船舶机舱认识指导书20150228

《船舶机舱认识》实验指导书
轮机综合实验室
目录
一、实验目的 (2)
二、实验任务 (2)
三、实验器材及主要仪器设备 (2)
四、实验内容 (3)
1、概述 (3)
2、主推进动力系统 (5)
3、船舶通用系统 (11)
4、船舶电气系统 (15)
5、机舱自动化系统 (19)
6、柴油机数字化监测与诊断系统 (21)
7、主机起动操作 (23)
《船舶机舱认识》实验指导书
一、实验目的
轮机工程专业是一门综合性强，知识面广的专业。

学生除了课堂理论教学与单元设备实验外，必须对船舶机舱基本布置结构进行全面了解，形成整体概念，巩固和加深已学专业知识；同时通过参加实践，学习轮机系统的一些基本操作技能与管理知识，开阔思路，为专业课程的学习增加必备的感性认识。

二、实验要求
正确认识实习的目的与任务，克服困难，深入实际，刻苦学习，努力锻炼和培养自己，争取以优异的成绩圆满完成实习任务；要严格执行安全守则，切实注意安全，严格遵守一切规章制度与设备操作规程，对违犯者将作严肃处理；一切行动听指挥，要做到不应动的东西不动，不得妨碍设备正常运行；认真做好笔记，详细绘制船舶机舱平面布置图，要求简明、整洁、图示清晰。

三、实验器材及主要仪器设备
主机型号：MAN B&W 6L16/24 一台
齿轮箱型号：ZF2550 一台
水力測功器型号：Y1900S 一台
轴带发电机型号：MP-64—4 一台
滑油分油机型号：PU100 (Alfa Laval) 一台
燃油分油机型号：KYDH204SD-23 一台
柴油发电机组型号：TD229—6 三台
空气压缩机型号：CZ—20/30FZK 二台
油水分离器型号：CYSC-0.25配油份浓度计一台
集控室主控制台一套
配电屏十屏
柴油机数字化监测与诊断控制台一套
四、实验内容
1、概述
1）轮机综合实验室
轮机综合实验室是为了满足培养轮机工程高级技术人才的要求而建设。

在交通部专项建设经费（交规划发【2001】500）和“211工程”建设子项目“船舶柴油机数字化监测、诊断与控制系统研制”等建设经费支持下，经过我院自行设计、专家组论证、监理组监造、历时二年建成。

项目于2005年11月通过了湖北省科技厅组织的专家鉴定，研究成果属国内首创、居国际先进水平，2006年获湖北省科技进步二等奖。

轮机综合实验室完全按照实船机舱的结构形式布置（如图1所示），主要由以下五个系统组成：
（1）主推进系统。

（2）船舶管系
（3）船舶电站系统
（4）船舶自动化控制与监测系统
（5）柴油机数字化监测与诊断系统
图1 轮机综合实验室全景
轮机综合实验室具有如下主要功能：
（1）船舶主推进系统：具有进行备车程序操作、船舶柴油机负荷和推进特性试验、故障模拟（如单缸停油）和气缸压力示功图测量与分析。

（2）柴油机数字化监测与诊断系统：将热力参数法、瞬时转速法、振动法、油管压力法和示功图法等多参数多方法融为一体集成为柴油机数字化监测与诊断系统；实现了船舶柴油机缸内工作状态、功率输出、增压器性能、燃油系统、进排气系统和滑油系统的数字化监测、趋势分析和预警与故障诊断。

（3）发电机组可进行主发电机与应急发电机的并联运行，具有自动调频调载、工况自动切换、重载询问、分级卸载功能和综合保护等功能。

（4）轮机综合实验室自动化系统满足《钢质海船入级与建造规范》中的MCC 级要求，实现了机舱各单元设备的分布智能化控制。

轮机综合实验室根据实船机舱结构建造，且在技术含量方面又高于现在实船机舱的内容，可完成如下的轮机综合实验：
（1）船舶机舱认识实验
（2）船舶主机实操实验
（3）船舶辅机操作实验
（4）全自动电站操作实验
（5）轴带发电机并车实验
（6）现场总线监测实验
（7）柴油机数字化监测与诊断系统操作实验
2）机舱实习注意事项
（1）听从指导老师的安排、遵守纪律，不得大声喧哗和相互打闹；
（2）机舱内不得跑、跳，不要发出异响和尖叫声；
（3）不要随便动不清楚的阀件、电源开关和按钮；
（4）与旋转体保持一定的距离，注意安全；
（5）启动设备必须在指导老师的指导下进行，启动前必须和其他同学打招呼，提醒大家注意，以免出危险；
（6）不要随便动不清楚的电器设备，
（7）机舱内严禁烟火。

