轮机概论 第5章 柴油机的运转特性和运行管理

三、主机在各种航行条件下的操纵 1.在大风浪中航行 风浪增大后，阻力增加，在推进力不变的情况下，船速降低；使螺旋桨的 进程比减小，特性线变陡；在油门不变的情况下，柴油机转速下降，功率也降 低；最后船舶将在降低后的推进力与船舶阻力新的平衡情况下，以较低的航速 前进。此时，不能增加油门来恢复原转速。那会使柴油机循环供油量增加而最 高爆发压力增高，导致机械负荷增加。 应该减小油门。原因是柴油机在低速运转下，如果仍保持油门不变，一方 面由于废气涡轮的总能量减少，使增压器转速下降而增压压力降低，气缸内供 气不足，导致燃烧恶化和废气温度升高致使气缸过热；另一方面气缸最高爆发 压力不变而运动部件的惯性力减小，导致轴承负荷增加，可能引发轴承故障。 所以在大风浪中航行不应要求主机保持原来转速，而应适当降低转速。
2.在浅水、窄航道和污底条件下航行 会使船的阻力增加。因此，主机转速和船速都会自动下降。如要保持 原定船速而增加油门，主机就会超负荷。 3.起航和加速 船舶在起航时，如果将油门加大，使主机转速达到较高，就会引起主机超负 荷。这是因为螺旋桨转速增加的快，而船速增加的慢，致使螺旋桨负荷加大，此 时尽管主机转速没有超过标定转速，但主机已经超负荷运转。因此在起航加速和 从慢速航行加速时，应随着船速的加快而逐渐提高主机转速。 4.转弯 船舶在转弯时，船体在斜水流中航行，船舶阻力增加，同样也不能增大油 门去保持主机原来转速。在操纵船舶时也应尽可能避免突然的大舵角转弯，尤 其对于设有轴带发电机的船舶更应注意。
3.停车和完车后的维护管理 正常情况下的停车应保持各系统正常运转，动力装置处于随时可用状态。 当轮机员接到完车指令后，说明主机不再动车。 完车后需要做的工作主要有：关闭启动空气的供给、打开示功阀、合上转车 机转车15-30min、保持主机润滑油泵继续运转30min、转换冷却水系统阀门到 暖机状态等工作。
三、船舶柴油机的应急处理
1.应急停车 (1)柴油机继续运转将导致机损或危及人身安全； (2)扫气箱着火，曲柄箱爆炸；。 (3)润滑油、燃油管系暴烈，大量油类外泄，导致污染及危及柴油机安全运行。 2.紧急刹车 航行中，如遇驾驶台要求紧急刹车，轮机员应立即执行。所谓紧急刹车就 是首先立即停车并换向，利用反向起动对主机制动，直至使主机倒车运转。 3.应急管理 (1)封缸运行；(2)停增压器运行。
8.试车 冲车之后分别用微速正车和倒车起动并短时运转主机。试车完毕将车钟置 于停车位置。在试车过程中，应注意观察主机各缸的发火工作情况、高压油管 的脉动情况、操纵系统的工作情况、机器运转中有无油水泄漏情况等。对于可 以驾驶台遥控操纵的主机，在试车完毕后，应将集控室控制转至驾驶台控制方 式。
转车、冲车、试车的简单对比说明： 转车：使用盘车机，缓慢转动，检查运动、气缸注油。 冲车：利用压缩空气，不供油，吹除缸内杂质，检查漏泄。 试车：利用压缩空气供油起动，检查运转。
5.2柴油机的运行管理 一、备车 1.供电准备 首先要检查船舶电网电 力的储备情况，必要时起动 备用发电机组向电网并电。
2.冷却水系统准备
大部分船舶在停泊期间，主机处 于暖间 循环通过主机冷却水系统，使主机保 持适宜运转的温度状态。所以通常需 要在主机运转前将冷却水系统转换成 航行冷却状态。
二、运行中管理 1.机动航行中的管理 (1)机动航行之前，做好换油工作。 (2)起动操作时，应严格控制油门，以免发生敲缸。 (3)在操纵主机运转中应注意快速避开主机转速共振区。 (4)在港区、浅水区、河道等区域航行时应换用高位海底门，以减少泥沙等污 物进入冷却系统的机会。 (5)起动及加速过程中，不要加速 过快，防止主机超负荷。同时应 充分注意主机的热状态。 2.定速航行中的管理 (1)热力检查。 (2)机械检查。
Ne
B 3 2 1
3.其他工况（曲线3） 转速：被驱动设备所需速度决定。 功率：运行中的阻力决定。
b
4
0
nmax
nmin
直接驱动螺旋桨的主机，可能的工况可用阴影线区域来表示。此类工况 常称为面工况。
二、柴油机特性的分类 柴油机的主要性能指标和工作参数随运转工况变化的规律称为柴油机的特性。 将此种变化规律在坐标上用曲线的形式表示出来，这种曲线称为柴油机的 特性曲线。 1.速度特性 将喷油泵的油量调节杆固定， 然后改变柴油机的外负荷以改变 转速，使柴油机在最高允许转速 和最低稳定转速之间各不同的转 速下稳定运转，并测得各转速下 的功率Ne、扭矩Me（或平均有效 压力Pe）、有效耗油率ge和排气 温度Tr等。由此将得出的这些参 数随转速变化的关系绘成曲线即 可得到柴油机的速度特性曲线。
