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轮机概论前言本书主要根据航海类专业教学指导委员会制定的海洋船舶驾驶专业《轮机概论》课程教学计划规定的内容编写的。
全书共分七章，分别简要讲述了轮机管理及热工基本知识；船舶柴油机动力装置；船舶推进装置；船舶辅助设备；船舶甲板机械；船舶通用系统；船舶电器设备概述。
目前驾驶员在船上的职责范围在不断扩大，其知识结构也要进行相应调整，使其适应新的船舶管理模式。
在轮机方面，要求驾驶员能熟练操作的机械设备除甲板机械外，还包括主柴油机；救生艇机；压载泵；应急消防泵；减摇和侧推装置；甲板空压机和油船专用系统等。
本书简要介绍了以上各种设备的结构和工作原理，同时还介绍了设备的管理和使用方面的知识。
力求理论结合实际，使本书成为驾驶员必备的工具书。
本书还可作为航海院校其他与船舶有关的陆上专业的选修教材和参考书。
本书第一章由吴桂涛博士编写；第二章由朱峰轮机长编写；第三章由迟华方轮机长编写；第四章由边克勤轮机长编写；第六章由张兴彪轮机长编写；第五章和第七章由吴晓光轮机长编写；本书由吴晓光和吴桂涛主编。
编者2007年5月第1章轮机管理基础1.1 轮机概述1.2 热工基础知识第2章船舶柴油机动力装置2.1 柴油机工作原理2.2 柴油机基本结构和实例2.3 柴油机的工作系统2.4 柴油机的操纵系统2.5 柴油机的运转特性2.6 柴油机的主要工作指标2.7 柴油机运行管理（主要的维修工作；正常操作管理）第3章船舶推进装置3.1 船舶推进装置的传动方式3.2 轴系的组成3.3 螺旋桨及螺旋桨特性3.4 可调螺距螺旋桨第4章船舶辅助设备4.1 船用泵4.2 液压泵和液压马达4.3 船舶海水淡化装置4.4 船舶制冷与空调装置4.5 活塞式空气压缩机4.6 船舶辅锅炉第5章船舶甲板机械5.1 船舶起货机5.2 液压舵机5.3 液压锚机和系缆机船舶减摇鳍5.4 船舶减摇鳍5.5船舶侧推装置第6章船舶通用系统6.1 舱底水系统6.2 压载系统6.3 日用水系统6.4 油船专用系统第7章船舶电气概述7.1 船舶电力系统7.2 轴带发电机7.3 船舶电气安全管理第1章 轮机管理基础1.1 轮机概述随着国际贸易的发展和造船技术的不断提高，以及机电设备和装卸机械的日渐改进，当前世界海上运输船正向大型化、专业化和自动化的方向发展，对船员的素质要求也越来越高。
《轮机概论》课程教学大纲一、本课程的性质和目的《轮机概论》课程是航海技术、船舶电气工程技术专业学生必修的一门课程，也是根据STCW7公约马尼拉修正案获得高级船员适任证书的考试内容。
本课程是根据高等海运院校船舶驾驶专业的特点和需要而设置的，是船舶驾驶专业了解船舶的机舱和甲板机械设备的特点、操纵要点的主要途径，是船舶驾驶专业学生必备的知识。
本课程也做为其它有关专业学生了解轮机知识的一门选修课。
二、课程简介主要讲述热工基础知识、船舶柴油机动力装置的基本结构、工作原理及系统组成；船舶推进装置的传动方式以及各种航行条件下主机的工；船用泵和油马达的种类、工作原理，船舶甲板机械的种类及其工作原理；并介绍了船舶各主要系统以及船舶锅炉的结构及其工作原理，使学生对船舶轮机设备有一个基本认识。
三、课程教学内容第一章热工基础知识重点掌握工质状态参数的基本概念，理解能量的转换及效率。
第一节热力状态参数第二节热与功第三节水蒸气与湿空气第四节传热的基本方式第二章船舶柴油机动力装置重点掌握船舶柴油机的工作原理、基本结构、操纵系统，了解柴油机的类型、典型结构、工作系统、运转特性及运行管理。
第一节柴油机的基本结构第二节柴油机的工作原理第三节柴油机的换气与增压第四节柴油机的类型和典型结构第五节柴油机的工作系统第六节柴油机的操纵系统第七节柴油机的运转特性第八节柴油机的主要工作指标第九节柴油机的运行管理第三章船舶推进装置重点掌握船舶推进装置的传动方式、轴系的组成和机桨配合特性。
第一节船舶推进装置的传动方式第二节轴系的组成第三节各种航行条件下的主机工况第四章船用泵和油马达重点掌握各种船用泵和油马达的工作原理及特点第一节船用泵概述第二节容积式泵第三节叶轮式泵第四节油马达第五章船舶甲板机械重点掌握各种甲板机械的组成和工作特点。