3）机舱内方位的识别
在船上方位识别是面对船首，前方为前面，左手边为左舷、右手边为右舷、背后
为后面。

在机舱内识别方位的方法通常是看主推进系统，其输出端通常是船的艉部。

因此面对主推进系统自由端，前方为前面，左手边为左舷、右手边为右舷、背后为后面。

4）机舱内的逃生通道
在机舱内除了正常进出通道外，还有逃生通道，逃生通道是在紧急情况下逃生所用的通道。

因此学生进入机舱后除了了解其机舱方位外，还应了解逃生通道。

一旦发生紧急情况可有效的保护自己。

2、主推进动力系统
1）主推进动力系统组成及其作用
船舶主推进动力系统的作用是将主机产生的动力，通过传动装置及轴系驱动螺旋桨产生推力，推动船舶航行。

轮机综合实验室主推进动力系统主要由MAN B&W 6L16/24柴油机、RATO RS1720弹性联轴器、ZF2550齿轮箱、MP-64--4轴带发电机以及轴系和Y1900S水力测功器等组成。

（1）柴油机：船舶主动力源；
（2）弹性联轴器：为了减小轴线不对中时的机械应力，采用弹性联接器连接主机和齿轮箱；
（3）齿轮箱：齿轮箱的作用第一是变速，第二是离合，第三是换向。

这里齿轮箱还带有PTO（带动轴带发电机）输出口；
（4）轴带发电机：利用主机分出部分功率进行发电；
（5）轴系：将主机功率传递给推进装置；
（6）水力测功器：吸收主机功率。

这里与实船有所区别。

实船艉轴功率输出至螺旋浆产生反向推力使船舶航行，而这里则是由水力测功器吸收柴油机的功率。

2）柴油机管路系统
（1）燃油系统
燃油系统的作用是对船舶动力装置各燃油设备（柴油机、发电机组、辅锅炉等）供给足够数量和一定品质的燃油，以保证这些设备的正常工作。

