船舶柴油機(jī)chapter5lubrication and cooling systemchapter5柴油

1、船舶柴油機(jī)Marine diesel engine主講：余永華：yyhua2012/12/281chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻Chapter 5 潤(rùn)滑與冷卻系統(tǒng)5.1 潤(rùn)滑油與滑油添加劑5.2 氣缸潤(rùn)滑5.3 軸承潤(rùn)滑5.4 冷卻系統(tǒng)5.5 故障與維護(hù)管理2012/12/282chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5.1 潤(rùn)滑油與滑油添加劑一、潤(rùn)滑的作用減磨作用(主要作用)冷卻作用清潔作用密封作用 活塞與缸套間的油膜（潤(rùn)滑+密封） 防腐蝕作用減輕噪音作用傳遞動(dòng)力2012/12/283chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻二、潤(rùn)滑分類n 邊界潤(rùn)滑-分層結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑性能的薄膜q 添加劑吸附與金屬表

2、面的化學(xué)反應(yīng)（氣缸上部）n 液體潤(rùn)滑q 靜壓潤(rùn)滑（十字頭軸承）q 動(dòng)壓潤(rùn)滑q 彈性液體動(dòng)壓潤(rùn)滑（滾動(dòng)軸承、齒輪嚙合）n 混合潤(rùn)滑（半液體潤(rùn)滑+半干摩擦）2012/12/284chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻形成液體潤(rùn)滑的方法1. 液體動(dòng)壓潤(rùn)滑q 摩擦表面的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(越低越難)q 滑油粘度（要適當(dāng)）q 軸承負(fù)荷(越大越難)q 軸承間隙（要適當(dāng)）粗糙度(精度越高越好)q 表面2. 液體靜壓潤(rùn)滑q 從外部向摩擦表面供給有一定3. 彈性液體動(dòng)壓潤(rùn)滑的液體q 呈點(diǎn)（線）接觸的運(yùn)動(dòng)表面的潤(rùn)滑，接觸點(diǎn)產(chǎn)生暫時(shí)的彈性變形，產(chǎn)生極薄的擠壓油膜，避免金屬間直接接觸。2012/12/285chapter 5 柴

3、油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5.1 潤(rùn)滑油與滑油添加劑三、潤(rùn)滑油的性能指標(biāo)1. 粘度和粘度指數(shù)2. 熱氧化安定性及抗氧化安定性3. 總酸值（TAN）和強(qiáng)酸值（SAN）4. 總堿值（TBN）5. 腐蝕度6. 水分離性（抗乳化度）7. 清凈分散性（浮游性）2012/12/286chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5.1 潤(rùn)滑油與滑油添加劑四、潤(rùn)滑油的質(zhì)量等級(jí)1. 按粘度分級(jí)國(guó)際上普遍采用SAE分類法，分成十個(gè)粘度等級(jí)，有冬用和夏用。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織（ISO）把滑油按40時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度分成18個(gè)等級(jí)。2. 按使用性能分級(jí)評(píng)定時(shí)用待測(cè)的潤(rùn)滑油在規(guī)定的單缸或多缸試驗(yàn)發(fā)中按規(guī)定程序及條件運(yùn)轉(zhuǎn)一段較長(zhǎng)時(shí)間，然后根據(jù)潤(rùn)滑油在工作

4、中表現(xiàn)來(lái)確定其等級(jí)。2012/12/287chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5.1 潤(rùn)滑油與滑油添加劑五、潤(rùn)滑油添加劑主要作用n 減少發(fā)部件上有害沉積物的形成和聚積。n 中和酸性物質(zhì)，減少其對(duì)設(shè)備的腐蝕。n 防止設(shè)備及部件受到銹蝕。n 減少設(shè)備及部件的摩擦和磨損，延長(zhǎng)設(shè)備及部件的使用。n 使?jié)櫥瑒┑难趸蜔岱纸庋泳?，延長(zhǎng)其使用。n 改變潤(rùn)滑劑的物理性質(zhì)，如：提高其粘度指數(shù)，粘溫性；降低其傾點(diǎn)， 形成等。低溫使用性能；減少2012/12/288chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5.1 潤(rùn)滑油與滑油添加劑1. 清凈分散劑（清凈浮游添加劑）2. 油性劑、極壓劑（抗磨劑）3. 粘度指數(shù)改進(jìn)劑和增粘

