起動-換向和操縱系統(tǒng)

1、第九章起動、換向和操縱系統(tǒng)船舶經(jīng)常在各種復(fù)雜的條件下航行，例如：在進(jìn)出港口和靠離碼頭時，要求船舶多次改變航速及航向；船舶在海洋中正常航行時，要求船舶定速前進(jìn)；在大風(fēng)浪中航行時，由于船舶搖擺起伏，主機會超負(fù)荷或超速，這時應(yīng)限制主機的負(fù)荷及轉(zhuǎn)速；在緊急情況下，船舶為了避碰而要求緊急剎車，強迫主機迅速停車、倒車。為了滿足船舶機動操作的要求，船舶主機應(yīng)當(dāng)具有起動、停車、定速、變速、超速、限速、超負(fù)荷、限制負(fù)荷、正車和倒車能力。為此，作為船舶主機

2、的柴油機，必須設(shè)置起動、換向和調(diào)速裝置以及控制上述各種裝置的操縱機構(gòu)。隨著船舶自動化技術(shù)不斷發(fā)展和電子技術(shù)在船舶上的廣泛應(yīng)用，船舶主機操縱日趨自動化、遙控化、智能化。近年來新造船舶主機都是遙控操作的。這就要求輪機管理人員掌握新技術(shù)，不斷提高管理水平，在各種復(fù)雜條件下都能正確操縱主機，迅速排除故障，確保船舶安全可靠地航行，目前，各港口國政府嚴(yán)格和廣泛地采取措施，對抵港外輪實施PSC（PtStateControl，港口國監(jiān)控），這就對輪機員

3、提出更嚴(yán)格的要求，應(yīng)確保主、副機等設(shè)備狀態(tài)良好。不少船舶因被發(fā)現(xiàn)主、副機存在重大缺陷而受到警告，限期解決或被滯留，船舶因此承擔(dān)船期損失和高昂的修理費用，還會使船舶、船公司、船旗國船級社被列入“黑名單”而導(dǎo)致名譽損失。所以掌握各種主機的起動、換向及操縱機構(gòu)的性能并能排除故障，對輪機安全管理是至關(guān)重要的。第一節(jié)起動裝置一、概述靜止的柴油機必須借助外力的作用，使柴油機獲得第一個工作行程的條件，即柴油機在外力作用下進(jìn)行進(jìn)氣、壓縮、噴油，直至燃油

4、燃燒膨脹推動活塞并通過曲柄連桿機構(gòu)使柴油機自行運轉(zhuǎn)。這一過程稱為柴油起動。為了保證柴油機的起動，驅(qū)動柴油機的外力（矩）必須在克服阻力（矩）的條件下，使柴油機達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速。柴油機轉(zhuǎn)速過低時，壓縮過程進(jìn)程緩慢，氣體對氣缸壁散熱較多和氣體通過活塞環(huán)的漏泄亦較多，致使柴油機壓縮終點溫度較低，達(dá)不到燃油自燃發(fā)火的要求，柴油機也不可能轉(zhuǎn)動起來。通常稱柴油起動所要求的最低轉(zhuǎn)速為起動轉(zhuǎn)速。起動轉(zhuǎn)速的大小與柴油機的類型、柴油機的技術(shù)狀態(tài)、燃油品質(zhì)、環(huán)境

5、條件等有關(guān)。起動轉(zhuǎn)速是鑒別柴油機起動性能的重要標(biāo)志。起動轉(zhuǎn)速的范圍是：高速柴油機（80~150）rmin；中速柴油機（60~70）rmin；低速些油機（25~30）rmin。根據(jù)所采用外來能源的形式，柴油機的起動方式可分為：（1）借助于加在曲軸上的外力矩使曲軸轉(zhuǎn)動起來，如人力手搖起動、電動起動及氣動馬達(dá)起動等；（2）借助于加在活塞上的外力推動活塞運動使曲軸轉(zhuǎn)動起來，如壓縮空氣起動。小型柴油機如救生艇發(fā)動機、驅(qū)動應(yīng)急消防泵和應(yīng)急空壓機的柴

6、油機，通常用電力和手搖起動，也有用壓縮空氣起動。船舶主、副機幾乎全用壓縮空氣起動。柴油機的起動性能除了與柴油構(gòu)造特點和工作條件有關(guān)外，也與起動裝置有關(guān)。柴油機起動裝置應(yīng)能保證柴油機迅速可靠地起動，使消耗的能量盡可能少，易于實現(xiàn)機艙自動化和遙控。對于船舶主機，還要求當(dāng)曲軸處于任何位置和機艙溫度低至5~8℃時，不需曖機就能迅速可靠地起動。二、壓縮空氣起動裝置的組成和工作原理壓縮空氣起動就是將具有一定壓力(2.5MPa～3.0MPa)的壓縮空