第一节液压传动的基本知识第二节液压舵机第三节锚机和系缆机第四节船舶起货机第五节侧推装置第六节船舶减摇鳍第六章船舶系统重点掌握各种船舶系统的组成和特点。
第一章轮机管理基础1、压力：物理定义具有客观属性，是指垂直作用于流体或固体界面单位面积上的力；温度：（temperature）是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈比容：单位质量的物质所占有的容积称为比容，用符号"V"表示。
其数值是密度的倒数。
热量：指的是由于温差的存在而导致的能量转化过程中所转移的能量。
而该转化过程称为热交换或热传递。
热量的公制为焦耳功：物理学中，机械功是指力对距离的累积。
机械功通常简称为功。
与机械能相似的是，功也是标量，国际单位制单位为焦耳。
功率：是指物体在单位时间内所做的功,或单位时间内转移或转换的能量。
即功率是描述做功快慢的物理量。
饱和温度：（saturationtemperature）是指液体和蒸气处于动态平衡状态即饱和状态时所具有的温度ts。
饱和状态时，液体和蒸气的温度相等。
饱和空气：空气中容纳水汽的数量随气温变化，气温越高，可以容纳的水汽就越多。
在一定的温度下，当空气不能再容纳更多的水汽时，就成了饱和空气露点：对于含有一定量水汽的空气，在气压不变的情况下降低温度，使饱和水汽压降至与当时实际的水汽压相等时的温度，称为露点。
2、举例说明传热过程影响热传量的因素：传热温差，传热面积，Q=K*F*△t (F传热面积，K传热系数，△t传热温差)3、用图示法表示绝对压力，表压力，和真空压力之间的关系：4、轮机的含义(Marine engineering)含义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(Marine power plant)5、轮机由几部分组成：1、主推进装置2、辅助装置3、确保船舶生命力的设备4、确保船舶工作能力设备5、保证船上人员正常生活的设备6、能够有效环保的处理船舶产生的各种垃圾的系统第二章船舶柴油机动力装置1、简述四冲程和二冲程柴油机的工作原理，各有什么特点？进气、压缩、燃烧、膨胀、排气这五个过程为柴油机的一个基本工作循环四冲程柴油机是指柴油机的一个基本工作循环是由四个冲程完成，其工作原理为：（1）第一冲程--进气冲程：活塞从上止点下行，进气阀打开，排气阀关闭，新鲜空气进入气缸。
轮机概论柴油机的整体结构汽缸结构1．名词解释上止点——活塞在汽缸中运动的最上端位置，也就是活塞离曲轴中心线最远的位置。
下止点——活塞在汽缸中运动的最下端位置，也就是活塞离曲轴中心线最近的位置。
冲程——活塞从上止点运动到下止点或从下止点运动到上止点的直线距离。
2．叙述四冲程柴油机工作原理答：第一行程——进气行程。
活塞从上止点下行，进气阀被打开。
由于汽缸容积不断增大，缸内压力下降，依靠大气与缸内压差，新鲜空气经气阀被吸入汽缸。
第二行程——压缩行程。
活塞从下止点向上运动，自进气阀关闭开始压缩，一直到活塞到达上止点为止，缸内气体经压缩后压力增高到3~6MPa,温度升至600℃—700℃，且在压缩后期由喷油器喷入汽缸内的燃油与高温空气混合加热，并自行发火燃烧。
第三行程——燃烧和膨胀行程。
活塞在上止点附近由于燃烧，使缸内压力和温度急剧升高，压力约达5~8MPa，温度约为1400——1600℃或更高。
高温高压的燃气膨胀推动活塞下行做功。
由于汽缸容积增大，压力下降约为250—450KPa，气温约为600℃——700℃。
第四行程——排气行程。
在上一行程末气阀开启时，活塞尚在下行，废气靠汽缸内外差经排气阀排出，当活塞由下止点向上行时，废气被活塞推出汽缸，此时的排气过程是在略高于大气压力且压力基本不变的情况下进行的。
排气阀一直延迟到上止点后才关闭。
绪论轮机：船舶动力装置、自动化系统及轮船上一切机械设备的总和。
古老：2000多年历史船舶{ 重要便宜量大一、主动力装置1．主机；2. 主锅炉；3. 推进器；4. 传动装置主机：能够发出推进动力的主发动机的一种“俗称”。
类型：船舶柴油机；其次是汽轮机。
主锅炉：以汽轮机作为主机时，为汽轮机提供的高压过热蒸汽设备。
推进器：螺旋桨。
{ 固定螺距{ 非固定螺距（变距桨）二、辅动力装置1．电站2．发电机组：柴油机发电机组；辅汽轮发电机；轴带发电机。
