1、轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 1 课程简介课程简介内容内容 (Contents)5 船舶甲船舶甲板机械板机械6 船舶通船舶通用系统用系统7 船舶电船舶电气概述气概述2 船舶船舶柴柴油机油机3 船舶船舶推推进装置进装置4 船舶辅船舶辅助设备助设备1 轮机管轮机管理基础理基础轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础 2 第一章 轮机管理基础Chapter 1 Fundamentals of Marine Engineering Management主要内容：轮机
2、的概念、动力装置的类型、轮机人员的职责和分工；热工基础知识，包括热力状态参数、热与功的转换、水蒸气和湿空气的性质、传热的基本方式等。Abstract：This chapter introduces the definition of Marine Engineering, types of marine power plant, responsibility of marine engineering officers; the fundamentals of thermo- dynamics, including the parameters of thermodynamics, conve
3、rsion of heat and work, properties of vapor and wet air, patterns of heat transfer. 轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 3 一、轮机的含义第一节 轮机概述Section 1 Introduction to Marine Engineering 轮机轮机(Marine enginerring): 是为了满足船舶航行、各种作业、人员的生活、人员和财产安全等各种需要所设置的全部系统及其设备的总称。轮机在工程上被称之为船舶动力装置船舶动力装置(Marine power
4、plant)。 () 第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础轮船名称的来源q船舶动力的发展：人力自然力机械动力q机械动力：蒸汽机、蒸汽轮机、内燃机等q推进器的发展：桨或橹、帆、明轮、螺旋桨、喷水推进器等轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础 4 “轮船之父轮船之父”- -富尔顿富尔顿罗伯罗伯特特 8月17日，“克莱蒙特”号启航。经过32小时的逆水航行，完成从纽约到奥尔巴尼距离为240千米的路程。要走完这段漫长的路程，即使是最好的帆船，一路顺风也得走48个小时。“克莱蒙特”号顺水回航时仅用了30个小时，它的平均时
5、速达到5.6千米，从此揭开了轮船时代的帷幕。富尔顿：美国画家，1766出生，和瓦特是朋友。18071807年年8 8月，一艘新造的怪船出现在美国哈德逊河月，一艘新造的怪船出现在美国哈德逊河上。船长上。船长4545米，宽米，宽4 4米，名叫米，名叫“克莱蒙特克莱蒙特”号。号。轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础 5 轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础 6 Fulton &Clermont明轮的优缺点明轮的优缺点史密斯爵士发明
6、用螺旋桨取代明轮作推进器的动力装置史密斯爵士发明用螺旋桨取代明轮作推进器的动力装置螺旋桨推进的“响尾蛇”号炮舰PK明轮推进的“阿列克托”号炮舰。到19世纪60 年代，螺旋桨做推进器的轮船取代了装有明轮的船舶，但“轮船”的名称一直保留至今。轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 7 第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础内底版基线底层花钢板三甲板二甲板主甲板A甲板A甲板B甲板B甲板C甲板C甲板D甲板D甲板E甲板E甲板货舱通风机发电机组废气锅炉主机主甲板二甲板三甲板底层花钢板内底版基线机舱纵剖面布置图机舱纵剖面布置图机舱横剖面布置图机舱横剖面布置图二、
7、轮机的组成机舱(Engine room)是船舶的心脏，是轮机的最重要组成部分之一。轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 8 第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础机舱底层布置图机舱底层布置图艉管滑油冷却器艉管滑油泵凸轮轴滑油增压泵主机空冷器化学清洗泵主机空冷器化学清洗柜滑油输送泵主机滑油分油机供给泵辅锅炉给水输送泵油水分离器机舱舱底泵主机滑油旁通滤器主滑油冷却器造水机喷射泵主冷却海水泵燃油输送泵柴油输送泵舱底，消防总用泵主机扫气箱泄放柜主机填料函 滑油泄放柜主机填料函滑油CJC滤器油渣泵应急逃口遥控阀电磁阀箱中央冷却器主滑油自清滤器防海生物装置及
8、控制箱水喷淋装置防海生物装置海水泵工作台压载水泵横倾水泵主滑油泵空冷器空冷器轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 9 轮机的组成轮机的组成: :() 第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础1 1. .主推进装置主推进装置推动船舶航行的系统。主机及附属系统、传动设备、轴系和推进器。2.2.辅助装置辅助装置产生各种能量供应船舶航行、作业和生活设施的需要。船舶电站、辅锅炉、液压泵站和压缩空气系统。3 3. .确保船舶生命力和安全的设备确保船舶生命力和安全的设备，以保证船舶的抗沉性和安全性。舱底水系统、监视及灭火系统。4 4. .确保船舶工作能力的设备确
9、保船舶工作能力的设备，包括锚机、舵机、装卸货设备以及满足船舶各种专用功能的设备。5 5. .保证船上人员正常生活的设备保证船上人员正常生活的设备，包括通风系统、空调系统、照明系统、生活水系统等。6 6. .能够有效环保地处理船舶产生的各种垃圾的系统能够有效环保地处理船舶产生的各种垃圾的系统，包括油水分离系统、生活污水处理系统以及焚烧炉等。轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 10 三、船舶动力装置的分类三、船舶动力装置的分类 第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础1 1. .蒸汽动力装置蒸汽动力装置2.2.柴油机动力装置柴油机动力装置3 3. .