7、氣，按柴油機的發(fā)火順序在工作行程時引入氣缸，代替燃?xì)馔苿踊钊?，使柴油機達(dá)到起動轉(zhuǎn)速，完成自行發(fā)火。它的主要優(yōu)點是起動能量大，起動迅速可靠，在倒順車運轉(zhuǎn)時還可以利用壓縮空氣來剎車和幫助操縱；但該裝置構(gòu)造較復(fù)雜，重量較重，船舶柴油機248（3）要保證最少氣缸數(shù)對于船舶主機而言，必須保證曲軸在任何位置時都能起動，即柴油機的曲軸在任何位置時至少有一個氣缸處于起動位置。二沖程柴油機的氣缸數(shù)不應(yīng)少于四個，四沖程柴油機不應(yīng)少于六個，因為二沖程柴油機起

8、動閥的延開角度不超過120，故只有當(dāng)曲柄夾角小于120時，才能保證各氣缸中必有一個處于起動位置。顯然，相鄰曲柄夾角小于120的氣缸數(shù)至少為四個，同理，四沖程柴油機應(yīng)為六個。若氣缸數(shù)少于上述數(shù)值，則起動前必須盤車，使某缸正好處于膨脹行程開始后的某一時刻。3、氣缸起動閥和空氣分配器的結(jié)構(gòu)原理在壓縮空氣起動裝置中起關(guān)鍵作用的是氣缸起動閥和空氣分配器，圖9—2所示就是它們的結(jié)構(gòu)原理。圖9—2中a）是單氣路氣缸起動閥。起動閥閥盤1的直徑等于或接近

9、于其導(dǎo)桿3（即平衡活塞）的直徑，故在進(jìn)氣腔2中，起動空氣作用于上述兩部分投影面的力基本相等，而方向相反。起動閥的上端有啟閥活塞4，下設(shè)的彈簧向上頂住啟閥活塞，所以只有在空氣分配器將壓縮空氣送入啟閥活塞上部空間而將活塞4壓下時，起動閥才被打開。圖9—2中b）為空氣分配器，當(dāng)啟閥空氣（用虛線表示）從閥體5上的進(jìn)氣孔進(jìn)入空氣分配器后，使其下端的滾輪頂在呈凹狀的凸輪7上。在圖未情況下，滑閥處于最低位置，閥體中間的出氣孔被打開，啟閥空氣通過空氣分

10、配器到達(dá)啟動閥啟閥活塞4的上部，壓開起動閥。當(dāng)凸輪軸上的凸輪7轉(zhuǎn)過一個角度后，滑閥被抬起，使進(jìn)氣通道與出氣通道隔斷，同時使出氣通道與下面的泄氣通道連通。這時，啟閥活塞4上部的空氣通過空氣分配器泄入大氣，起動閥在彈簧的張力作用下關(guān)閉，起動空氣停止進(jìn)入氣缸?？諝夥峙淦饔薪M合式和單體式兩種布置方案。圖9—1所示為組合式。這種布置方案的特點是各空氣分配器的滑閥由一個凸輪來控制，凸輪的安裝位置保證了起動閥，在起動位置開啟，各起動閥的開啟次序與發(fā)火

11、次序相同。單體式空氣分配器則按各缸分開布置，各分配器的滑閥分別由各個凸輪來控制，起動閥的開啟時刻和次序都由凸輪的安裝位置來決定。三、壓縮空氣起動裝置的主要設(shè)備1、氣缸起動閥氣缸起動閥是起動裝置中最主要的部件之一。整個操縱系統(tǒng)能否保證柴油機的運動部件和軸系可靠的起動、制動和反轉(zhuǎn)，在很大程度上取決于氣缸起動閥的性能。一般對氣缸起動閥有起動和制動兩個方面的要求。起動方面的要求，為使柴油機起動迅速并減少起動空氣消耗量，要求起動閥能迅速開啟。當(dāng)起

12、動閥關(guān)閉時，特別是閥要落座時，為了減輕閥盤與閥座間的撞擊，則希望關(guān)閉的速度要慢；在氣缸內(nèi)發(fā)火后燃?xì)鈮毫Υ笥谄饎涌諝鈮毫Φ臈l件下，即使起動閥的啟閥活塞4（圖9—2）上通入控制空氣，起動閥也不應(yīng)開啟。這就能防止氣缸內(nèi)的高溫燃?xì)獾沽魅肫饎涌偣埽悦猱a(chǎn)生起動管路引起爆炸而導(dǎo)致事故。即起動閥應(yīng)確保在氣缸內(nèi)的氣體壓力低于起動空氣壓力時才能開啟。在船舶全速前進(jìn)的情況下，遇險緊急避碰，要求柴油機能迅制動而停車及立即反轉(zhuǎn)開出倒車。柴油機的制動過程由能耗制