轮机导论-第1讲-轮机工程概述

轮机工程导论1主讲人：吴军办公室：东二楼108#“辽宁”号航空母舰n 动力系统动力系统:8台蒸气轮机91,500 kW涡轮发电机61,500 kW柴油发电机4轴4桨双舵推进，可使用 R 0 1 1 0 燃 气 轮 机 或DN80燃气涡轮机 n 基本参数：基本参数：舰长:304.5米舷宽:75米 吃水:10.5米 排水量:67,500吨（满载） 航速:29节 4 船舶船舶流流体体机械机械5 船舶船舶管管路路系统系统6 船舶船舶辅辅助装置助装置2 船舶船舶动动力装置力装置3 轴系与轴系与动力传递动力传递1 轮机轮机基基本知识本知识主要内容 一、轮机工程的含义： 历史上(二百多年前)的风帆动力船风帆动力船被最原始的蒸汽机、锅炉、明轮推进器等机器设备代替来推进船舶的一套机械设备与系统俗称“轮机”。 轮机工程一词源于英文Marine Engineering，即海上（动力）工程之意。 现代人们把船舶上实现能量转化和分配的全部机械、设备和系统的有机组合体统称为“船舶动力装置”。 第1章 绪论帆船帆船5“郑和宝船郑和宝船”蒸汽机蒸汽机789锅炉锅炉10明轮及带有风帆的轮船明轮及带有风帆的轮船1112 二、轮机工程的发展13 1807年，美国人富尔顿将蒸汽机应用到一艘叫做“克莱尔蒙特（Clermont）”号的明轮推进的木质船上。于是开创了用机器设备代替风帆作动力推进船舶的历史。“克莱尔蒙特克莱尔蒙特”号号时速约为时速约为8公公里小时里小时 螺旋桨取代明轮作为主要推进器螺旋桨取代明轮作为主要推进器逐步广泛应用于各类船舶上。逐步广泛应用于各类船舶上。 18391839年，年，第一艘装第一艘装螺旋桨推进器的蒸汽机船螺旋桨推进器的蒸汽机船“阿基米德阿基米德（ArchimedesArchimedes）”号问世，主机功率为号问世，主机功率为58.858.8千瓦。这种推进器充分千瓦。这种推进器充分显示出它的优越性，因而被迅速推广。显示出它的优越性，因而被迅速推广。14 1845 1845年，年，英国海军将英国海军将动力相当动力相当的的“响尾蛇号响尾蛇号”螺旋桨轮船螺旋桨轮船和和“爱里克托号爱里克托号”明轮明轮的船尾用粗缆绳系起来，让它们各朝相反的方的船尾用粗缆绳系起来，让它们各朝相反的方向驶去。向驶去。“响尾蛇号响尾蛇号”的螺旋桨飞快地旋转，的螺旋桨飞快地旋转，“爱里克托号爱里克托号”的明的明轮猛烈地向后拨水。先是互不相让，但过了一会儿，轮猛烈地向后拨水。先是互不相让，但过了一会儿，“响尾蛇号响尾蛇号”就把就把“爱里克托号爱里克托号”拖走了拖走了。 1896 1896年年, ,世界上第一艘世界上第一艘汽轮机船汽轮机船“透平尼亚透平尼亚”(Turbinia(Turbinia）号试航，）号试航，航速达航速达6060公里公里/ /小时以上。小时以上。TurbiniaTurbinia号的第一次试航横穿亚特兰大号的第一次试航横穿亚特兰大1519031903年年, ,第一艘第一艘内燃机船内燃机船“万达尔万达尔”（BahgalBahgal）号问世；）号问世；19511951年年, ,作为主要动力的作为主要动力的燃气轮机船燃气轮机船开始建造；开始建造；19521952年年, ,自由活塞蒸汽机自由活塞蒸汽机燃气透平燃气透平联合装置联合装置开始在开始在“雪利欧斯雪利欧斯”（SiriusSirius）级扫雷艇上使用；）级扫雷艇上使用；19541954年年, ,“诺提拉斯诺提拉斯”（NantilusNantilus）号）号核动力潜艇核动力潜艇下水。下水。16NautilusNautilus号核潜艇号核潜艇:1954:1954年下水，功率为年下水，功率为1102511025千瓦，千瓦，航速航速3333公里公里17 1970 1970年年7 7月月3030日，中国第一座潜艇核动力装置陆上模式堆达到日，中国第一座潜艇核动力装置陆上模式堆达到满功率，满功率，1212月月2626日，第一艘核潜艇下水，开始进行舾装。日，第一艘核潜艇下水，开始进行舾装。19711971年年8 8月，核潜艇建成并开始试航，月，核潜艇建成并开始试航，19741974年年8 8月交付海军正式使用，从而月交付海军正式使用，从而使我国成为世界上第五个拥有核潜艇的国家。