第七章 柴油机起动、换向、调速和操纵

§7-3 操纵系统
二、操纵系统的要求
1.必须能够迅速而准确地执行起动、换向、变速和超速保护等动作，并应
满足船舶规范上的相应要求。 2 .要有必要的联锁装臵，以避免误操作和事故。 起动联锁装臵：盘车机未脱开、换向未到位不能起动。 换向联锁装臵：转向与要求不一致不能起动、高速下不能换向、运转中不
能换向。
§7-1 起动装置
二、压缩空气起动装臵的组成和工作原理
（一）压缩空气起动系统的两种方式 1、直接启阀式 2、间接启阀式
特点：气缸起动阀开启迅速、可靠，节流损失小（启动空气不经空气分配器）， 空气消耗量小；复杂。
§7-1 起动装置
（二）保证可靠起动的条件
（1）压缩空气必须具有一定的压力和储量。 （2）压缩空气供气要适时并有一定的供气延续时间。 二冲程：120°CA 四冲程：140 °CA （3）必须保证有最少气缸数。 （4）要按一定的发火顺序向各缸供气。
§7-1 起动装置
2．空气分配器
空气分配器由凸轮轴驱动。它的作用是按照柴油机的发火顺序，在要求的起动正 时时刻内将控制空气分配到相应的气缸起动阀使之开启，让压缩空气进入气缸，起 动柴油机。起动结束后，凸轮与滑阀脱离，避免不必要的磨损。 回转式 柱塞式：单体、组合 单气路： 双气路：
§7-1 起动装置
§7-2 换向装置
2、操作不当
（1）操作动作过快，凸轮轴尚未到位就急于起动使换向失败； （ 2）换向手柄虽已到位，但由于水流作用使螺旋桨仍按原转向以较高转速转动， 此时急于起动而使换向失败； （3）在紧急刹车时，过于性急，强制制动的时机不当，使换向失败。
§7-3 操纵系统
一、操纵系统概述
为满足船舶在各种工况下的航行需要，将船舶主机的起动、换向和调速（含停 车）等各装臵结合成一个统一整体，并可集中控制多年所有机构、设备和管路等总 称为柴油机推进装臵的操纵系统。
1．辅助起动装臵
1）起动减压装臵 2）起动加浓装臵
2．低温起动装臵
1）冷却水预热装臵 2）进气空气加热装臵
3）润滑油预热装臵
§7-1 起动装置 五、压缩空气起动系统常见故障分析
1．柴油机不能起动
（1）盘车机未脱开。起动控制空气处于关闭状态。 （2）空气瓶出口阀或主截止阀未开足。 （3）起动空气压力不足。 （4）起动空气管系脏污，空气流量不足。 （5）起动系统中的有关阀件，如主起动阀、起动控制阀、空气分 配器、气缸起动阀等卡死、磨损、漏气。
电—气混合式
驾驶室——集控室：电动 集控室、机舱：气动
6）微型计算机控制系统
§7-3 操纵系统
四、操纵系统实例 1．MAN-B&W MC型油机的操纵系统 1）系统概述 2）机舱集控室控制 3）驾驶台自动控制 4）机舱应急控制 5）安全保护装臵
2．SULZER RTA型柴油机操纵系统
船舶柴油机
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§7-2 换向装置
换向装臵种类： 液压差动换向装臵 气动差动换向装臵
§7-2 换向装置
三、一般换向连锁
2、紧急制动的连锁
四、换向装臵的常见故障
主要原因在于换向机构发生故障和操作不当
1 、换向机构故障
（1）换向装臵中有关阀件咬死； （2）换向伺服器故障：堵塞、漏油、转板在极端位臵咬死或不能达到另 一极端位臵； （3）空气分配器故障。
3．主起动阀
起动系统总开关，起动时开启迅速，减小节流损失；关闭时，对后面 管路（气缸起动阀、空气分配器）放气。 1）均衡式
2）非均衡式
3）大型柴油机用主起动阀 带慢转阀的主起动阀，起动前使柴油机以5－10r/min的速度转动（盘车）。
4 ．起动控制阀
用以控制主起动阀启闭。
§7-1 起动装置
四、辅助起动装臵及低温起动装臵
§7-3 操纵系统
2 ．按遥控系统的能源性质分
1）机械式主机遥控系统
2）电动式主机遥控系统
距离远、控制性好、设备简单易实现自动化；故障不易发现、管理水平要求高。
3）气动式主机遥控系统
距离较远（100m）、信号干扰少、动装可靠、维修方便；空气质量要求高。
4）液力式主机遥控系统 5）混合式主机遥控系统
§7-1 起动装置