5、劑4. 消泡劑5. 降凝劑（降傾點(diǎn)劑）6. 防銹添加劑和抗腐蝕劑2012/12/289chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻Chapter 5 潤(rùn)滑與冷卻系統(tǒng)5.1 潤(rùn)滑油與滑油添加劑5.2 氣缸潤(rùn)滑5.3 軸承潤(rùn)滑5.4 冷卻系統(tǒng)5.5 故障與維護(hù)管理2012/12/2810chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5.2 氣缸潤(rùn)滑2012/12/2811chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5.2 氣缸潤(rùn)滑一、氣缸潤(rùn)滑的特點(diǎn)1、高的工作溫度，降低滑油粘度，加快氧化變質(zhì)速度，并使缸壁上的部分油膜蒸發(fā)2、往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在上下止點(diǎn)處為零，特別在上止點(diǎn)處，氣缸溫度高，活塞環(huán)對(duì)缸壁的徑向大3、劣質(zhì)燃油的引起的腐蝕

6、、磨損、結(jié)炭缸套上部很難形成連續(xù)完整油膜，多為邊界潤(rùn)滑2012/12/2812chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻氣缸套磨損量隨行程變化的規(guī)律2012/12/2813chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5.2 氣缸潤(rùn)滑二、氣缸潤(rùn)滑方式1、飛濺潤(rùn)滑與曲軸箱油同一品質(zhì)，且循環(huán)使用2、氣缸注油潤(rùn)滑潤(rùn)滑系統(tǒng)，注油量可控，不予回收2012/12/2814chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5.2 氣缸潤(rùn)滑三、氣缸注油潤(rùn)滑1、對(duì)氣缸油的要求潤(rùn)滑性粘度與粘度指數(shù)清凈分散性中和性能抗氧化性其它（氣缸油燃燒生成的灰分少）2012/12/2815chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5.2 氣缸潤(rùn)滑2、氣缸油的種類

7、和選用1）總堿值TBN的選擇根據(jù)燃油的硫分來(lái)選擇氣缸油的TBN 2）粘度的選擇1. SAE50粘度等級(jí)，使用廣泛。2. SAE40粘度等級(jí)，總堿值為40 (彎流掃氣 )3. 粘度等級(jí)大于50，用于長(zhǎng)沖程高負(fù)荷柴油機(jī)4. 不含添加劑的SAE50高粘度氣缸油，用于新發(fā)及換新缸套磨合使用。2012/12/2816chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5.2 氣缸潤(rùn)滑3、注油定時(shí)的選擇理想：注油點(diǎn)位于第一、二道活塞環(huán)之間時(shí)注油實(shí)際：對(duì)于短活塞（1）上止點(diǎn)附近，活塞下邊緣打開(kāi)注油孔（2）下止點(diǎn)附近，缸內(nèi)正在掃氣時(shí)對(duì)于長(zhǎng)活塞：只有缸內(nèi)正在掃氣時(shí)2012/12/2817chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5.

8、2 氣缸潤(rùn)滑4、氣缸注油孔的數(shù)量及位置數(shù)量：8-10個(gè)沿圓周均勻分布過(guò)多-每個(gè)注油點(diǎn)的注油量長(zhǎng)，注油量不穩(wěn)定位置因機(jī)型而異：q 大型低速機(jī)：缸套的中上部（q 四沖程柴油機(jī)：缸套下部注油孔）2012/12/2818chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5.2 氣缸潤(rùn)滑5、注油率的確定過(guò)大：浪費(fèi)，沉積物增多，粘著，使氣流通道部分堵塞在活塞下部空間、掃氣箱和排中，導(dǎo)致掃氣箱著火過(guò)?。弘y以形成完整的油膜n合適：缸壁表面濕潤(rùn)，干凈；首環(huán)半干、半濕，其余濕潤(rùn)； 環(huán)面光亮，倒角存在。最佳注油率最佳的計(jì)算負(fù)荷變化后的注油率，可以實(shí)際平均有效 絕對(duì)不能低于該機(jī)標(biāo)定注油率的40。比例為依據(jù)，但2012/12/281

