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同学们好
从这一讲开始
我们来分析推进装置的五大管系帮手
今天我们就聊一聊第一个帮手
压缩空气系统
通过前面的讲解
大家都知道了船舶跑得快的动力
就是来自推进装置
而推进装置中的能量发生器
就是船舶轮机的大哥大
船舶主柴油机
但是大家想一下
主机需要转起来才能产生能量
那主机是怎么转起来的呢
大家知道主机太大了
如果要想让这个庞然大物转动起来
肯定很困难
但咱们也知道
主机再大 它也是柴油机
它跟一台拖拉机上的柴油机是类似的
那我们就先来看看拖拉机
是怎么启动起来的
大家看
这个人通过一个摇把摇动拖拉机
这个拖拉机就启动起来了
这是什么原理呢
这个图大家比较熟悉了
咱们再看一下
柴油机运转的时候
是把活塞的上下往复运动
变成了曲轴的回转运动
这样柴油机就转动起来了
而要想让柴油机中的油燃烧
就需要活塞向上运动
压缩空气
让空气的温度和压力升高
直到达到或超过油的燃点
这样油才能燃烧
从而发出能量 推着活塞向下运动
让曲轴转起来
但大家想想
刚开始的时候柴油机是不转动的
我们要想让它转
就要通过外力带动曲轴转动
强迫它压缩气缸内的空气
再供给它燃油
它才能运转起来
但 如果曲轴运动的速度太慢
它就没有办法
让活塞快速压缩气缸内的空气
也不能让空气快速的升温升压
所以想要启动拖拉机
就得达到它自动发火的转速
能够让柴油机自动发火的转速
就叫做启动转速
这就是为什么在启动拖拉机的时候
要快速摇动拖拉机的原因
顺着这个思路再想一下
如果一个柴油机比较大
比如我们前面讲到的
发电用的四冲程柴油机
它比一个普通成年人还要高
那我们通过人力能不能把它启动起来呢
很显然不行 那怎么办呢
人力不行 我们就借助电力
通过电机启动
其实电启动大家都应该很熟悉
我们发动汽车的时候就是电启动
只是汽车大部分是汽油机
而我们这里讲的是柴油机
但它们采用电启动时
都采用的是启动电机
启动电机怎么启动柴油机呢
我们再看这个柴油机
注意看 这是启动电机
比较简陋
启动电机通过传动机构与曲轴连在一起
这个人过去接通电源
启动电机就转动了
也带动曲轴转动了
拖拉机就启动起来了
启动电机又叫电启动马达
这就是船用四冲程柴油机上的电启动马达
启动马达带动飞轮转动
而飞轮与曲轴是一体的
所以曲轴也就转动了
这样 柴油机也就启动起来了
那船上的大型低速二冲程主机
能不能也用电马达启动呢
大家想一想
前面我们讲过螺旋桨的特性
螺旋桨的功率与转速的三次方成正比
对吧 直接传动的主机与螺旋桨连在一起的时候
也是按照螺旋桨的特性工作的
那也就是说主机发出的功率
也与转速的三次方成正比
好 假如一个主机的功率是10000kW
正常转速是100rpm
而启动转速是30rpm
那它启动的时候所需要的功率
我们通过计算可以知道
差不多是270kW
而且我们还没考虑余量和能量损失
大家知道
我们家用汽车最大的功率也就是
150-200kW左右
这个电机的功率
比我们汽车发动机的功率还要大
那仅仅为了启动
就在船上设置这么大的电机
显然是不合适的
那主机用什么方式启动呢
我们船上采用的是压缩空气启动
就是将高压的压缩空气在活塞下行的时候
通入气缸里
压着活塞下行
活塞下行
再推动曲轴转动起来
主机这么大
要想推着活塞运动
需要的压缩空气压力就很高
船上供主机启动用的压缩空气的压力
一般是30bar左右
这些高压的压缩空气
在船上是通过什么方式获得呢
通过空气压缩机或者叫空压机获得的
空压机这个名词
大家可能不太熟悉
但给气球充气的打气筒大家应该见过
其实这个打气筒就是一种空压机
打气筒打的气储存在气球中
船上也采用类似的压缩空气系统
空压机将空气压缩以后
送到空气瓶中储存起来
如果主机需要启动
就将空气瓶中的空气通入主机中
船上的空压机主要是活塞式空压机
少数船上可能也使用螺杆压缩机
活塞式空压机根据活塞的布置
排列不同 又有直列的V型的和W型的
虽然外形不同
但它们的工作原理是基本一样的
我们以两级直列活塞式空压机为例来看
低压活塞通过空气滤器将空气吸入
压缩到一定压力后送入高压活塞
高压活塞进行二次压缩后
将空气送入空气瓶
为了保证主机的正常启动
船上一般设置
两台主空压机和两台主空气瓶
而每台空压机的功率只要大约20-30kW
就足够一台10000kW的主机启动用了
这显然比使用电马达启动要好得多
并且两个空压机不用连续运转
只需要间歇工作就可以了
两个主空压机的启动和停止
通过压力开关控制
压力开关监测的是空气瓶的压力
压力低的时候空压机启动
达到设定压力后空压机停止
两个空压机分为一个主用 一个备用
并且可以相互切换
假如1号主用 2号备用
就将1号的启动压力设置为25bar
停止压力设置为30bar
2号的启动和停止压力分别为24和29bar
这样如果空气瓶压力降低时
1号先启动
如果1号启动起来
空气瓶内的压力还继续降低
降低到24bar的时候
2号才启动
当达到29bar时
2号先停止
达到30bar时
1号才停止
这样主用的空压机比备用的运转时间长
大家也都知道
运转的时间越长
发生故障的几率越高