船舶通常设置燃油管
路，对燃油进行贮存、驳运、净化和供给。

图2燃油系统
如图2所示，燃油系统主要由燃油舱、沉淀柜、燃油泵、燃油管、阀件、燃油分油机、日用燃油柜和燃油过滤器等组成，它们的作用分别是：
燃油舱：储存燃油。

其储存容量是根据使用设备的油耗率和续航能力计算而定。

沉淀柜：对燃油进行沉淀净化。

在沉淀过程中，燃油内的水分和杂质的比重大于燃油，因而沉淀在沉淀柜的底部。

出油管高于沉淀柜底部一段距离以保证输出油的质量。

燃油泵：使燃油液体产生压力能，保证其在燃油管路中流动，并输送到所需部位和位置。

燃油管：燃油流动的路径。

阀件：控制燃油流动的路径、压力、流量等。

燃油分油机：利用离心力的原理，将燃油中的杂质和水份进行分离，以保证使用燃油的质量。

日用油柜：存放净油，直接供燃油设备（如主机、发电机组、燃油锅炉）使用。

燃油过滤器：进一步净化燃油，确保进入油泵和精密偶件（如高压油泵拄塞、喷油器针阀）油的质量。

燃油过滤器分粗滤器和细滤器。

需要指出的是，燃油管路是为供应柴油机和辅锅炉等足够数量和一定品质的燃油而设置的。

对于小型船舶，动力装置比较简单，燃油管路也不复杂。

而在大型船舶上，由于对动力装置要求比较严格，既要能适应远洋错综复杂的条件下可靠地工作，又要从经济性考虑使用质量差的燃料油，所以燃油管路就比较复杂。

轮机综合实验室主推进动力系统主机燃油管路属小船型燃油管路，如图3所示，柴油机燃用轻柴油。

轮机综合实验室主机燃油系统的运行管理内容主要包括：
储存：机舱设燃油舱（轻柴油）两只，其容量根据实验要求决定。

轻柴油由燃油舱顶部注入口注入至油舱，两只油舱互相连通，但也可用阀隔断。

每只
油舱均设有透气管（图中略）供油气逸出用。

另设燃油沉淀柜一只。

驳油：在主机运转前，燃油舱中的燃油经滤器进燃油分油机（或阀）再进沉淀柜。

由燃油驳运泵或手摇泵经过滤器、阀和吸油总管吸入轻柴油，后经三通阀至日用油柜。

当日用油柜中轻柴油驳满后，即经溢流管溢流回沉淀柜。

供油：日用油柜安放在主机上方一米以上的高度，开启日用油柜出口阀，使轻柴油下流，经三通阀及过滤器滤净后进入油耗仪后再进入燃油输送泵（或直接进入燃油输送泵），再经精滤器最后进入主机。

而高压喷油泵的多余回油直接回燃油输送泵吸入口或回燃油舱。

辅机也由日用油柜依靠重力供油，从三通阀引出独立管路进入辅机。

图3 主机燃油系统
（2）滑油系统
轮机综合实验室主机滑油系统主要由滑油舱、滑油输送泵、滑油管、阀件、滑油分油机、滑油柜、滑油过滤器等组成，如图4所示，它们的作用分别是：滑油舱：储存滑油。

其储存容量是根据使用设备的用油量要求而定。

滑油输送泵：使滑油液体产生压力能，从而能在滑油管路中进行流动，将其滑油
输送到所需部位和位置。

滑油管：滑油流动的路径。

阀件：控制滑油流动的路径、流量和压力。

滑油分油机：利用离心力的原理，将滑油中的杂质和水份进行分离，以保证使用滑油的质量。

滑油柜：存放清洁滑油，直接供设备使用。

滑油过滤器：进一步净化滑油，确保进入机械设备和滑油泵的滑油质量。

滑油从滑油柜顶部注入口注入，贮存在滑油柜里。

经阀通过滑油分油机所带泵吸入到滑油分油机进行分油，将其油中的水分和杂质分离出来后，净油到日用油柜或直接通过手摇泵到日用油柜。

打开日用油柜出油阀和主机进油阀，日用油柜的滑油就依靠重力作用自动流入主机油底壳。

油底壳内的滑油也能通过分油机所带的油泵吸入到滑油分油机进行分油，将其油中的水分和杂质分离出来后，净油到日用油柜或直接通过手摇泵到日用油柜，进行循环。

此项功能还能使主机滑油预热，进行主机启动前的暖车。

使主机运动件在没有动车前温度就适当的升高，避免冷车起动困难。

图4 主机滑油系统
（3）冷却水系统
冷却系统的作用是对主机、辅机、滑油冷却器、空气压缩机、冷凝器、轴系中的轴承和艉轴管等需要散热的机械设备供以足够量的液体（淡水，海水，江水和冷却油）
进行冷却，以保证其正常地工作。

根据船舶的需要、柴油机形式及机械设备种类的不同，冷却管路有开式和闭式管路两种。

但在实船中，由于冷却管路运转上的要求，在绝大多数船舶上，冷却管路都同时具有开式和闭式两种管路，即都具有海水管路和淡水管路。

图5所示为轮机综合实验室冷却水管路示意图，该冷却系统由主海水管路和主淡水管路组成。

在主海水管路中，海水通过海底门进入海水总管，在海水总管上通过五只电动阀分别将海水送往：
水力测功器，在水力测功器中吸收功率后排出机舱；
1号发电机组，冷却发电机组淡水后排出机舱；
应急发电机组，冷却发电机组淡水后排出机舱；
2号发电机组，冷却发电机组淡水后排出机舱；
淡水热交换器，冷却主机淡水后再进入ZF齿轮箱和轴带发电机组变速齿轮箱冷却润滑油后排出机舱。