10、燃气轮机动力装置燃气轮机动力装置5 5. .联合动力装置联合动力装置6 6. .核动力装置核动力装置船上的设备可分为“主机”和“辅机”两大类，根据主机的型式，船舶可以分为： 7.7.特种动力装置特种动力装置4 4. .电力推进装置电力推进装置(podded propulsion)(podded propulsion)轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 11 第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础四、对船舶动力装置的要求() 1.可靠性2.经济性3.机动性4.重量和尺度5.续航力便于维护管理，有一定的自动化程度，振动轻、噪音小，同时必须能满足造国
11、家和国际相关海事机构制定的规则和规范。轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 12 第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础五、船舶机舱自动化等级和主机遥控1.船舶机舱的自动化等级中国船级社(China classification society, CCS)给不同自动化等级的机舱设立的标志：() AUT-0AUT-0推进装置由驾驶室控制站遥控，机器处所包括机舱集中控制室(站)周期无人值班；MCCMCC机舱集中控制室(站)有人值班对机电设备监控；BRCBRC推进装置由驾驶室控制站遥控，机器处所有人值班。在一定时间内无人值班的机舱，称无人机舱无人机舱。
12、 中国船级社(CCS)：AUT0； 英国劳氏船级社(LR)：UMS(Unattended machinery spaces)轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 13 第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础六、轮机人员的职责与分工轮机长轮机长C/E电机员电机员E/E二管轮二管轮2/E大管轮大管轮1/E三管轮三管轮3/E冷藏员冷藏员机工长机工长 机工机工 轮助轮助 见习生见习生Engineer Duty轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 14 第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础轮机概论轮机概论I
13、ntroduction to Marine Engineering 15 第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础1.1.轮机长轮机长(Chief engineer, C/E)(1)全船机械、动力、电气设备的技术总负责人，同时也是船全船机械、动力、电气设备的技术总负责人，同时也是船舶的主要领导。舶的主要领导。(2)制定本船各项机电设备的操作规程、保养检修计划、值班制度、贯彻执行各项规章制度，保证安全生产。(3)负责组织轮机员、电机员、冷藏员制定修船计划、编制修理单和预防检修计划，组织领导修船，进行修船工作的验收。(4)负责燃油、润滑油、物料、备件的申领，造册保管和合理使用，节约能源，降低成本。(
14、5)保管轮机设备的证书、图纸资料、技术文件，及时报告船长申请检验。(6)经常亲自检查机电设备的运行情况，调整不正常的运行参数，检查和签署轮机日志、电机日志。指导相关轮机员或自己填写油类记录簿。指导相关轮机员或自己填写油类记录簿。(7)培训和考核轮机人员。(8)在发生紧急事故时指挥机舱人员进行抢修和抢救工作。(9)监督和签署轮机员、电机员、冷藏员的调任交接工作。轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 16 第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础2.2.大管轮大管轮(Second engineer, 1/E)(1)大管轮是轮机长的主要助手，轮机长不在时
15、代理轮机长的轮机长不在时代理轮机长的职务。职务。(2)负责维持机舱秩序，对机舱、工作间、材料间、备件工具及机电设备的整洁进行监督和检查，负责组织轮机部各舱室的油漆工作。(3)负责保持轮机部有关安全的设备，处于可靠状态，定期进行必要的检查试验，并负责指导有关人员熟悉正确的管理和使用方法。(4)负责管理主机、轴系及为主机直接服务的辅机，并负责管负责管理主机、轴系及为主机直接服务的辅机，并负责管理舵机、冷藏设备，理舵机、冷藏设备，贯彻执行操作规程。(5)负责编制本人管理的机械设备的计划修理单、航次修理单和自修计划；审核和汇编其他轮机员的修理单和自修计划，并维护机舱的安全。(6)负责综合轮机部的预防检
16、修和自修计划，在轮机长批准后执行。(7)负责贯彻执行轮机部备件和物料的定额制度。(8)负责保管本人使用过的技术文件、仪器、工具等。(9)负责安排航行及停泊时的检修工作，组织领导检查、清洁、油漆工作。(10)监督轮机部一般船员的交接工作。轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 17 第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础3.3.二管轮二管轮(Third engineer, 2/E)(1)负责管理发电原动机及为它服务的机械设备、机舱内部分负责管理发电原动机及为它服务的机械设备、机舱内部分辅机和轮机长指定由他负责的其他设备。辅机和轮机长指定由他负责的其他
