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轮机员入门必看:HHM-MDT低速柴油机技术介绍

柴油机功率范围:

1、柴油机的工作原理:

利用燃料燃烧产生的热能,

推动活塞在缸套内做往复运动,

通过曲轴,将活塞的往复运动,

转换为绕轴的旋转运动;

2、四冲程柴油机的工作循环:

四冲程柴油机一个工作循

环包括4个冲程:

进气冲程

压缩冲程;

火膨胀作功冲程;

火排气冲程

3、二冲程柴油机的工作循环:

一个二冲程柴油机的工作循环包括2个冲程:

压缩冲程

火膨胀作功和扫气冲程

增压器技术的引进:

最大功率←每循环燃料量←吸入的空气量。

空气密度增大→更大的输出功率。

基于以上的理论,在柴油机上引进了增压器。

>一般说来,当柴油机基本结构尺寸保持不变,如果采用增压

技术,柴油机功率一般可提高50~100%,甚至更多。

空冷器技术的引进

新鲜空气压缩升温,进气密度↓,充量系数↓,

发动机整体热负荷↑,可能产生不正常的燃烧。

引入了进气中冷技术,使经增压器压缩后的空

气,先经过空冷器冷却,再进入气缸;空冷技术是进一步提高

增压压力、降低热负荷的重要途径之一。

增压空冷器是柴油机中一个重要部件,以低速

二冲程柴油机为例,按设计要求从增压器来的增压空气温度为

170~210℃,经过空冷器冷却后,扫气空气温度降至35~37℃。

增压空气的冷却过程中,会产生大量的冷凝水,

这些冷凝水必须经过一个部件–滴水分离器,将其95%左右

冷凝水分离出来,避免带有水的扫气空气进入气缸,破坏气缸

滑油润滑,恶化气缸的工作状况。

曲轴链轮→凸轮轴链轮→凸轮轴

燃油凸轮→燃油泵→喷油器

排气凸轮→排气阀液压机构→排气阀

→起动空气分配器→起动阀

机械注油器传动轴→注油

机械控制:

早期的船用主机上是不存在电气设备的,其工作和控制完全是由机械设备来实现的。那时候所谓的主机遥控,也就是通过拉杆或传动链条等机械设施,将控制室里的操作传送到主机上,对主机进行控制。这种控制方式由于受到机械结构的限制,传送的距离不远。

气动(或液压)控制:

气动(或液压)控制技术取代了笨重的机械传动,使得主机远控的距离大大增加,操作也变得很轻便和灵活。被广泛地应用在大型船舶的机舱集控室控制上。但是请注意:气控信号在传送过程中,存在着损耗和滞后,即随着传输距离的增加,信号会减弱和延迟。如果将气控

的指令发送器(例:操纵手柄)放在驾驶室,对于大型船舶来说,由于控制信号传送距离很远,控制信号在管路中的损耗和滞后将变得不可忽略,对主机的操作的可靠性变差。而对于小型船舶,气动的遥控方式还是可行的。例如:黄浦江上的轮渡,就采用了驾驶台气动遥控的形式。

电气控制:

自从将电气技术应用到主机上以后,使得“主机遥控”的性能变得越来越令人满意、功能也越来越丰富。

主机上涉及的电气控制技术主要有:

>控制(包括人工控制和自动控制)。

监测 (包括主机运行参数和为主机服务的系统参数的测量(显示)和监控(报警))。

调速机构

测速系统和遥控操纵的其他各功能单元

>安全保护系统

调速器:主机供油调速系统中的一个重要环节。

机械调速器:成本低,结构简单,但输出力矩小,性能较差。小型的、早期的柴油机上多有采用。液压型调速器:性能较机械调速器好,输出力矩大。广泛应用于70年代-90年代建造的大型船用主机中。缺点是结构复杂,制造要求高。

电子调速器:80年代后期电子调速器开始在大型船用柴油机上的应用逐渐多起来了。电子调速器的性能较前两者更优越,更适用于一些大型的、超大型的船舶上。

测速系统被用于主机转速、转向的检测和指示。

转速的检测是遥控功能中的一个重要组成部分,为遥控系统各功能单元提供主机实际的正、倒车转速和转向。从而保证遥控系统得以按主机运行规律自动实现遥控操纵。主机测速系统被包含在主机遥控系统的功能之中。