图5冷却水系统
在主淡水管路中，膨胀水箱淡水进入淡水泵吸入口，通过淡水泵进入主机，在主机内冷却各部位达到规定水温后进入淡水热交换器冷却，再进入淡水泵吸入口，通过
淡水泵进入主机，不断循环。

这里与实船有一定的区别。

其主要区别是在机舱海水管路中没有水泵，水泵在外面水泵房里面。

水泵房里的水泵将水池里的水打到高位水箱，从高位水箱流进机舱海底门，通过通海阀进入海水总管。

此时海水总管里的水是有压力的，因此不需再加水泵。

（4）压缩空气系统
压缩空气在船舶上的应用是十分广泛的，它是一个重要的动力源。

其原因是由于它具有许多便于采用的良好性能和特点：如可缩性，便于贮存和输送，没有起火危险以及空气来源于大气，是取之不尽的等等。

压缩空气系统的作用有以下几点：
柴油机起动
对于中、大功率柴油机由于启动扭矩和功率都比较大，均采用压缩空气进行起动。

柴油机换向
船舶在航行或进出港和靠离码头时经常要求进行机动操作，即正倒车。

对于可倒转的柴油机需要予以换向，为了要改变凸轮轴上各个凸轮的位置，有的柴油机就采用压缩空气来达到此目的，以适应换向后柴油机工作过程定时的需要。

离合器操纵
在有的船上，主机与轴系的离合使用气胎离合器，它的离合就采用压缩空气。

海底门、排水集合井的冲洗
当海底门格栅或排水集合井被污泥杂物阻塞时，常利用压缩空气进行冲洗。

压力柜的充气
海、淡水压力柜和液压装置中的压力油柜等的充气也采用压缩空气。

气笛、雾笛吹鸣
气动仪表和阀件的操纵使用
灭火剂的驱动喷射
消防管路中某些灭火剂，如四氯化碳和二氟一氯一溴甲烷等的驱动喷射要依靠压缩空气。

安全控制系统
杂用
轮机综合实验室压缩空气系统如图6所示，设有备用独立空气压缩机两台。

正常
使用时空气压缩机不断向起动空气瓶充气。

当起动空气瓶到达规定压力时，空气压缩机自动停止。

由起动空气瓶出口的压缩空气主要供给主机起动用。

而供给滑油分油机、海底门、快关阀遥控系统和杂用的压缩空气，则分别从起动空气瓶经过两减压阀装置减压后来达到所需要的压力要求，进入杂用空气瓶。

主机停止运行后，压缩空气则由独立的空气压缩机产生并进入启动空气瓶。

因此船上采用两台空气压缩机，是为了保证船舶的活力和航行可靠性。

图6压缩空气系统
3、船舶通用系统
1）舱底水处理系统
舱底水管路是船舶上重要的保船管路。

由于它负有保证船舶安全航行的重要任务，因此就成为船舶管路中不可缺少的部分。

（1）功用与要求
舱底水管路的功用是抽除舱底积水，造成舱内积水的原因有：
机舱内冷却管路的海水、淡水漏泄，燃、滑油管路燃油、滑油的漏泄，蒸汽
管路凝水漏泄及机械设备的泄放。