17、设备。(2)负责指定本人主管的机械设备的预防检修计划，进行检查、测量及修理，记载并保管修理记录簿。(3)负责编制本人主管的机械设备的计划修理单和航次修理单，提交大管轮审核，修理期间，协助监工，验收并参加自修工作。(4)负责本人主管的机械设备的备件和专用物料的申领、验收和报销，妥善保管，防止锈蚀、损坏或遗失。(5)负责加装燃油（驳油），进行燃油的测量、统计和记录工负责加装燃油（驳油），进行燃油的测量、统计和记录工作（外派船一般由三管轮负责）。作（外派船一般由三管轮负责）。(6)负责保管拨交本人使用的技术文件、仪器、工具和备件等。(7)在航行时轮值航行班。停泊时，领导由大管轮指派的人员进行检修工作
18、，并与大、三管轮轮流留船值班。轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 18 第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础4.4.三管轮三管轮(Fourth engineer, 3/E)(1)负责管理甲板机械及泵、救生艇、应急救火泵、油水分离负责管理甲板机械及泵、救生艇、应急救火泵、油水分离器、焚烧炉、空调机、辅锅炉及其附属设备和轮机长指定的其器、焚烧炉、空调机、辅锅炉及其附属设备和轮机长指定的其它辅机和设备。它辅机和设备。(2)负责制订本人主管的机械和设备的预防检修计划，进行检查测量及修理，记载并保管修理记录簿。(3)负责编制本人主管的机械设备的修理计划
19、、修理单和航次修理单，提交大管轮审核。(4)负责本人主管的机械设备的备件和专用物料的申领、验收和报销，监督妥善保管，防止锈蚀、损坏或遗失。(5)负责保管拨交本人使用的技术文件、仪器、工具和备件等。(6)在航行时值航行班，停泊时领导由大管轮指派的人员进行检修工作，并与大、二管轮留船值班。轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 19 第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础5.5.电机员电机员(Electric engineer, E/E)(1)领导电助、电工进行工作。负责船舶电气设备的管理、保领导电助、电工进行工作。负责船舶电气设备的管理、保养和检修工
20、作。养和检修工作。(2)负责管理、保养发电机、电动机、应急安全设备线路、避雷装置、电操舵装置、照明设备、有线电话、电气仪表、电导航及无线电通讯设备的强电部分及其他电气设备。(3)根据预防检修制度，制定电气设备的预防检修计划，提交轮机长批准后执行。(4)负责编制电气部分的计划修理和航次修理的修理单，提交轮机长审核，厂修期间监督并验收厂修工程，参加并组织领导电助、电工、实习生或大管轮派给的人员进行自修工作。(5)开航前，做好开航准备工作。(6)负责电气备件、材料、物料及专用工具的申领、验收、统计和报销，指定专人负责保管上述物品并负责管理记帐簿。(7)负责保管电工日志，按时提交轮机长审签，航次结束时
21、编制航次报告，提交轮机长审签上报。(8)保管电气设备的技术文件、图纸。轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 20 第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础6.6.冷藏专员冷藏专员(Reefer engineer)( (冷藏船上设置，其他货船不设冷藏船上设置，其他货船不设) )(1)在轮机长和大管轮领导下领导冷藏机工进行工作。(2)按照轮机长的指示，参加并组织领导冷藏机工或由大管轮派给的人员轮流值班和进行检修工作。(3)负责检查并按时记录冷藏库内的温度、湿度，使其经常处于规定的变化幅度之内；经常检查并保持冷藏库系和设备的完整可靠。(4)贯彻执行冷藏设
22、备的操作规程，防止泄漏，杜绝事故，延长使用寿命，保证冷冻物品的质量，不断研究改进管理办法，报经轮机长批准后执行。(5)保持冷藏机室、修理间、材料库、冷藏机及管系和有关设备的清洁。(6)制订预防检修计划，报经轮机长批准执行。(7)编制计划修理和航次修理的修理单，提交轮机长审批。(8)负责冷冻设备所需工具、备件、物料的申领、验收、统计和报销，监督物料和备件的合理使用。(9)负责管理冷藏日志，按时提交轮机长审签。(10)保管冷藏设备的有关技术文件。The end of section 1轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 21 一、热力状态参数第二节
23、 热工基础知识Section 2 Fundamental of engineering thermodynamics 第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础1.1.工质工质(Working medium): :用来将热能转化为机械能的各种用来将热能转化为机械能的各种流动介质流动介质。工质应具有良好的膨胀性、流动性。工质应具有良好的膨胀性、流动性。例：柴油机的工质是燃气，蒸汽轮机的工质是水蒸气。2.状态参数状态参数状态参数(Parameters of thermodynamics status)：在热力学中，用来描述系统宏观特性的物理量称为系统的热力状态参数，简称状态参数。轮机概论轮机概论Int
