4.2 Compressed Air System在线视频

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