海水由船体不严密处的渗入和雨水、甲板冲洗水的漏入舱内。

船体破损后的大量进水。

舱底水不仅对船体有腐蚀作用，而且在货舱内会因浸湿货物造成货损，机舱底部积水还会影响操作。

当舱底水太多时甚至要影响船舶稳性和航行的安全。

所以定期地将舱底水予以排除是十分必要的。

为了保证能有效地排除舱底水，对舱底水管路有如下要求：
应能保证船舶在正浮或向任何一舷倾斜不超过5度时，皆能排干舱内积水。

舱底水管路不允许舷外海水或任何水舱中的水经过该管路进入舱内，即在舱底水管路中，水的流动是单方向的，是“只出不进’。

因此管路中的分配阀箱，
舱底水总管和直通舱底泵支管上的阀门等均应为截止止回阀，以防各舱舱底
水相互沟通。

舱底水泵、压载水泵及消防水泵等若相互接通时，管路的布置应保证各泵能同时工作而不互相妨碍。

舱底水通常积在舱的底部，吸口位置甚低，故舱底水泵应为自吸式泵。

对于航行于沿海港口和国际航线的船舶，还应特别考虑脸底水除油的要求。

因为机舱舱底水中含有油份，如果燃油舱兼作压载水舱，压载水中的含油量就更高。

含油舱底水特别是油船压载水的大量排入海中，使海洋污染，影响海中生物生长和危及沿海各国的环境。

为此在1954年制定并为以后各次所修订的防止海洋污染的国际公约中，规定了各种船舶排放舱底水所允许的含油量标准以及要求设置舱底污水分离器。

2）压载水系统
船舶在营运过程中，需要根据具体情况调整吃水、稳性、横倾和纵倾，这可通过压载系统，借改变各压载水舱中的压载水理来完成。

通过机舱中的压载水泵和压载管路可将海水灌入（泵入或自流）或排出压载舱，或将各压载舱内的水进行前、后、左、右互相调驳。

压载泵的排量一般应能在6～8h内将全船所有的压载水舱灌满或排空。

在压载系统中，不得装止回阀或止回阀箱，以便“能进能出”，为了简化管路，在系统中多采用调驳阀箱，
常用的压载舱有首、尾尖舱和双层底舱，有的船还设有左、右边舱。

当然，淡水舱和燃油舱本身也可用于压载。

对于压载泵，一般干货船上常设有1～2台排量较大
的通用泵，将压载泵以及消防泵的任务统一担当起来，这样，泵的台数可减少，但管路较复杂。

有的船设有单独的压载泵，主要用于压载，必要时也可作他用途。

3）消防水系统
各种船上都设有消防系统，以保证火灾的扑灭和航行的安全。

另外，消防泵排出的水还可以用作甲板、锚链、货舱的冲洗。

水灭火系统是船舶不可缺少的灭火系统之一。

对于干货轮而言，水灭火系统主要由消防泵、管路、消防栓、消防水龙带等组成。

水灭火系统是利用水将燃烧物的温度降低到燃点以下而灭火的。

由消防泵将水从舷外打入，通过管路分送到各个消防栓，再流经接在消防栓上的水龙带和水枪后，即可用于喷射灭火。

但水不能用于扑灭电路和油类的火灾。

二氧化碳灭火系统是用二氧化碳作为灭火剂。

二氧化碳是一种不助燃、不导电、比空气重的惰性气体。

二氧化碳是良好的灭火剂，它可用于各类火灾，尤其是电器类火灾。

为了便于集中控制，船舶应在上层建筑设有二氧化碳站，根据需要存放几十瓶液化二氧化碳，分成若干组，但每组不超过12瓶。

泡沫灭火系统也是船上常见一种灭火系统。

泡沫灭火的原理是利用充满二氧化碳气体的泡沫覆盖在着火物体的表面，使火隔绝空气而熄灭。

按规定，船舶至少配有一只国际通岸接头，目的在于当船舶因故失去动力时，可从岸上或他船引水灭火。

轮机综合实验室机舱舱底水、压载水、消防水系统如图7所示，其中压载水泵、消防水泵和总用泵可互为备用，水源都来自海水总管。

图7 机舱舱底水、压载水、消防水系统
4、船舶电气系统
1）船舶电力系统的组成
船舶电力系统主要是由电源、配电装置、电网与负载四部分组成，其单线图如图8所示。

图8 船舶电力系统简图
（1）电源（又称发电部分）
它是将其他形式的能量转成电能装置，例如发电机组和蓄电池。

（2）配电装置（即配电部分）
它的作用是对电源进行保护、监视、分配、转换、控制。

船舶配电装置可以分为总配电屏、应急配电屏、动力分配电箱、照明分配电箱和蓄电池充放电配电屏等。