使我国成为世界上第五个拥有核潜艇的国家。18 现代“轮机”的内容已极其丰富：其机械设备的规模、功能、复杂性和自动化程度等方面都是过去无法相比的。它除了提供推进船舶的动力外，同时还产生各种形式的能量，如机械能、电能及热能等，以供给船舶在航行和停泊时船舶辅机和其它生活上的需要。三、轮机工程涵盖的内容：19现代“轮机”的定义：广义上讲，是利用燃油化学能、核能、自然界水能、风能和地热等能量产生原动力的成套技术装备，由原动机、辅助机械和设备、管路、仪表、监控系统等组成。 主要任务是为船舶提供所需能量，以保证船舶的正常航行、人员正常生活和安全以及完成各种工程作业并符合环境保护的要求。 它是所需能量产生、传递及消耗的全部动力机器、机械设备和系统的有机综合体，是船舶的心脏和动脉。轮机：轮机：是轮船上机器的总称，含义和船舶动力装置基是轮船上机器的总称，含义和船舶动力装置基本相同，分为以下几个部分：本相同，分为以下几个部分：1 1、主动力装置：、主动力装置：主机主机、轴系和推进器轴系和推进器等等2 2、辅助动力装置：、辅助动力装置：发电机组发电机组、配电设备配电设备、锅炉锅炉、空调系统空调系统、压缩机压缩机、甲板机械甲板机械等；等；3 3、管路系统：、管路系统：泵泵、管系管系、热交换器热交换器、滤器滤器、阀门阀门等。等。21船用主机船用主机柴油机柴油机宜昌船舶柴油机宜昌船舶柴油机YMD-MAN B&W 6S46MC-CYMD-MAN B&W 6S46MC-C22船用主机船用主机燃气轮机燃气轮机23燃气轮机的主要优点是小而轻，单位功率的质量小。船舶轴系船舶轴系24船舶轴系船舶轴系25螺旋桨螺旋桨2680kw康明斯发电机组康明斯发电机组27船用配电柜船用配电柜28立式锅炉立式锅炉29船用空调船用空调30船用压缩机船用压缩机31起锚机起锚机32克令吊克令吊33泵泵 系系34船舶管系船舶管系35船舶管系船舶管系36各种热交换器各种热交换器37饮用水过滤器饮用水过滤器38海水滤器海水滤器油滤器油滤器铸钢截止阀铸钢截止阀减压阀减压阀39船用青铜阀门船用青铜阀门四、轮机工程研究的课题40现代轮机工程所研究的内容大致归纳为如下几点：现代轮机工程所研究的内容大致归纳为如下几点： 1）舰船新型动力系统的研制 2）舰船新能源的开发与利用(核能、太阳能和风能) 3）船舶动力系统的优化组合与节能新技术 4）船舶机械与系统的自动化和智能化问题 5）船舶和海洋工程的环保技术 6）海洋资源开发技术等 由此可见，轮机工程已为广大的科学技术人员施展才由此可见，轮机工程已为广大的科学技术人员施展才华提供了一片碧水蓝天。华提供了一片碧水蓝天。 AIP（不依赖空气动力装置）技术（不依赖空气动力装置）技术41闭式循环柴油机（CCD）AIP以闭式循环柴油机为以闭式循环柴油机为发电机原动机，通过提供模拟空气成份的进气气体，发电机原动机，通过提供模拟空气成份的进气气体，使柴油机发火燃烧工作。使柴油机发火燃烧工作。斯特林发动机（SE）AIP通过外部燃烧的高温气体通过外部燃烧的高温气体经加热管加热内部循环的工质（船用斯特林机通常用经加热管加热内部循环的工质（船用斯特林机通常用氦气作循环工质），内部循环工质受热膨胀推动活塞氦气作循环工质），内部循环工质受热膨胀推动活塞作功，使发动机输出轴功率。作功，使发动机输出轴功率。燃料电池（FC）AIP靠氢和氧反应直接产生电能而靠氢和氧反应直接产生电能而工作的，它唯一的副产品为水，这个过程正好与通过工作的，它唯一的副产品为水，这个过程正好与通过电解分解水的过程相反。电解分解水的过程相反。瑞典海军安装热气机系统的“哥特兰”级潜艇42日本类似的AIP潜艇燃料电池（FC）AIP43船用核动力技术船用核动力技术44核能的工作原理4546太阳能的缺点：太阳能的缺点： （1）分散性，）分散性， （2）不稳定性，）不稳定性， （3）效）效率低和成本高。率低和成本高。47澳大利亚的澳大利亚的“太阳水太阳水手手” ，船上安装了储，船上安装了储存太阳能的电池板，存太阳能的电池板，其航行的动力主要来其航行的动力主要来源于太阳能和风能，源于太阳能和风能，行驶速度行驶速度1.852公里公里/小小时。