船舶柴油機(jī)概述

1、船舶柴油機(jī)概述柴油機(jī)在船舶動(dòng)力裝置中的地位柴油機(jī)在船舶動(dòng)力裝置中的地位 船舶柴油機(jī)的發(fā)展 船舶柴油機(jī)當(dāng)前的技術(shù)水平 柴油機(jī)在船舶動(dòng)力裝置中的地位 1912年 世界上第一艘遠(yuǎn)洋柴油機(jī)船Selandia輪投入營(yíng)運(yùn) 1939年 柴油機(jī)船在世界船隊(duì)總噸位中的所占的比例上升到約60% 船舶動(dòng)力裝置開始進(jìn)入到了柴油機(jī)時(shí)代 1970s后 向民用船舶動(dòng)力裝置的各個(gè)領(lǐng)域擴(kuò)張 VLCC、大型散裝船、集裝箱船 LNG船 近年世界2000DWT以上船舶造船統(tǒng)計(jì) 年份1990 1992199419961998200120022003造船數(shù)81776377898610809489601033柴油機(jī)船 8177637709

2、7410789419461017百分比100% 100%98.97% 98.78% 99.81%99.26%98.54%98.45%2000-2003年2000DWT以上船舶柴油機(jī)裝船情況統(tǒng)計(jì) 年份2000200120022003裝機(jī)數(shù)裝機(jī)功率(kW)裝機(jī)數(shù)裝機(jī)功率(kW)裝機(jī)數(shù)裝機(jī)功率(kW)裝機(jī)數(shù)裝機(jī)功率(kW)總計(jì)112311628784115513504068119013434842117713487107低速機(jī)6259034065699107549066551089623771511113899百分比55.65%77.69% 60.52% 79.64%55.04%81.10%60.7

3、5%82.40%中速機(jī)4982594719456274916153525386054622373208百分比44.35%22.31% 39.48% 20.36%44.96%18.90%39.25%17.60%船舶柴油機(jī)概述 柴油機(jī)在船舶動(dòng)力裝置中的地位船舶柴油機(jī)的發(fā)展船舶柴油機(jī)的發(fā)展 船舶柴油機(jī)當(dāng)前的技術(shù)水平 船舶柴油機(jī)的發(fā)展 柴油機(jī)的早期發(fā)展 1876年德國(guó)人奧托(N.A.Otto)第一次提出了四沖程循環(huán) 1880年英國(guó)的D.Clerk和J.Robson及德國(guó)的K.Benz等成功地開發(fā)了二沖程內(nèi)燃機(jī)。 1893年Rudolf Diesel申請(qǐng)了壓縮發(fā)火內(nèi)燃機(jī)專利 1897年MAN公司研制成功

4、第一臺(tái)使用液體燃料的內(nèi)燃機(jī) 船舶柴油機(jī)的發(fā)展的初期階段 蒸汽機(jī)與柴油機(jī)并存，兩種發(fā)動(dòng)機(jī)相比較而存在，相競(jìng)爭(zhēng)而發(fā)展； 隨著柴油機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展及其產(chǎn)品性能的不斷提高，柴油機(jī)逐漸取代了蒸汽機(jī)； 20世紀(jì)40年代以后，新建商船已經(jīng)很少有蒸汽機(jī)船了 船舶柴油機(jī)的發(fā)展的初期階段 1903年柴油機(jī)用于船舶推進(jìn)裝置；1910年最早的沿海柴油機(jī)船Romagna輪下水，噸位為678噸，兩臺(tái)Sulzer柴油機(jī)，功率280kW；1912年世界上第一艘遠(yuǎn)洋柴油機(jī)船Selandia輪，噸位為7400噸，兩臺(tái)B&W公司DM8150X柴油機(jī)，額定功率為920kW(140r/min)；1912年第一艘二沖程十字頭式柴