如果在一段时间内
保持一台空压机的运转时间短一些
就能够降低它发生故障的概率
这就能够保证持续的压缩空气供应
一般船上的主备用切换按月进行
也就是这个月1号主用
下个月就变成2号主用
这样也能够保证长时间内
两台空压机均匀工作
除了主空压机和主空气瓶外
船上还设置有一台辅空压机
或者叫应急空压机 和一台辅空气瓶
或者叫应急空气瓶
它主要是给发电柴油机
提供启动空气和控制空气的
不对 老师
你刚才不是说发电柴油机是电马达启动吗
是的 这正是我要说的
除了电马达启动外
船上的发电柴油机
还有一种启动方式
就是通过空气马达启动
空气马达就类似于
我们小时候玩的风车
但内部要比风车复杂的多
压缩空气进入之后带动叶片旋转
再带动小齿轮转动
而小齿轮是与柴油机飞轮连接在一起的
从而使柴油机启动起来
但空气启动马达用到的压缩空气压力
不是30bar 而是8bar左右
从这个图上看
进入发电柴油机的压缩空气压力
跟主空气瓶的压力是一样的
那它是怎么从30bar变成8bar的
这就要通过减压阀进行减压
这张图上
显示的就是船上发电用柴油机的
减压阀和空气启动马达的布置位置
除了发电柴油机需要用减压之后的
约8bar左右的压缩空气外
船上一些设备用的控制空气
压力水柜以及打扫卫生用的压缩空气
它的的压力也都不太高
这也需要减压
所以 船上压缩空气系统中
也设置了减压阀站
根据不同的需要
将30bar的空气压力降低后使用
这样就形成了整个的压缩空气系统
好啦 同学们
这一讲我们了解了柴油机
不同的启动方式
分析了主机启动空气的来源
空压机的工作原理
及压缩空气系统的组成
这就是本讲的全部内容
同学们 咱们下次再见
-1.1 Introduction to Ships
-1.2 Marine Power Plant
-1.3 Working Parameters of Marine Power Plant
-1.3 Working Parameters of Marine Power Plant
-1.4 Performance Indexes of Marine Power Plant
-1.4 Performance Indexes of Marine Power Plant
-2.1 Marine Propulsion Plant
-2.2 Main Diesel Engine
-2.3 Propeller
-2.4 Transmission Shafting
-3.1 Introduction to Marine Electrical Power System
-3.1 Introduction to Marine Electrical Power System
-3.2 Marine Generators and Switchboard
-3.2 Marine Generators and Switchboard
-4.1 Marine Piping System
-4.2 Compressed Air System
-4.3 Fuel Oil System
-4.4 Steam System
-4.5 Lubrication oil System
-4.6 Cooling Water System
-Mid-term Exam
-5.1 Hydraulic System
-5.2 Steering Gear
-5.3 Crane
-5.4 Windlass and Mooring Winch
-5.4 Windlass and Mooring Winch
-5.5 Thrusters and Stabilizers
-5.5 Thrusters and Stabilizers
-6.1 Ballast Water System
-6.2 Bilge Water System
-6.3 Fire-Fighting System
-6.4 Refrigeration System
-6.5 Air Conditioning System
-7.1 Treatment for Oily Water, Ballast Water and Sewage
-7.1 Treatment for Oily Water, Ballast Water and Sewage
-7.2 Treatment for Garbage
-7.3 Treatment for Exhaust Gas
-7.3 Treatment for Exhaust Gas
-8.1 International Maritime Conventions
-8.1 International Maritime Conventions
-8.2 Domestic Maritime Regulations
-8.2 Domestic Maritime Regulations
-8.3 Responsibilities of Personnel in the Engine Department
-8.3 Responsibilities of Personnel in the Engine Department
-Final Exam