它可以节省时。它可以节省90%的燃料。的燃料。484950风能+太阳能：适宜于岛屿使用51用于大型船舶，及潜用于大型船舶，及潜艇、大型登陆艇等。艇、大型登陆艇等。用于高速船舶，及用于高速船舶，及浅吃水内河船等。浅吃水内河船等。52操纵的自动化 一人船桥53机舱自动化机舱自动化无人机舱无人机舱54机舱自动化机舱自动化55自动电站自动电站完成并车、卸载、安全保护等功能完成并车、卸载、安全保护等功能56指控系统的自动化指控系统的自动化57039型潜艇操控台型潜艇操控台039型潜艇监控台型潜艇监控台海洋平台海洋平台58水下作业水下作业59轮机人员的职责与分工：轮机人员的职责与分工：轮机长轮机长电机员电机员二管轮二管轮大管轮大管轮三管轮三管轮冷藏专员冷藏专员机工长机工长 机工机工 轮助轮助 见习生见习生五、轮机人员1.1.轮机长轮机长(Chief engineer, C/E)(1)全船机械、动力、电气设备的技术总负责人，同时也是船全船机械、动力、电气设备的技术总负责人，同时也是船舶的主要领导。舶的主要领导。(2)制定本船各项机电设备的操作规程、保养检修计划、值班制度、贯彻执行各项规章制度，保证安全生产。(3)负责组织轮机员、电机员、冷藏员制定修船计划、编制修理单和预防检修计划，组织领导修船，进行修船工作的验收。(4)负责燃油、润滑油、物料、备件的申领，造册保管和合理使用，节约能源，降低成本。(5)保管轮机设备的证书、图纸资料、技术文件，及时报告船长申请检验。(6)经常亲自检查机电设备的运行情况，调整不正常的运行参数，检查和签署轮机日志、电机日志。指导相关轮机员或自己填写油类记录簿。指导相关轮机员或自己填写油类记录簿。(7)培训和考核轮机人员。(8)在发生紧急事故时指挥机舱人员进行抢修和抢救工作。(9)监督和签署轮机员、电机员、冷藏员的调任交接工作。2.2.大管轮大管轮(Second engineer, 2/E)(1)大管轮是轮机长的主要助手，轮机长不在时代理轮机长的轮机长不在时代理轮机长的职务。职务。(2)负责维持机舱秩序，对机舱、工作间、材料间、备件工具及机电设备的整洁进行监督和检查，负责组织轮机部各舱室的油漆工作。(3)负责保持轮机部有关安全的设备，处于可靠状态，定期进行必要的检查试验，并负责指导有关人员熟悉正确的管理和使用方法。(4)负责管理主机、轴系及为主机直接服务的辅机，并负责管负责管理主机、轴系及为主机直接服务的辅机，并负责管理舵机、冷藏设备，理舵机、冷藏设备，贯彻执行操作规程。(5)负责编制本人管理的机械设备的计划修理单、航次修理单和自修计划；审核和汇编其他轮机员的修理单和自修计划，并维护机舱的安全。(6)负责综合轮机部的预防检修和自修计划，在轮机长批准后执行。(7)负责贯彻执行轮机部备件和物料的定额制度。(8)负责保管本人使用过的技术文件、仪器、工具等。(9)负责安排航行及停泊时的检修工作，组织领导检查、清洁、油漆工作。(10)监督轮机部一般船员的交接工作。3.3.二管轮二管轮(Third engineer, 3/E)(1)负责管理发电原动机及为它服务的机械设备、机舱内部分负责管理发电原动机及为它服务的机械设备、机舱内部分辅机和轮机长指定由他负责的其他设备。辅机和轮机长指定由他负责的其他设备。(2)负责指定本人主管的机械设备的预防检修计划，进行检查、测量及修理，记载并保管修理记录簿。(3)负责编制本人主管的机械设备的计划修理单和航次修理单，提交大管轮审核，修理期间，协助监工，验收并参加自修工作。(4)负责本人主管的机械设备的备件和专用物料的申领、验收和报销，妥善保管，防止锈蚀、损坏或遗失。(5)负责加装燃油（驳油），进行燃油的测量、统计和记录工负责加装燃油（驳油），进行燃油的测量、统计和记录工作（外派船一般由三管轮负责）。作（外派船一般由三管轮负责）。(6)负责保管拨交本人使用的技术文件、仪器、工具和备件等。(7)在航行时轮值航行班。停泊时，领导由大管轮指派的人员进行检修工作，并与大、三管轮轮流留船值班。4.4.