5、油機(jī)的Monte Penedo輪, 投入營(yíng)運(yùn)，噸位為6500噸，兩臺(tái)Sulzer公司4S47柴油機(jī)(缸徑470mm，行程680mm)，額定功率為625kW(160r/min)；1924年第一艘由柴油機(jī)推進(jìn)的大型客輪Aoragi輪，投入營(yíng)運(yùn)，噸位為17490噸，4臺(tái)Sulzer公司6ST70柴油機(jī)(缸徑700mm，行程990mm)，總功率為9560kW(127r/min)。船舶柴油機(jī)的發(fā)展的初期階段關(guān)健技術(shù) 無(wú)氣噴射技術(shù) 1927年由RBosch發(fā)明的噴油泵在柴油機(jī)上的正式使用 增壓技術(shù) 第一臺(tái)廢氣渦輪增壓柴油機(jī)由MAN公司于1927年生產(chǎn)未能迅速推廣 船舶柴油機(jī)的發(fā)展的第二階段 從上個(gè)世紀(jì)40

6、年代至70年代 向大缸徑大功率方向發(fā)展 提高增壓程度和加大氣缸排量 1956年740760 mm 單缸功率12001400馬力 1960年840900mm,單缸功率21002300馬力 1965年930mm,單缸功率2750馬力 1970年1060mm。單缸功率4000馬力 1977年達(dá)到單缸功率4600馬力船舶柴油機(jī)的發(fā)展的第二階段 關(guān)健技術(shù) 廢氣渦輪增壓技術(shù)的成熟和普及 大缸徑 焊接結(jié)構(gòu) 使用劣質(zhì)燃油 船舶柴油機(jī)的發(fā)展的第三階段 上個(gè)世紀(jì)70年代開始至90年代末 70年代的兩次石油危機(jī)誘發(fā)了世界范圍內(nèi)的能源危機(jī) 蘇伊士運(yùn)河的通航 改進(jìn)增壓技術(shù)以提高柴油機(jī)的單機(jī)功率并降低比重量以及提高可靠性

7、和提高經(jīng)濟(jì)性等問(wèn)題 船舶柴油機(jī)的發(fā)展的第三階段主要特征 各船用柴油機(jī)廠之間開始進(jìn)行大規(guī)模的淘汰、調(diào)整和重新組合。 從以前的八種船用低速柴油機(jī)品牌減少到三種。 丹麥B&W公司兼并瑞典的Gotaverken公司 德國(guó)MAN公司兼并英國(guó)的Doxford公司 80年代初MAN公司和B&W公司的合并 90年代Wartsila公司和Sulzer的合并。 柴油機(jī)技術(shù)不斷趨于完善而柴油機(jī)的機(jī)型在逐漸減少和系列的完備。 在世界范圍內(nèi)，目前大型低速柴油機(jī)只有MAN B&W的MC系列柴油機(jī)和Wartsila公司的Sulzer RTA系列柴油機(jī)。船舶柴油機(jī)的發(fā)展的第三階段技術(shù)特征： 節(jié)能技術(shù)研

8、究和發(fā)展 提高柴油機(jī)的有效熱效率 劣質(zhì)燃油使用技術(shù)有了新的發(fā)展 降低柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，提高推進(jìn)效率 柴油機(jī)可靠性的提高 TBO5 0006,0008,00012,000 20,000 小缸徑系列低速柴油機(jī)的開發(fā)船舶柴油機(jī)的發(fā)展的第四階段 2000年 以后 2000年 Wrtsil公司推出了的SULZER RT-flex全電子控制的智能型柴油機(jī) 2002年MAN B&W推出了ME系列柴油機(jī) 日本三菱公司與Wrtsil公司合作開發(fā)了LSE系列柴油機(jī) 船舶柴油機(jī)的發(fā)展的第四階段 技術(shù)特征 電子控制技術(shù)在船舶柴油機(jī)上的應(yīng)用。 柴油機(jī)的所有主要功能如燃油噴射、排氣閥驅(qū)動(dòng)、柴油機(jī)的起動(dòng)和氣缸潤(rùn)滑是全電子