主机遥控系统中常用的测速方法有两种。一种采用测速电机,另一种采用的是电磁式测速传感器。由于电磁式转速检测测速范围广、精确、可靠,近年来在船舶建造中得到了广泛采用。

该装置把一些重要的参数作为检测对象,如果被测参数出现越限情况,它将给出声、光报警,同时发送减速运行或故障停车指令,通过主机遥控系统执行主机减速运行或直接控制主机上

的紧急停车电磁阀实现主机紧急停车。

船上的监测报警系统的种类有多种,有关主机上监测点参数的采集一般可通过传感器或开关来得到(压力、温度、位置、流量、液位、测速等);对于某些参数则可以通过一些专用设备(如:油雾探测器、轴向振动检测仪等)来采集。

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ME柴油机通过液压-机械系统实现燃油以及排气阀的动作。这些动作的执行由柴油机控制系统(ECS)进行电子控制。柴油机控制系统的软硬件由MAN-B&W公司专门设计。

柴油机燃油泵由液压柱塞通过增压达到所要求的燃油喷射压力。液压压力由电控比例阀实现压力控制。排气阀由液压开启,与MC柴油机相同,但液压压力不是由凸轮机械控制,它通过由电控比例阀控制排气阀执行活塞的动作实现排气阀的开启,排气阀的关闭通过空气弹簧实现,与MC相同。

液压系统用常规滑油做介质,它通过安装于柴油机上的液压供油(Hydraulic Power Supply)获得要求液压压力。

启动阀由电控“开/关”阀实现正时开关,ME机取消了空气分配器的启动阀开关正时系统。

按照曲轴位置通过电子阀的控制,柴油机控制系统完全实现电控控制燃烧作功循环。

系统的灵活性可以通过不同的运行模式(RunningModes)实现,可以选择自动模式,用于特定运行条件或人工模式满足特定需要。如低油耗或低排放的需要。

ME柴油机的优势是多方面的,主要为:

1.通过电控控制喷油及排气正时使柴油机在各负荷实现低损耗及良好的运行参数。

2.全负荷合适的燃油喷射压力及喷射型线。

3.改善排放,无烟。

4.运行时实现运行模式转换。

5.机械传动系统简化。

6.电控实现精确正时,实现每缸及各缸热负荷平衡优化。

7.良好运行,合适的监控及故障诊断使维修周期延长。

8.实现更低转速运行。

9.更好地加速、倒车、急停。

10.Alpha注油系统集成。

11.主机生命期软件可升级。

MC柴油机被ME柴油机相应取代部分:

凸轮轴链传动。

燃油凸轮、排气凸轮、示功凸轮及凸轮轴。

燃油泵,滚轮导筒及换向机构。

传统式燃油泵及VIT装置。

排气阀执行机构及滚轮导筒机构。

凸轮轴驱动式空气分配器。

调速器及其执行机构。

调油轴。

机旁操纵。

机械式注油器

ME柴油机新增以下部件:

液压供油单元(HPS)

液压气缸单元(HCU)

柴油机控制系统(ECS)

电控起动阀(SAV)

起动与换向程序

电子调速功能

辅助鼓风机控制

电子燃油喷射型线(EPIC)

排气阀执行机构

曲轴位置传感系统(CPS)

电控Alpha注油器(ALS)

机旁控制板(LOP)

系统还可安装PMI系统及CoCos-EDS监控系统

ME-C与MC-C相比

机舱维修高度:相同

主机底座:相同

主机外形:有修改,对船厂无影响

主机重量:略有减轻

主机管系接口:滤器自清回油口增加,其他不变

主机格栅外形:略有修改

主机顶部支撑:相同

辅助容量:相同

滑油系统:略有修改

调速器取消

其他系统相同

电缆:增加通讯和网络电缆

(5~ 8缸)S40ME-B9及S35ME-B9系列全新大功率小缸径低速柴油机输出功率范围广(2975kW~9080kW)在今后几年将是国际最新先进的智能小缸径低速船用柴油机:平均有效压力最高、爆发压力最高;结构最紧凑;技术指标更先进;性能更大优化。

从发展趋势来看,将替代现有的小缸径柴油机,市场前景看好。满足国内船厂建造1-7万吨各类中小型船舶对新型主机的需求。