《轮机概论》教案

第一节轮机概述

一、轮机的含义，

轮机是指保证船舶正常运作以及船员、旅客正常活动和生活所需的机电设备与系统的统称，有时即指船舶动力装置。

船舶动力在其发展史上，经历了以人力和风力等自然力作为推进手段的漫长岁月，直到1807年“克莱蒙特号”这艘以蒸汽机作为推进动力机械的船舶的建成，才开始了船舶以机械作为推进动力的新纪元。那时，蒸汽船的推进器，是由蒸汽机带动一个桨轮推进装置，这种推进器的大部分露出水面，人们称之为“明轮”而把装有明轮的船称之为“轮船”产生蒸汽的锅炉和驱动明轮转动的蒸汽机等成套设备称为“轮机”

，所以当时的“轮机”仅是推进设备的总称。随着科学技术的进步以及船舶在功能上向着多样化、专业化和完善化的方

向发展，增设和完善了各种系统，如船舶电站、起货机械、冷藏和空调装置、淡水系统、压载和消防系统等，扩大了“轮机“一词所包含的范围，丰富了：轮机”的内容简言之，

轮机是为了满足船舶航行、各种人员的生活、人员和财产安全等各种需要所设置的全部系统及其设备的总称。

一艘现代化船舶实际上已成了一个现代化工业技术成就的集合，是一座可以在水上移动的“现代化城市”。这座“水上现代化城市”能够自如地在水上航行，有着顽强的生命力，抵御各种复杂多变的外部环境和自身可能产生的危险，适合人员居住和生活，能完成各种特定的作业。而轮机正是产生机械能、热能、电能和形

式的能以满足船舶这座“水上现代化城市”需要的能源中心或动力场。根据系统科学的观点，轮机是一个动力机械类性质的系统工程。不能把轮机理解成在机舱中或甲板上机械设备的简单组合。

二、轮机组成

根据组成船舶轮机的各种系统、机械和设备所起

作用的不同，可以将其分为以下几个部分：

1、主推进装置—推动船舶航行的系统。包括主机及附属系统、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使船舶克服阻力以某一航速航行。

2.辅助装置—产生各种能量供应船舶航行作业和生活设施的需要。包括供全船使的船舶电站、辅锅炉、液压泵站和压缩空气系统等。

3.确保船舶生命力和安全的设备，以保证船舶的抗沉性和安全性。包括舱底水系统、监视及灭火系统等。当船舶货舱或机舱进水或发生火灾时，及时发现并消灭险情，以保证船舶安全。

4、确保船舶工作能力的设备，包括锚机、舵机、装卸货设备以及满足船舶各种专用功能的设备，这些设备能满足船舶正常的靠离港、装卸货物以及其它用途。5．保证船上人员正常生活的设备，包括通风系统、空调系统、照明系统、生活水系统等。这些系统及设备能为船上人员提供舒适的生活条件和工作环境。

6．能够有效环保地处理船舶产生的各种垃圾的系统，包括油水分离系统、生活污水处理系统以及焚烧炉等。这些系统及设备能有效地处理船舶生活场所及工作场所所产生的各种污染物，保证船舶不会对大气及海洋产生污染。

三、船舶动力装置的分类

1.蒸汽动力装置

1．蒸汽动力装置：在蒸汽动力装置中，有往复式蒸汽机和汽轮机两种。1）往复式蒸汽机最早应用于海船，由于它具有结构简单、运转可靠、管理方便等优点，在过去很长的一段时期内占据着统治地位；但由于其经济性差、尺寸重量大、不能适应机组功率增长的需要，现在已经被其他船用发动机所代替。2）回转式汽轮机自从十九世纪末问世并装船使用以来，由于受到柴油机的挑战，一直发展比较缓慢。这种发动机运转平稳，摩擦、磨损较少，振动、噪声较轻。但热效率低，要配置重量、尺寸较大的锅炉、冷凝器、减速齿轮装置以及其它辅助机械，因此装置的总重量和尺寸均较大，这就限制了它在中小船舶中的应用。不少资料表明，在功率超过22000kW(30000HP)和船速超过20Kn时，汽轮机动力装置比柴油机动力装置更为优越。

2、柴油机动力装置

1)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、安全可靠、装置的重量较轻、功率范围大(从几kW至数万kW)等一系列优点，因此船舶主机及发电副机现在多用这种发动机。在中、大型民用船舶上所使用的柴油机有大型低速和大功率中速两大类。这两种柴油机在激烈竞争的同时又互相促进，都在迅速的发展着。⑴大型低速柴油机动力装置自60年代起发展的特别迅速。一方面是由于当时船舶向大型化、

高速化发展，需要大功率的发动机；另一方面由于废气涡轮增压技术的进步，可燃用更低质燃料，降低了比油耗，为大型低速机发展提供了可能。70年代两次能源危机的冲击和相继出现的航运事业不景气，从节能需要出发，船舶已不再向大型化和高速化方向发展，除专业化船舶外，一般货船的航速降至14 kn左右。为了适应这种形势，大型低速柴油机的尺度不但不再增加，而且缸径也都回到1000mm以内，并出现了缸径只有260mm的低速机(如S26MC／MCE)。从70年代末至今围绕着节能这一中心，大型低速柴油机的结构差不多年年都在改进，大体每隔两年就推出一种新机型。可以认为，降低耗油率提高经济性，仍然是今后发展的方向之一。⑵大功率中速柴油机动力装置的重量和尺寸较小，可燃用重质燃料，是低速机的有力竞争者，在中速机装置中，可通过合理选配减速比，使螺旋桨的转速最佳化，从而显著提高推进装置效率。单缸功率的提高和单机功率的扩大，以及可用多台(2～4台)发动机通过减速器驱动一个螺旋桨的可能性，都给中速机的发展创造了有利的条件，特别是在机舱尺寸要求严格的滚装船、集装箱船和客船上，中速机的应用就更为广泛。

目前中速机的耗油率虽然有明显下降，但仍然略高于低速机，运转中噪声也比较大。预计中速机今后还会有进一步发展。2)燃气轮机动力装置：本世纪30年代燃气轮机制造业开始兴盛起来，第一批作为商船主机的是在50年代。它的优点是单位重量和尺寸小，机动性高，操纵管理简便，便于实现自动化。但它的经济性差、进排气管道大、机舱布置困难、不能直接倒车、装置较复杂、叶片及燃气发生器均在高温高压状态下工作、寿命较短。由于以上原因，这种动力装置在商船上应用较少。

3、燃气轮机动力装置

4、联合动力装置

5、核动力装置

6、特种动力装置

核动力装置的优点是所用燃料的重量极轻，大大增加船舶续航力。同时核燃料燃烧不用空气助燃，不用设进排气系统。但由于造价高，核分裂反应释放出大量放射性物质要严加防护，操纵管理检查系统复杂，因此在商船上应用甚少，随着液体燃料资源的日趋枯竭，核动力装置的竞争能力有可能加强。

四、对船舶动力装置的要求

（一）可靠性：船舶动力装置的好坏，首先取决于它在各种营运条件下，能否可靠地和不间断地进行工作。因此，对任何船舶动力装置首先提出的要求就是工作可靠性要高。

（二）经济性：民用船舶在满足可靠性的前提下，要求尽量提高其经济性。对于船舶动力装置的经济性不能只从主机耗油率一项指标去衡量，还要考虑造船初投资费、燃润油价格、管理维修费、折旧费、船员工资、保险和港口各项费用。所以对动力装置的经济性要全面考虑，综合分析。

（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