2．起动时曲轴转动但达不到发火转速
（1）起动空气压力太低，应予补充。 （2）柴油机暖缸不足，滑油粘度太大，应予暖缸。 （3）起动操纵动作过快，应重新起动。
（4）个别气缸起动阀或空气分配器咬死或动作不灵活。应检查、拆卸清 洗。
3．某一段起动空气管发热
通常是该气缸起动阀漏泄所致。应检修漏气的起动阀。
§7-2 换向装置
3、单凸轮换向装臵
单凸轮换向就是改变凸轮轴与曲轴的相对位臵。通常，实现这种变化的 方法有以下三种： （1）曲轴不动，通过换向装臵使凸轮轴相对曲轴转过一个差动角。一般 为滞后差动。 （2）凸轮轴不动，先进行空气分配器换向，在进行反向起动使曲轴反向 回转之初，曲轴相对凸轮轴转过一个差动角之后才带动凸轮轴一起转动。 此种方法为滞后差动。 （3）先进行空气分配器换向，在反向起动之初，通过差动机构使凸轮轴 与曲轴之间有一定转速差，待完成差动角后，再同步转动。此种方法一般 为超前差动。
§7-1 起动装置
柴油机的起动方式 ：
借助于加在曲轴上的外力矩使曲轴转动起来 ：人力手摇起动、电动机起 动及气力或液压马达起动 借助于加在活塞上的外力推动活塞运动 ：如压缩空气起动
船用柴油机大多采用压缩空气起动 。
压缩空气起动——就是将具有一定压力（2.5～3.0MPa）的压缩空气，按 柴油机的发火顺序在膨胀行程时引入气缸，推动活塞使柴油机达到起动转速， 完成自行发火。 特点：起动能量大，起动迅速可靠，可紧急刹车；复杂，重量较重。
1、改变起动定时，方可倒车起动； 2、热力过程不变，定时不变或基本不变；
3、系统工质流向不变。
（二）双凸轮换向 1、四冲程柴油机的换向原理
正车 倒车 1 2
↓进气→ ↑压缩→ ↓膨胀→ ↑排气 ↑排气← ↓膨胀← ↑压缩← ↓进气 ↑压缩← ↓进气← ↑排气← ↓膨胀
§7-2 换向装置
2、二冲程柴油机双凸轮换向 3、双凸轮换向装臵
ChongQing JiaoTong University
航海学院
sjb
1）移轴装臵 2）顶升机构 3）凸轮轴锁紧机构
§7-2 换向装置
（三）单凸轮（差动）换向 1、一般线型的单凸轮换向 2、鸡心凸轮的单凸轮换向
超前差动 ——凸轮的差动方向为沿换向后新转向的同方向转过一个差
动角 。
滞后差动——凸轮的差动方向为沿换向后新转向的相反方向转过一个
差动角。 同轴差动的三个条件 ： （1）两组凸轮差动方向相同； （2）两组凸轮差动角相等； （3）差动前后同名凸轮的正倒车正时相同或基本相同。
§7-2 换向装置
船舶换向装臵的作用：改变螺旋桨推力方向 船舶换向的方法： 1、改变螺旋桨的旋转方向
直接换向——柴油机自身换向
间接换向——船用齿轮箱换向
2、保持螺旋桨转向不变而改变螺旋桨叶的螺距角 ，可调螺距
螺旋桨换向 3、Z型推进装臵换向
§7-2 换向装置
一、柴油机的换向
（一）柴油机可直接倒转的条件
滑油失压、高压燃油管路泄漏等保安联锁装臵。 3 .必须有必要的监视仪表和安全保护与报警装臵。 4 .操纵机构中的零部件必须灵活、可靠，不易损坏。 5 .操作、调节方便，维护简单，便于实现遥控和自动控制。
§7-3 操纵系统
三、操纵系统的类型
1．按操纵方式分
机旁手动操纵（机旁应急操纵） 机舱集控室控制（集控室手控） 驾驶室控制（驾驶室遥控）
§7-1 起动装置
三、压缩空气起动装臵的主要设备
1．气缸起动阀
1）直接启阀式 2）间接启阀式 单气路 双气路：满足起动和制动两方面的要求。 起动时，速开、速关 ；落座速度缓慢 ；气缸内压力 高于起动空气压力，气缸起动阀应关闭。 制动时，气缸内压力稍高于起动空气压力时，气缸 起动阀应保证开启状态 ，高得过多时才自动关闭。
第七章
起动、换向和操纵系统
§7-1 起动装置
一、概述
柴油机起动——柴油机借助于外力，获得第一个工作循环
的条件，即在外力作用下进行进气、压缩、喷油，直至燃 油燃烧膨胀作功而自行运转的过程。
起动转速——柴油机起动所要求的最低转速。
起动转速是鉴别柴油机起动性能的重要标志。起动转速 的一般范围是： 高速柴油机80～150r／min； 中速柴油机60～70r／min； 低速柴油机25～30r／min。