9、9chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5.2 氣缸潤(rùn)滑6、氣缸磨合過(guò)程的潤(rùn)滑（1） 磨合所用的氣缸油和燃油q 氣缸油堿值應(yīng)偏低，注意磨合時(shí)間，避免過(guò)度污染。q 燃油就是正常運(yùn)行時(shí)的燃油。如其硫分超過(guò)1，可縮短磨 合時(shí)間。（2） 磨合時(shí)間和負(fù)荷的分配q 磨合初功率應(yīng)減小，分階段加大，直至全功率q 各階段時(shí)間長(zhǎng)短及負(fù)荷取決于氣缸油堿值和燃油含硫量（3） 磨合時(shí)的氣缸油注油量q 必須遠(yuǎn)大于正常運(yùn)行時(shí)的注油量，最初階段最大。2012/12/2820chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5.2 氣缸潤(rùn)滑2012/12/2821chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5.2 氣缸潤(rùn)滑7、氣缸注油設(shè)備注油器(機(jī)械

10、式和式)油量調(diào)節(jié)：與轉(zhuǎn)速成正比隨負(fù)荷調(diào)節(jié)(好) 注油方式：脈動(dòng)式和蓄壓式2012/12/2822chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻2012/12/2823chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5.2 氣缸潤(rùn)滑RL56柴油機(jī)氣缸潤(rùn)滑油布置1-注油器；2-搖臂桿；3-流通檢查器；4-調(diào)節(jié)桿；5-蓄壓器；6-止回閥；7-注油槍；8-氣缸套上、下部；9-供油率調(diào)節(jié)偏心驅(qū)構(gòu)2012/12/2824chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5.2 氣缸潤(rùn)滑2012/12/2825chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5.2 氣缸潤(rùn)滑注油接頭2012/12/2826chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻Chapter

11、 5 潤(rùn)滑與冷卻系統(tǒng)5.1 潤(rùn)滑油與滑油添加劑5.2 氣缸潤(rùn)滑5.3 軸承潤(rùn)滑5.4 冷卻系統(tǒng)5.5 故障與維護(hù)管理2012/12/2827chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5.3 軸承潤(rùn)滑一、曲軸箱油（柴油機(jī)機(jī)油/系統(tǒng)油）及其選擇1、十字頭式柴油機(jī)的曲軸箱油Ø 與氣缸分隔，工作條件比氣缸油和緩得多Ø 應(yīng)具備合適的粘度，以滿足潤(rùn)滑要求Ø 要有較好的抗氧化安定性及熱氧化安定性Ø 要求較好的抗腐蝕性和防銹性Ø 應(yīng)有較好的抗乳化性能，以使水分能分離出來(lái)Ø 還應(yīng)有一定的清凈分散性2012/12/2828chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5

12、.3 軸承潤(rùn)滑2. 船用筒狀活塞式柴油機(jī)的曲軸箱油1） 曲軸箱油的工作條件n 飛濺式潤(rùn)滑，須滿足氣缸和軸承兩方面潤(rùn)滑要求2） 要求n 高溫工作時(shí)的清凈性n 熱氧化安定性n 足夠的堿性n 粘度要求高TBN平衡值n TBN平衡值十分重要，是衡量滑油堿性在最惡劣條件下能否完全中和氣缸壁上產(chǎn)生的硫酸，防止腐蝕磨損的指標(biāo)3） 水污染對(duì)滑油TBN值的影響4） 曲軸箱油中不溶物含量2012/12/2829chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5.3 軸承潤(rùn)滑2012/12/2830chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻影響TBN平衡值的因素（1） 新潤(rùn)滑油的總堿值（2） 滑油消耗率（3） 燃油含硫量（4） 氣缸

13、套壁面溫度2012/12/2831chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5.3 軸承潤(rùn)滑3曲軸箱油的選擇1） 十字頭式柴油機(jī)曲軸箱油的選擇q 水冷活塞柴油機(jī)可選用含抗氧化和防銹添加劑的柴油機(jī)油，這類油不易和水乳化。q 油冷活塞柴油機(jī)則應(yīng)選用含有一定清凈分散添加劑的弱堿性柴油機(jī)油，TBN值為59。以使活塞冷卻腔和曲軸箱沒(méi)有沉積物。2012/12/2832chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5.3 軸承潤(rùn)滑3曲軸箱油的選擇2）筒狀活塞式柴油機(jī)曲軸箱油的選擇非增壓，燒輕柴油的柴油機(jī)可用CA級(jí)； 非增壓，燒船用柴油的柴油機(jī)可用CB級(jí)；增壓度較高，又燒船用柴油的柴油機(jī)則應(yīng)選用CD級(jí)。船用高增壓燃用重油的筒