(4)曲柄箱爆炸 通常发生曲柄箱爆炸是由于曲柄 箱中的运动部件工作异常所引起。高 温，油气浓度在爆炸范围内。装设油 雾浓度探测仪，防止发生此种故障。 (5)烟囱冒火 从主机烟囱大量地、连续喷出火 花的现象。烟囱冒火是由于沉积于烟 囱内壁的大量未燃尽的燃油可燃成分 随高温烟气流出烟囱而遇空气燃烧所 产生。可燃物的沉积主要是由于柴油 机燃烧不良所至。
5.倒航 由于倒航时船舶阻力比正航时为大，而且螺旋桨的效率也比较低，所以 主机倒航时的转速要比正航时的转速低，一般倒航转速不超过额定转速的7080%。 如果船舶是从正航转为倒航时，其船舶阻力更大。特别时在紧急制动的情 况下，船舶仍在前进，主机倒车运转后，当达到标定转速的40%以上时，转矩 就可能会达到额定值。若转速过高，主机和轴系就会超负荷。此时操纵应根据 紧急情况，控制主机转速，除非不得以，在保船不保机的情况下才能强制主机 超负荷运转。
武汉理工大学航运学院航海专业课程
第二章
轮机概论
第五章 柴油机的运转特性和运行管 理
5.1柴油机的运转特性 5.2柴油机的运行管理
周宏基编制
5.1 柴油机的运转特性
一、柴油机的工况 柴油机在各种不同运转条件下的工作状况(功率和转速)称为柴油机 的工况。 发电机工况 螺旋桨工况 其他工况
1.发电机工况（曲线1） 转速：恒定。 功率：0-Max。 电力传动的主机和发电副机。 2.螺旋桨工况（曲线2） 转速：变化 功率：变化 Ne=cn3
4.船舶柴油机常见故障 (1)拉缸 活塞和气缸套之间，两个相对运动的表 面之间相互作用而造成的损伤。分为划伤、拉 缸和咬缸，广义上统称拉缸。 (2)敲缸 柴油机在运行中发出有规律但不正常的响 声或敲击声称为敲缸。通常有燃烧敲缸和机械 敲缸两种情况。 (3)扫气箱着火 扫气箱着火时，其现象是排气温度、扫气温度都提高；扫气箱过热； 烟囱冒黑烟；柴油机转速下降等。扫气箱着火严重时甚至会导致爆炸。
6.转车 转车前应得到值班驾驶员许可。用转车机正、倒转车10-15min后脱开。 检查柴油机是否转动顺畅、轴系回转情况是否良好、利用气缸油注油器向气 缸壁布油。
7.冲车
冲车前得到驾驶台许可。机舱给出正车或倒车微速车钟指令，驾驶台回 应车钟后，进行冲车。所谓冲车，就是利用压缩空气起动装置，在不向柴油 机供油的情况下并完全打开各缸示功旋塞，使其短时转动起来，借助压缩空 气从示功旋塞吹扫出气缸内的杂质同时可观察柴油机内部是否有油水泄漏现 象。
2.推进特性 (1)螺旋桨特性 推力和扭矩都随进程比的变化而变化。 进程比：螺旋桨每转一转实际产生的位移与螺旋桨直径之比。
VP-螺旋桨前进速 度，即船速； nP-螺旋桨转速； hP-螺旋桨进程； hP=VP/nP； D-螺旋桨直径
不同p的螺旋桨特性
(2)柴油机推进特性 柴油机在带动螺旋桨后，其功率与转速的三次方成比例。 Ne=NP=cn3 转速=103%nb时，功率=110%，不允许继续提高转速。 转速=63%nb时，功率=25%，喷油压力降低，雾化变差，燃烧不良，各缸喷油量不 均。 3.负荷特性 转速不变,柴油机性能参数随负荷变化的关系，称为负荷特性。带动发电机的 柴油机，转速基本上保持不变，是按负荷特性工作的。另外，装有全制式调 速器的主机，在设定转速不变的情况下，也可认为是按负荷特性工作的。
3.润滑油系统准备 检查滑油循环柜油位、轴系的润滑油检查、启动主机滑油泵以及检查供 油压力。另外对具有增压器独立润滑系统、凸轮轴润滑系统、十字头润滑系 统、活塞冷却油系统的也要启动其各自油泵，检查供油压力。气缸润滑进行 手动泵油或置气缸润滑于启动供油位置，检查重力油柜油位。 4.燃油系统准备 确定使用的油舱、油舱是否需要加温、燃油系统油柜的油位检查、放残。 然后启动燃油供给泵并检查供油压力。 5.压缩空气系统准备 压缩空气系统准备包括空气瓶放残、开启空气瓶出气阀及空气截止阀、 检查是否两台空气压缩机都处于自动启动状态。
4.调速特性 柴油机的调速特性是指将调速器的转速设定机构固定于某一位置，在调速器 起作用的情况下，柴油机功率、扭矩等与转速的变化关系。调速特性只与调 速器的工作性能有关。
装有全制式调速器柴油机的调速特性
5.限制特性 柴油机能长期工作的最高允许负荷与转速的关系称为限制特性。限制特性是限 制柴油机在各种转速下的最大有效功率，使柴油机的机械负荷和热负荷不超过保证 可靠工作的允许范围。 (1)等扭矩限制特性 限制柴油机在各种转速下的扭矩都不超 过标定扭矩值。 (2)等排温限制特性 用排气温度作为限制柴油机热负荷的参 数所建立的限制特性。 柴油机在标定转速初期（即高转速区） 以扭矩为主要限制参数，在后期（低转 速区）则以排气温度作为主要限制参数。 等扭矩与等排气温度限制特性