24、roduction to Marine Engineering 22 压力 (Pressure, P)温度 (Temperature, T)比容 (Specific volume, v)内能 (Internal energy, U) 粒子热运动的动能和势能的和。焓 (Enthalpy, H) 系统中能够做功的能量。熵 (Entropy, S) 物质微观热运动混乱程度的标志，热量转 ssssssssssssssssssss化为功的程度基本状态参数(可测) () 第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 23 (1)
25、压力 (Pressure, P)压力：压力：在工程热力学中，把工质垂直作用在单位容积壁面或分界面上的力称为压力。国际单位：国际单位：N/mN/m2 2(Pa)(Pa)工程单位：kgf/cm2, bar英制单位：psi(bf/in2)1kgf/cm2=0.981105Pa 1psi=0.69 104Pa帕斯卡巴工程气压标准气压磅力/英寸2毫米汞柱米水柱(Pa)(bar)(at)(atm)(psi)(Torr)N/m210N/m2kgf/cm2760mmHg1bf/in2mmHgmH2O110-51.0210-50.9910-51.4510-47.510-31.0210-4压力单位换算表第一章第一
26、章 轮机管理基础轮机管理基础轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 24 大气压力大气压力p pb b (Barometric, atmospheric pressure)：纬度45度平均海平面上常年大气压力的平均值为标准大气压(atm)。第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础绝对压力绝对压力p p(Absolute pressure)：工质作用在容器壁面上的实际压力。表压力表压力p pg g(Gauge pressure)：用压力表测得的数值， ssssssssssssssssssssssssssspg=p-pb。真空度真空度p pv v(Vac
27、uum)：用真空表测得的数值，pv=pb-p。1atm =760mmHg=101325Pa=0.101325MPa=1bar1atm =760mmHg=101325Pa=0.101325MPa=1bar轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 25 ppgapb大气压力0bpv p大气压力0pbpg= p-pbpv=pb-p第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 26 (2)温度(Temperature, T)温度温度：表示物质冷热程度的状态参数。温度的数值表示方法s
28、sssss叫做温标温标(Temperature scale) 。华氏温标华氏温标(Fahrenheit)：在标准大气压下，纯水冰点定为32度，沸点212度，两点间均分180等份，每份为1华氏度，记作1F，符号tF。摄氏温标摄氏温标(Celsius)：在标准大气压下，纯水冰点定为0度，沸点100度，两点间均分100等份，每份为1摄氏度，记作1C ，符号tC。开氏温标开氏温标(Kelvin)：摄氏零下273.15C为零度，每度的间隔与摄氏温标相同，记作1K ，符号TK。第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 27
29、冷却水、燃油、滑油柴油机排气数字显示3259CtFt)32(95FtCt15.273CtTK第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 28 (3)比容和密度比容比容(Specific volume)：1kg的物质所占的容积，m3/kg。mVv V-容积，m-质量密度密度(Density)：1m3的物质所具有的质量，kg/m3。Vmv11v，第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 29 (4)理想气体状态方程 (Ideal gas
30、state equation)RTpv R-气体常数 (Gas constant)空气、柴油机的燃气等，可按理想气体进行计算。第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础蒸汽、制冷剂蒸汽，不能当作理想气体。轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 30 1.热量热量热量 (Heat, Q)：系统和外界由于温度差而通过边界传递的sssssssssssssss能量。外界给系统加热，Q+；系统对外界 sssssssssssssss放热，Q-。1kJ=0.2388kcal=0.984BTU (British Thermal Unit) 1kcal:标准大气压，1k