14、狀活塞式主、副柴油機(jī)，選相當(dāng)于CE級(jí)，TBN在2040mgKOH/g。燃用渣油時(shí)，qqqqTBN3040；燃用中間油時(shí)，用TBN2030。其粘度等級(jí)有的機(jī)型用SAE30，有的機(jī)型用SAE40。應(yīng)急柴油機(jī)和救生艇柴油機(jī)，其曲軸箱油的粘度等級(jí)應(yīng)為SAE20，TBN510，CB級(jí)已足夠。為了保證它們冬季冷車起動(dòng)，應(yīng)采用加有增粘添加劑、降凝添加劑的稠化柴油機(jī)油。q2012/12/2833chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻5.3 軸承潤(rùn)滑二、潤(rùn)滑系統(tǒng)的組成濕曲軸箱式（濕式）特點(diǎn)：q 附屬設(shè)備簡(jiǎn)單緊湊q 油面隨船波動(dòng)，滑油易氧化變質(zhì)干曲軸箱式（干式）特點(diǎn)：q 可避免油面的波動(dòng)而導(dǎo)致潤(rùn)滑的失常。q 減少曲

15、軸箱內(nèi)高溫氣體對(duì)滑油的影響，延長(zhǎng)滑油的使用時(shí)間。q 油底殼容積小，使柴油機(jī)高度降低2012/12/2834chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻135系列柴油機(jī)的濕式潤(rùn)滑系統(tǒng)1-油閥殼；2-粗濾網(wǎng)；3-油溫表；4-曲軸箱呼吸器；5-滑油泵；6-離心式細(xì)濾器；7-調(diào)壓閥；8-旁通閥；9-粗濾油；10-滑油冷卻器；11-傳動(dòng)齒輪；12-噴嘴；13-搖臂；14-氣缸蓋；15-頂桿套筒；16-油壓表2012/12/2835chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻新4105型柴油機(jī)濕式潤(rùn)滑系統(tǒng)1-調(diào)壓閥；2-精濾網(wǎng)；3-粗濾網(wǎng)；4-旁通閥；5-冷卻器；6-滑油泵；7-油溫表；8-濾網(wǎng)；9-油底殼；10-曲軸；

16、11-主油道；12-油壓表；13-氣缸蓋；14-搖臂；15-凸輪軸2012/12/2836chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻6160A柴油機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)簡(jiǎn)圖1-過(guò)濾網(wǎng)；2-手搖泵；3-調(diào)壓閥；4、8-齒輪滑油泵；5-滑油箱；6、7-滑油冷卻器2012/12/2837chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻OM 906 LA oil circuit2012/12/2838chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻大型中低速柴油機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)示意圖1-循環(huán)油箱；2-備用滑油泵；3-滑油泵；4-透；5-滑油冷卻器； 6、7-雙聯(lián)濾器；8-通 至伺服器油管；9-增壓器重油箱；10-廢氣渦輪增壓器；11-柴油機(jī)； 12

17、-氣缸油重力油箱；13- 通至伺服器濾器；14- 分油機(jī)；15-熱水管；16-分油機(jī)加熱器；17-污油箱；18- 閥；19-止回閥調(diào)節(jié)2012/12/2839chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻RTA58型柴油機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)2012/12/2840chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻廢氣渦輪增壓器的潤(rùn)滑系統(tǒng)1-循環(huán)油箱；2-柴油機(jī)；3-增壓器；4-重力油箱；5-雙聯(lián)濾 氣；6-油箱；7-冷卻器；8、9-滑油泵2012/12/2841chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻L60MC柴油機(jī)內(nèi)部滑油系統(tǒng)1-推力軸承；2-主軸承；3-可調(diào)整蝶閥；4-鏈輪傳動(dòng)裝置；5-增壓器；6-滑油與冷卻油；7-活塞；8

18、-十字頭軸承；9-觀察鏡；10-油底盤2012/12/2842chapter 5 柴油機(jī)潤(rùn)滑與冷卻Chapter 5 潤(rùn)滑與冷卻系統(tǒng)5.1 潤(rùn)滑油與滑油添加劑5.2 氣缸潤(rùn)滑5.3 軸承潤(rùn)滑5.4 冷卻系統(tǒng)5.5 故障與維護(hù)管理5.4 冷卻系統(tǒng)a typical cooling water circuit for a slow speed engineHT/LT systems5.4 冷卻系統(tǒng)一、冷卻系統(tǒng)的組成和設(shè)備1閉式淡水冷卻系統(tǒng)缸套和氣缸蓋、活塞、噴油器三個(gè)閉式冷卻系統(tǒng)。缸套冷卻水系統(tǒng)中設(shè)高置膨脹作用有：n 膨脹，使系統(tǒng)中的淡水受熱后有膨脹的余地；n 補(bǔ)水，補(bǔ)充系統(tǒng)中因蒸發(fā)和漏泄而損失的

