船体有效功率PR ：PR=PT∙ηh ηh Pt 3600 η 1 ω • ηh—船身效率0.95‐1.1 B Hu B Hu 总推进效率ηΣ 3600
4. 核动力推进动力装置
核动力的装置定义：利用原子核反应堆内核燃料的 裂变反应产生热能并转变为动力的装置。 核动力装置结构：核反应堆、产生动力的系统和设 备（如核蒸汽供应系统和核电站汽轮机），以及为 保证设备正常运行、人员健康和安全所需要的系统 和设备。 核动力装置的主要推进方式 •核反应堆‐蒸汽轮机 •核反应堆‐电机
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燃气轮机具有效率高、功率大、体积小、投资省的 特点，主要用于发电、交通和工业动力。 燃气轮机分为轻型燃气轮机和重型燃气轮机: • 轻型燃气轮机为航空发动机的转型，如LM6000PC 和FT8燃气轮机，其优势在于装机快、体积小、启 动快、简单循环效率高，主要用于电力调峰、船 舶动力。 • 重型燃气轮机为工业型燃机，如GT26和PG6561B 等燃气轮机，其优势为运行可靠、排烟温度高、 联合循环组合效率高，主要用于联合循环发电、 热电联产。
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推进装置的特点： • 发动机的类型 • 推进器的类型 • 发动机能量传给推进器的方式 • 发动机所用的燃料 推进装置的类型
推进装置 柴油机推进 汽轮机推进 燃气轮机推进 联合推进装置 核动力推进装置 特种动力推进装置
优点: 单位功率的重量尺寸小； 启动加速性能好； 振动小，噪声小。 独立性较强，生命力好； 振动小，噪声小。 低NOx排放
缺点: 主机没有反转性； 必须借助启动机械启 动； 叶片材料昂贵，工作 可靠性较差，寿命短； 进排气管道尺寸大， 舱内布置困难。 技术发展趋势:对现有机型进行技术改造，降低排放 和信号特征，不断改善其可靠性和可用性；在简单循 环燃气轮机基础上，发展回热或中冷回热船用燃气轮 机，从而提高单机的功率和效率。
优点: 单机功率大,可达 7.5×104kW以上 ； 转速稳定，无周期性扰 动力，机组振动噪声小； 工作可靠性高； 可使用劣质燃料油。 缺点: 总重量大，尺寸大； 燃油消耗率高； 机动性差,启动前准备 时间约为30‐35min， 紧急须15‐20min 。
Tips:汽轮机推进装置主要采用的是汽轮机+减速齿轮箱+定距 桨的形式；少数采用汽轮机电力传动形式。
1.3 船舶动力装置的技术、经济及性能指标
1.3 船舶动力装置的基本特性指标
技术指标—代表整套动力装置技术装备总指标。 包括功率指标﹑质量指标和尺寸指标。 经济指标—代表燃料在该动力装置中的热能转 换率。有燃料消耗率﹑装置总效率﹑推进装置 热效率﹑每海里航程燃料耗量及动力装置的运 转‐维修经济性。 性能指标—代表动力装置在接受命令，执行任 务中的服从性﹑坚固性和对外界条件﹑工作人 员的依赖性。因此它包括机动性﹑可靠性﹑自 动远操作性能﹑牵拽性能以及噪声振动的控制 等指标。
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2015 年“船舶动力装置设计”复习讲义—第 1 章
在LNG 船手持订单中，采用蒸汽轮机作动力的LNG 船艘数占比仅为29%、舱容占比仅为25%；而采用低 速柴油机作动力装置的LNG 船艘数占比为17%、容 积占比为24%，采用双燃料柴‐电推进装置的LNG 船 艘数占比达到54%、容积占比达到50%。 技术发展趋势:不断增强可靠性、机动性，提高操纵 性，简化设备。
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2015 年“船舶动力装置设计”复习讲义—第 1 章
(1) 技术指标
它表示船舶作功的能力。为了保证船舶具有一定的航 行速度，就要求推进装置提供足够的功率。而动力装 置的功率是按船舶的最大航速来确定的。 2/3 Vs3 Pe 功率指标 C
主机输出功率 相对功率
1. 柴油机动力装置—特点
优点: 有较高的经济性，耗油 率比蒸汽、燃气动力装 置低得多； 重量轻(单位重量的指标 小) ； 具有良好的机动性，操 作简单，启动方便，正 倒车迅速； 功率范围广。 缺点: 柴油机尺寸和重量按功率 比例增长快； 柴油机工作中的噪声、振 动较大； 中、高速柴油机的运动部 件磨损较厉害； 柴油机低速稳定性差； 柴油机的过载能力相当差。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
“动力装置设计”授课内容
1. 绪论 2. 主推进装置选型 3. 船‐机‐桨匹配 4. 船舶推进轴系与后传动 5. 管路系统
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2015 年“船舶动力装置设计”复习讲义—第 1 章
第 1 章 船舶动力装置设计概述
1.1 船舶动力装置的含义和组成
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2015 年“船舶动力装置设计”复习讲义—第 1 章
船用中速柴油机技术
• 国外大功率中速柴油机绝大部分是四冲程机。 • 缸径为160‐640mm，转速375‐1150r/min。 • 平均有效压力为2.4‐3.0MPa，最高燃烧压力 16‐21MPa。 • 最高喷油压力160‐180MPa，燃油消耗率170‐ 180g/kWh。 • 单缸功率2010kW，大修期为18000‐24000h。
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2015 年“船舶动力装置设计”复习讲义—第 1 章
6. 舰船电力推进系统—组成
舰艇电力推进系统一般由以下几部分组成： • 螺旋桨 • 电动机:采用直流他励双枢双换向器电动机或交流 同步电动机、异步电动机。目前用的最多的是直 流双枢电动机 • 发电机:采用直流他励或复励电机、交流整流同步 发电机或交流同步发电机。 • 原动机:采用柴油机、汽轮机或燃气轮机。目前一 般采用高速或中速柴油机。大功率时多采用汽轮 机或燃气轮机。 • 控制调节设备。 潜艇蓄电池也是一种电力推进装置
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2015 年“船舶动力装置设计”复习讲义—第 1 章
3)减振降噪 核潜艇辐射噪声主要有机械噪声、螺旋桨噪声水动力噪声。从核动 力装置本身降低噪声，主要是降低机械噪声。主要措施有： （1）采用自然循环压水堆。 （2）采用活筏式整体减振装置。 （3）采用合理的隔声减振和吸声结构。 （4）降低管路产生的噪声。 （5）降低齿轮噪声。 4)二回路采用双机单缸。 双机单缸是指二回路系统推进主汽轮机由两台独立的单缸汽轮机并 联所组成，配有两台主冷凝器等辅助设备，两台汽轮机可并联运行， 也可单独运行，简称为双机方案。二回路采用双机方案的优点是： （1）提高二回路系统的生命力.两台汽轮机并联或独立运行，一台 出现故障时，系统仍能运转。 （2）提高二回路的机动性。两台汽轮机可并联运行，也可单独运 行，对于调节艇的航速非常有利。