（3）电网（又称输电部分）
它是全船输电电缆和电线的总称。

其作用是将电能传送给全船所有用电设备。

船舶电网通常由动力电网、照明电网、应急电网、低压电网、弱电电网等组成。

（4）负载（又称用电部分）
负载是指船舶电力拖动、电气照明、通信和导航设备、其他生活用电设备等。

船舶电力系统的电流，有直流和交流两种。

在20世纪50年代以前建造的船舶，基本以直流电力系统为主，60年代以来交流电力系统在船舶上就占了主要地位。

船舶电力系统额定电压的高低直接影响电力系统中所有电气设备的重量和尺寸。

提高电压固然有利，但也带来了绝缘和安全方面的问题。

我国船级社对配电系统的电压等级分为：直流1200、500、250、50、24Ｖ各档。

国外船舶则多采用460Ｖ电源，用电设备额定电压为440Ｖ。

对于电站频率，国外船舶多采用60Hz，我国陆上采用50 Hz，船舶也采用50 Hz。

2）船舶发电站的种类
船舶电源是船舶电力系统的核心，它包括主电源和应急电源。

（1）船舶主电源
用以保证船舶在各种工况——正常航行、进出港靠离码头、正常作用、停泊以及应急情况下正常用电的电源，称为船舶主电源。

主电源是由原动机与发电机组成的，在船舶上常见的有柴油发电机组，也有由主机曲轴带动发电机发电的轴带发电机组，不过这时还要别配辅助发电机组，以供停泊和装卸时使用。

大型船舶一般都需要装置两台或两台以上同型号的发电机组。

本实验室配有60KW主发电机二台，供负载操作。

（2）应急电源
船舶除了主电源外，还必须配备一个当主电源一旦失去供电能力可以向船上部分用以保证船舶安全的用电设备进行供电的独立电源，即应急电源。

船舶应急电源可采用发电机组和蓄电池组，这是考虑当应急发电机组因故不能马上供电，或在起动过程中用以保证船上特别重要的部分用电设备不致断电而设置的。

应急电源与主电源之间应有一定的电气联锁。

当主电源正常运行时，应争电源不允许工作，一旦主电源失电，应急电源必须立即自动投入运行。

应急电源应足够用36h。

但对沿海航行船舶的供电时间可减少，但不得小于12h。

作为小应急电源的蓄电组应能保证连续供电30min。

轮机综合实验室设60KW应急发电机一台，可以作为港泊发电机向全实验室负载供电；另外在应急情况下，可以向应急负载供电。

当轴带发动机或主发电机工作时，不能自动启动运行，当全船失电时，自动启动，如果45S主发电机不能恢复供电，则自动投入运行。

3）主配电屏及应急配电屏的组成及作用
船舶电源发出的电能需经集中控制，然后分配给用电设备使用。

这种对电能进行集中控制和分配的装置称为配电装置。

按其用途不同可分为总配电屏、应急配电屏等。

图9机舱集控室
（1）总配电屏
总配电屏主要由发电机控制屏和负载屏组成。

发电机控制屏是用来控制、调节、监视和保护发电机组的，每台发电机组均配备有单独的控制屏。

负载屏的职能是对各馈电线路进行控制、监视和保护，并通过装在负载线路上的馈电开关将电能供给船上各用电设备或分电箱。

此外，还有发电机并车屏和岸电屏。

（2）应急配电屏
应急配电板用来控制应急发电机或蓄电池组，并向船上的应急用电设备供电。

当应急电源采用应急发电机组时（大应急电源），应急电网平时可由总配电板供电，只是在应急情况下才由应急发电机组供电。

因此，应急配电屏的电源开关与总配电板上向应急配电板供电的开关之间设有电气连锁。

当主电网失电时，应急发电机能立即自动起动，并对应急电网供电。

当主电源恢复供电后，应急发电机组便自动脱离电网，并自动停车。

4）发电机并车的知识及操作方法
（1）并车操作
大型船舶，一般都安装有两台或两台以上的发电机组。

在正常航行中，其中一台运行，其他备用。

由于船舶的各种不同运行状态，比如正常航行、进出港状态、靠离码头状态、停泊状态、应急状态等，所需要的发电机功率和数量有所不同，有时要开
几台发电机组，同时要以电力系统运行的可靠性和经济性为发点。

在进出港、靠离码。