9、控制的。 實(shí)現(xiàn)了柴油機(jī)控制和管理的電子化，信息化和智能化。發(fā)動(dòng)機(jī)的管理采用DENIS模塊和MAPEX監(jiān)控與維護(hù)專家系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)利用專家知識(shí)在船評(píng)估和通過(guò)衛(wèi)星通迅全面支持?jǐn)?shù)據(jù)儲(chǔ)存和傳輸大功率四沖程中速柴油機(jī) 的發(fā)展 自50年代開始也得到了穩(wěn)步發(fā)展，至今已經(jīng)歷了五代機(jī)型。 它的最大優(yōu)點(diǎn)是重量輕，尺寸小，可選用最佳的螺旋槳轉(zhuǎn)速。 在工作可靠性、使用壽命、經(jīng)濟(jì)性及對(duì)劣質(zhì)燃油的適應(yīng)性方面均有明顯改進(jìn)，基本上達(dá)到與低速機(jī)相近的水平。 在近年建造的2 000總噸以上船舶中 中速機(jī)做主機(jī)船舶數(shù)量達(dá)到了35-40%， 裝機(jī)功率也達(dá)到了裝機(jī)總功率的20%左右。 船舶柴油機(jī)概述 柴油機(jī)在船舶動(dòng)力裝置中的地位 船舶柴

10、油機(jī)的發(fā)展 船舶柴油機(jī)當(dāng)前的技術(shù)水平船舶柴油機(jī)當(dāng)前的技術(shù)水平 船用低速柴油機(jī)當(dāng)前使用情況和技術(shù)水平 MAN B&W MC系列72% Wrtsil公司Sulzer RTA系列23% 日本三菱公司UEC系列5% 船用低速油機(jī)的主要參數(shù) 機(jī)型RTA48TRT-flex50CRTA96CUEC50LSES46MC-C S40ME-B K108ME-C缸徑(mm)4805009605004604001080行程(mm)2000205025002050193217702660缸徑行程（S/D)4.174.12.64.14.24.432.5轉(zhuǎn)速(r/min)12712410212412914694活

11、塞平均速度(m/s)8.58.58.58.58.38.68.3平均有效壓力MPa1.92.01.862.02.02.11.82單缸功率kW1455166057201660134011356950燃油消耗率g/kWh171171171171174171171船用中速柴油機(jī)當(dāng)前使用情況和技術(shù)水平 船用中速柴油機(jī)目前雖然生產(chǎn)廠家較多，但主要集中于Wrtsil 、Mak、MAN等幾家公司。 近年船舶中速柴油機(jī)生產(chǎn)情況 生產(chǎn)廠20022003數(shù)量功率(kW)市場(chǎng)份額數(shù)量功率(kW)市場(chǎng)份額Wrtsil1661,062,05141.8%120914,80338.5%MAK110490,16619.3%11

12、4502,43221.2%MAN35277,28810.9%54421,93117.8%SULZER19190,4287.5%15146,4346.2%NORMO68168,6556.6%39140,6865.9%CATERPILLAR5189,6853.5%53119,9105.1%Hanshin1331,6451.2%1638,0671.6%ALPHA1022,7640.9%1935,1301.5%PIELSTICK(SEMT)9123,6914.9%113,2390.6%其它5483,2323.2%2340,5771.7%船用中速油機(jī)的主要參數(shù)機(jī)型MAN L27/38MAN 32/44C

13、RWARTSILA 32WARTSILA 64缸徑（mm）270320320640行程（mm）380440400900S/D1.4:11.375:11.25:11.4:1壓縮比16.5:116.0:1活塞平均速度（m/s）10.111.010.010.0平均有效壓力(bar)23.526.924.927.2最大燃燒壓力(bar)200190200燃油消耗率(g/kWh)185.3175182171燃油噴射壓力(bar)16002000使用燃油質(zhì)量(cSt/50C)700700730730單缸功率（kW）204030605605002150我國(guó)的船舶柴油機(jī)發(fā)展?fàn)顩r 低速二沖程船舶柴油機(jī) 在上個(gè)世紀(jì)50-70年代研制自主研發(fā)了ESDZ43/82、ESDZ58/100、ESDZ76/160等機(jī)型， 改革開放以來(lái)，引進(jìn)Sulzer, MAN B&W公司的專利進(jìn)行生產(chǎn)。 1978年年產(chǎn)13 臺(tái)、3.3 萬(wàn)千瓦 2003 年年