19、水量；n 保證淡水泵有足夠的吸入壓頭；n 排放系統(tǒng)中的空氣；n 投藥，可在此投化學(xué)藥劑以對(duì)冷卻水進(jìn)行化學(xué)處理；n 加熱，可對(duì)冷卻水加熱以暖缸（如在其中設(shè)置加熱裝置）。5.4 冷卻系統(tǒng)一、冷卻系統(tǒng)的組成和設(shè)備1閉式淡水冷卻系統(tǒng)缸套和氣缸蓋、活塞、噴油器三個(gè)閉式冷卻系統(tǒng)。缸套冷卻水系統(tǒng)中設(shè)高置膨脹作用有：n 膨脹，使系統(tǒng)中的淡水受熱后有膨脹的余地；主淡水泵n 補(bǔ)水，補(bǔ)充系統(tǒng)中因蒸發(fā)和漏泄而損失的水量；n 保證淡水泵有足夠的吸入壓頭；n 排放系統(tǒng)中的空氣；n 投藥，可在此投化學(xué)藥劑以對(duì)冷卻水進(jìn)行化學(xué)處理；n 加熱，可對(duì)冷卻水加熱以暖缸（如在其中設(shè)置加熱裝置）。5.4 冷卻系統(tǒng)一、冷卻系統(tǒng)的組成和設(shè)備

20、2開(kāi)式海水系統(tǒng)5.4 冷卻系統(tǒng)一、冷卻系統(tǒng)的組成和設(shè)備3冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)較有以下明顯優(yōu)點(diǎn)：n 海水管系及冷卻器的維修工作減至最低限度；n 氣缸冷卻水溫度穩(wěn)定，不受工況變化的影響，因而使柴油機(jī)始終在最佳冷卻狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)；n 淡水循環(huán)可多年保持清潔，維修工作量極少。冷卻系統(tǒng)缺點(diǎn)：n 增加了冷卻器及其輔助設(shè)備與管系，因而投資費(fèi)用較高；由于附加管系的阻力損失，使泵送耗功也有所增加。在近代建造的現(xiàn)代化船舶中，大多采用冷卻系統(tǒng)。Central cooling system5.4 冷卻系統(tǒng)二、冷卻水添加劑及水處理1無(wú)機(jī)緩蝕劑 亞硝酸鹽和硼酸鹽2乳化防銹油除有防蝕作用外，還有一定的潤(rùn)滑作用，因此常用于活塞的冷卻

21、水處理。Chapter 5 潤(rùn)滑與冷卻系統(tǒng)5.1 潤(rùn)滑油與滑油添加劑5.2 氣缸潤(rùn)滑5.3 軸承潤(rùn)滑5.4 冷卻系統(tǒng)5.5 故障與維護(hù)管理5.5 故障與維護(hù)管理故障主要有：n 潤(rùn)滑油變質(zhì)n 冷卻水質(zhì)量不符合要求n 系統(tǒng)的各種參數(shù)（如溫度、常、流量）不正n 系統(tǒng)中混入了空氣或燃?xì)猓斐蓺馊?.5 故障與維護(hù)管理潤(rùn)滑油變質(zhì)分析混入外物：n 淡水和海水-滑油乳化，破壞潤(rùn)滑，腐蝕金屬n 燃油-降低滑油粘度和閃點(diǎn)，易引起曲軸箱爆炸n 燃燒產(chǎn)物-滑油的酸值和炭渣增加，油變質(zhì)本身氧化：n 與溫度有關(guān)(65度)n 形成漆膜、樹(shù)脂和有機(jī)酸5.5 故障與維護(hù)管理對(duì)曲軸箱油的檢查方法n 經(jīng)驗(yàn)法n 油漬試驗(yàn)法n 化驗(yàn)法5.5 故障與維護(hù)管理潤(rùn)滑油系統(tǒng)的管理要點(diǎn)1. 確保滑油的工作q 應(yīng)高于海水和淡水(0.150.4MPa)q