石油钻井柴油机教案

第一章绪论

§1.1 内燃机概述

一、内燃机的基本概念

1、发动机：将某种形式的能量→机械能的装置。

（如：风力发动机、水力发动机、电力发动机、热力发动机、原子能发动机等。）

2、热机（热力发动机）：热能→机械能的装置。

（1）内燃机：指燃料在热机内部燃烧的热机。

分为：汽油机、柴油机、煤气机等。

柴油机：指将柴油燃烧所产生的热能通过一定方式转变为机械能，带动其他机械工作的热机。

（2）外燃机：指燃料在热机外部燃烧的热机。

柴油机是当前石油勘探的主要动力设备

带动钻机：PZ12V190B、8V190

井场发电机组：4125、4135、12V135和6160

二、内燃机的发展

三、内燃机的分类

1、按所用燃料不同分：柴油机、汽油机、天燃气机等

2、按点火方式不同分：压燃式、点燃式。

3、按冲程数不同分：二冲程、四冲程内燃机

4、按气缸数目不同分：单缸、多缸内燃机

5、按冷却方式不同分：水冷、风冷式。

6、按转速高低不同分：高速、中速、低速。

四、构成柴油机的机构和系统

1、曲柄连杆机构：热能→机械能

2、配气机构与进排气系统：定时地排出废气，吸入新鲜空气，提供燃料燃烧所需的充足氧气

3、燃料供给系统：定时定量地向气缸内供应一定压力的柴油，满足燃烧过程的需要。

4、润滑系统：将机油送到柴油机运动部件的摩擦表面，以

减少运动动部件的磨损和摩擦阻力。

5、冷却系统：利用冷却介质（水或空气），将受热无零件所吸收的热量及时传送出去，以保证柴油机各零件在高温环境中正常工作

6、启动系统：借助外部能源（如压缩空气、电力）带动柴油机转动，使柴油机实现第一次着火。

7、机体组件：构成柴油机骨架，支承所有运动件和辅助系统。

§1.2 柴油机的工作原理

一、钻井工作对柴油机的要求

1、具有足够的功率；在1103～2942Kw 之间

2、具有良好的超载性能；

3、具有较宽的调速范围；

4、要求经济、可靠、耐用、维修方便、操作简单等。

小 结

发动机

水力发动机

风力发动机

原子能发动机 热力发动机（热机） 电力发动机

外燃机

内燃机

………

柴油机 汽油机

天燃气机

2、内燃机的分类方式

3、构成柴油机的两大机构、五大系统

1、内燃机和柴油机的概念

二、柴油机的工作原理和工作过程 1、基本工作原理

使柴油在汽缸内燃烧，将燃料的化学能转变为热能，并利用燃气为介质，再将热能转变为机械能。 2、工作过程：

进气→压缩→燃烧膨胀（工作过程） →排气过程 三、柴油机常用名词术语 1、上止点（上死点） 2、下止点（下死点） 3、冲程（行程）：S=2r r —曲柄半径 4、缸径：指汽缸的直径

5、汽缸工作容积（活塞排量）：Vh=π／4D ²S ×10

6、燃烧室容积： Vc

7、汽缸总容积：Va= Vh+ Vc 8、压缩比：ε= Va ／Vc,

柴油机： ε= 12～22； 汽油机： ε= 5～9

上止点 下止点

行程 汽缸工作容积

燃烧室容积

汽缸总容积

9、压缩室高度（余隙高度或上量）：

活塞位于上止点时，活塞顶平面与汽缸盖底平面之间的距离。

10、最大爆发压力：燃料燃烧时产生的气体压力的最大值

11、平均有效压力：

假定一个在整个活塞行程内大小不变的压力作用在活塞上，使活塞在一个行程内所做的功与整个工作循环所做的

有效功相等。这个假定的压力就叫平均有效压力。

12、活塞平均速度：活塞速度的平均值。

13、强化指标：活塞平均速度与平均有效压力的乘积。

四、单缸四冲程柴油机工作原理

四冲程柴油机：指每完成一个工作循环（即完成进气、压

缩、工作、排气四个过程）活塞要连续运

行四个冲程（曲轴转两圈）的柴油机。

第一冲程：进气冲程。活塞由上止点→下止点

第二冲程：压缩冲程。活塞由下止点→上止点

第三冲程：工作冲程（燃烧膨胀冲程）

活塞由上止点→下止点

第四冲程：排气冲程。活塞由下止点→上止点

提问：

（1）怎样实现柴油机的连续工作循环呢？

（2）二冲程柴油机完成一个工作循环，曲轴转几圈？

实际中：进、排气门早开，晚关

五、多缸柴油机的工作

1、多缸柴油机：指由若干个（2个以上）相同的单缸排在一个

机体上共用一根曲轴输出动力的柴油机。

常用：四缸、六缸、八缸及十二缸四冲程柴油机。

分为：（1）直列式柴油机（2）V型柴油机

2、多缸柴油机工作顺序（点火顺序）

指各缸工作冲程（燃烧膨胀冲程）发生的顺序。 点火间隔角：φ=720°／i ； 式中i —气缸数 （1）4125型柴油机： φ =720°／4=180° 点火顺序为：1-3-4-2或1-2-4-3

（2）6135型柴油机： φ =720° ／6=120° 点火顺序为：1-5-3-6-2-4或1-4-2-6-5. （3）Z12V190B 柴油机： φ =720°／12=60° 点火顺序为：1-8-5-10-3-7-6-11-2-9-4-12

常用柴油机气缸编号：

右

功率输出端

右

各缸工作情况：表1-1

§1.3 柴油机的主要性能指标及

型号编制规则

一、主要性能指标

1、功率：单位时间内所作的功，用¡°N ¡±表示。 指示功率：Ni

有效功率：Ne,柴油机从曲轴上向外输出的净功率。 （1）15分钟功率 （2）1小时功率

（3）12小时功率（额定功率）

（4）持续功率（持久功率）

2、有效燃油消耗率（ge ）

指单位有效功率在单位时间内所消耗的燃油量。 ge=Gr ∕Ne ×10³ g ∕(kw.h)

式中：Gr —柴油机每小时的燃油消耗率，公斤／小时 3、有效扭矩（Me ）

指柴油机飞轮端对外输出的扭矩，单位为N ·m 4、有效热效率（ηe ）： ηe =0.3～0.45之间。 5、机械效率（ ηm ）：

ηm=Ne ∕Ni

二、内燃机名称和型号编制规则

1、内燃机的名称

PZ12V190B 型柴油机

额定功率：882.6Kw 持久功率：794Kw