31、g纯水,14.5C15.5C1BTU: 标准大气压，1b纯水,59.5C60.5C第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础二、热与功轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 31 2.2.功功(Work)：当封闭系统通过边界和外界之间发生相互作用时，如果外界的唯一效果是升起重物，则系统对外界作了功；反之，如果外界的唯一效果是降低重物，则外界对系统作了功。1kgf m=9.8Nm=9.8J功率功率(Power) ：单位时间内所做的功。1ps = 75kgf.m/s=0.735kW1ps = 75kgf.m/s=0.735kWps-工制马力，hp-英制马力
32、, 1ps=0.986hp 1ps=0.986hp 第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础重物3.功和热量的关系功可以完全地转化为热，热却只能部分地转化为功，而且只能通过工质的热膨胀来实现。轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 32 4.热效率(Thermal efficiency)热效率：效果与代价之比。内燃机工作原理内燃机工作原理1212111QQQQQQWW-机械功Q1-从高温热源吸收的热量Q2-传给低温热源的热量最理想循环、即热效率最高的循环是卡诺循环最理想循环、即热效率最高的循环是卡诺循环(Carnot cycle) 热效率永远小于热效
33、率永远小于100100。121211TTTTT卡诺T1-高温热源温度，T2-低温热源温度第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础Q1Q2轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 33 三、水蒸气与湿空气1.水蒸气的性质饱和温度饱和温度(Saturation temp.)：一定压力下水开始沸腾的温度称为该压力下的饱和温度。1atm, 100C;2atm, 200C。饱和饱和压力压力(Saturation pres.)：一定温度下压力达到某一定值时水开始沸腾的温度称为该温度下的饱和压力。过热蒸汽过热蒸汽(Superheated steam)：水在等压加热沸
34、腾汽化完毕后，再加热蒸汽，温度升高而压力不变，这样的蒸汽称过热蒸汽。第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础过热度过热度(Degree of superheat， t)：过热蒸汽的温度t与饱和温度ts之差,即t=t-ts。轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 34 2.湿空气湿空气湿空气(Wet air) ：含有水蒸气的空气。饱和空气饱和空气(Saturated air) ：空气中所含水蒸气量已经达到最大限量，称这时的空气为饱和空气。否则称为未饱和空气。相对湿度相对湿度(Relative humidity， ) ：一定温度下，1m3湿空气中所含水蒸
35、气量与1m3饱和空气中所含水蒸气量的百分比。干空气=0%，饱和空气=100%。( (绝对绝对) )湿度湿度(Absolute humidity) ：一定体积的空气中含有的水蒸气的质量，g/m3。露点露点(Dew point) ：未饱和湿空气在等压下冷却，相对湿度随温度下降而增大，当=100%时的温度。(结露)第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 35 四、传热的基本方式1.导热导热导热(Heat conduction)：不依赖于物体各部分的相对位移热量在物体内部进行的热量传递。/FtQQ-导热热流量, WF-
36、面积, m2-厚度, m-导热系数, W/(mC)第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础导热、对流换热、辐射换热。轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 36 2.对流换热对流换热对流换热(Convective heat exchange)：运动着的流体与固体表面接触时的换热过程成为对流换热。tFQ-放热系数，W/(m2C)t-温差，C3.辐射换热辐射换热辐射换热(Radiation heat exchange)：靠电磁波中的可见光线和红外线来传递热量。tFQ2辐辐-辐射放热系数，W/(m2C)F2-吸收辐射热的物体表面积，m2第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础穿透QD反射QR投射辐射能Qn吸收QA辐射能的吸收、辐射能的吸收、反射和透射反射和透射轮机概论轮机概论Introduction to Marine Engineering 37 4.传热过程传热过程传热过程 (Process of heat exchange)：导热、对流、辐射三种传热方式的复合过程。tFKQK-传热系数，W/(m2C)t-传热温差，CF-传热面积，m2The end of chapter 1第一章第一章 轮机管理基础轮机管理基础