三管轮三管轮(Fourth engineer, 4/E)(1)负责管理甲板机械及泵、救生艇、应急救火泵、油水分离负责管理甲板机械及泵、救生艇、应急救火泵、油水分离器、焚烧炉、空调机、辅锅炉及其附属设备和轮机长指定的其器、焚烧炉、空调机、辅锅炉及其附属设备和轮机长指定的其它辅机和设备。它辅机和设备。(2)负责制订本人主管的机械和设备的预防检修计划，进行检查测量及修理，记载并保管修理记录簿。(3)负责编制本人主管的机械设备的修理计划、修理单和航次修理单，提交大管轮审核。(4)负责本人主管的机械设备的备件和专用物料的申领、验收和报销，监督妥善保管，防止锈蚀、损坏或遗失。(5)负责保管拨交本人使用的技术文件、仪器、工具和备件等。(6)在航行时值航行班，停泊时领导由大管轮指派的人员进行检修工作，并与大、二管轮留船值班。5.5.电机员电机员(Electric engineer, E/E)(1)领导电助、电工进行工作。负责船舶电气设备的管理、保领导电助、电工进行工作。负责船舶电气设备的管理、保养和检修工作。养和检修工作。(2)负责管理、保养发电机、电动机、应急安全设备线路、避雷装置、电操舵装置、照明设备、有线 、电气仪表、电导航及无线电通讯设备的强电部分及其他电气设备。(3)根据预防检修制度，制定电气设备的预防检修计划，提交轮机长批准后执行。(4)负责编制电气部分的计划修理和航次修理的修理单，提交轮机长审核，厂修期间监督并验收厂修工程，参加并组织领导电助、电工、实习生或大管轮派给的人员进行自修工作。(5)开航前，做好开航准备工作。(6)负责电气备件、材料、物料及专用工具的申领、验收、统计和报销，指定专人负责保管上述物品并负责管理记帐簿。(7)负责保管电工日志，按时提交轮机长审签，航次结束时编制航次报告，提交轮机长审签上报。(8)保管电气设备的技术文件、图纸。6.6.冷藏专员冷藏专员(Reefer engineer)( (冷藏船上设置，其他货船不设冷藏船上设置，其他货船不设) )(1)在轮机长和大管轮领导下领导冷藏机工进行工作。(2)按照轮机长的指示，参加并组织领导冷藏机工或由大管轮派给的人员轮流值班和进行检修工作。(3)负责检查并按时记录冷藏库内的温度、湿度，使其经常处于规定的变化幅度之内；经常检查并保持冷藏库系和设备的完整可靠。(4)贯彻执行冷藏设备的操作规程，防止泄漏，杜绝事故，延长使用寿命，保证冷冻物品的质量，不断研究改进管理办法，报经轮机长批准后执行。(5)保持冷藏机室、修理间、材料库、冷藏机及管系和有关设备的清洁。(6)制订预防检修计划，报经轮机长批准执行。(7)编制计划修理和航次修理的修理单，提交轮机长审批。(8)负责冷冻设备所需工具、备件、物料的申领、验收、统计和报销，监督物料和备件的合理使用。(9)负责管理冷藏日志，按时提交轮机长审签。(10)保管冷藏设备的有关技术文件。u课时与学分：课时与学分：24/1.5教学安排教学安排序号序号教学内容教学内容课时课时1轮机工程概述22船舶动力装置83船舶推进装置24船舶流体机械65船舶辅助装置46船舶管路系统2u授课方式与要求：授课方式与要求：以问题为导向进行课堂见解与讨论课堂小作业和课后练习u考试：考试：闭卷u成绩评定：成绩评定：（满分100分）随堂考核10%、大作业20%、期末考试70%教学安排教学安排u轮机工程导论是轮机工程及自动化专业的一门先导课程，为后续的专业课程学习、课程设计、毕业实习和毕业设计打下良好的技术基础。为什么要学习本课程？n重视基本理论和基础知识的学习，掌握轮机各个系统和装置的结构、工作原理、特点等；n做好课后资料的查阅，把握轮机工程的发展前沿。互联网电子图书馆：超星图书、中国学术期学校图书馆如何学好本课程？如何学好本课程？王克. 轮机概论. 武汉理工大学出版社, 2006汪育才等. 轮机概论(第3版). 人民交通出版社, 1991 殷佩海. 轮机概论. 大连海事大学出版社, 1998施仲箎等. 轮机学. 上海交通大学出版社, 1988张志华. 船舶动力装置概论. 哈尔滨工程大学出版社，2002程国瑞. 船舶动力装置原理. 人民交通出版社，2001金仲达. 船舶概论. 哈尔滨工程大学出版社, 2002费千. 船舶辅机(第4版). 大连海事大学出版社, 2005参考书目参考书目