3．配电盘4．船用泵海水水{ 淡水污水输送各种液体{油{ 润滑油燃油5．辅锅炉（柴油机船上）、造水6．甲板机械：舵机、起锅机、起货机、绞缆机、起艇机。
轮机概论前言本书主要根据航海类专业教学指导委员会制定的海洋船舶驾驶专业《轮机概论》课程教学计划规定的内容编写的。
全书共分七章，分别简要讲述了轮机管理及热工基本知识；船舶柴油机动力装置；船舶推进装置；船舶辅助设备；船舶甲板机械；船舶通用系统；船舶电器设备概述。
目前驾驶员在船上的职责范围在不断扩大，其知识结构也要进行相应调整，使其适应新的船舶管理模式。
在轮机方面，要求驾驶员能熟练操作的机械设备除甲板机械外，还包括主柴油机；救生艇机；压载泵；应急消防泵；减摇和侧推装置；甲板空压机和油船专用系统等。
本书简要介绍了以上各种设备的结构和工作原理，同时还介绍了设备的管理和使用方面的知识。
力求理论结合实际，使本书成为驾驶员必备的工具书。
本书还可作为航海院校其他与船舶有关的陆上专业的选修教材和参考书。
本书第一章由吴桂涛博士编写；第二章由朱峰轮机长编写；第三章由迟华方轮机长编写；第四章由边克勤轮机长编写；第六章由张兴彪轮机长编写；第五章和第七章由吴晓光轮机长编写；本书由吴晓光和吴桂涛主编。
编者2007年5月第1章轮机管理基础1.1 轮机概述1.2 热工基础知识第2章船舶柴油机动力装置2.1 柴油机工作原理2.2 柴油机基本结构和实例2.3 柴油机的工作系统2.4 柴油机的操纵系统2.5 柴油机的运转特性2.6 柴油机的主要工作指标2.7 柴油机运行管理（主要的维修工作；正常操作管理）第3章船舶推进装置3.1 船舶推进装置的传动方式3.2 轴系的组成3.3 螺旋桨及螺旋桨特性3.4 可调螺距螺旋桨第4章船舶辅助设备4.1 船用泵4.2 液压泵和液压马达4.3 船舶海水淡化装置4.4 船舶制冷与空调装置4.5 活塞式空气压缩机4.6 船舶辅锅炉第5章船舶甲板机械5.1 船舶起货机5.2 液压舵机5.3 液压锚机和系缆机船舶减摇鳍5.4 船舶减摇鳍5.5船舶侧推装置第6章船舶通用系统6.1 舱底水系统6.2 压载系统6.3 日用水系统6.4 油船专用系统第7章船舶电气概述7.1 船舶电力系统7.2 轴带发电机7.3 船舶电气安全管理第1章 轮机管理基础1.1 轮机概述随着国际贸易的发展和造船技术的不断提高，以及机电设备和装卸机械的日渐改进，当前世界海上运输船正向大型化、专业化和自动化的方向发展，对船员的素质要求也越来越高。
做为一名船舶驾驶人员和未来的船长，只有充分认识了管理对象即船舶，才能更好的操纵和管理船舶。
而轮机是船舶的动力核心，有必要对其有一个全面的了解。
1.1.1 轮机的涵义船舶动力在其发展史上，经历了以人力和风力等自然力作为推进手段的漫长岁月，直到1807年“ 克赖盟特 ”号这艘以蒸汽机作为推进动力机械的船舶的建成，才开始了船舶以机械作为推进动力的新纪元。
那时的蒸汽船的推进装置，是由蒸汽机带动一个桨轮推进装置，这种推进器的大部分露在水面，人们称之为“ 明轮 ” ，而把装有明轮的船称之为 “ 轮船 ”，把产生蒸汽的锅炉和驱动明轮转动的蒸汽机等成套设备称为“ 轮机 ” ，所以当时的“ 轮机”仅是推进设备的总称。
然而，随着科学技术的进步以及船舶在功能上向着多样化、专业化和完善化的方向发展，增设和完善了各种系统，如船舶电站、起货机械、冷藏和空调装置、淡水系统、压载和消防系统等，扩大了“ 轮机 ”一词所包含的范围，丰富了“ 轮机 ”的内容。
简而言之，轮机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，二者的意义是一样的。
图1-1 机舱位置示意图 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图1-2 机舱纵剖面和底层布置图机舱是船舶的心脏（图1-1；图1-2示出了机舱在全船的位置和机舱纵剖面图）。
轮机技术管理是在船公司机务部门指导下由船上轮机部具体负责。
因为船舶航行条件的多变性、发生事故后果的严重性、船舶动力装置的复杂性，对船舶动力装置的管理要求极高，所以要求从事船舶动力装置的管理人员，必须有高度的责任心、独立发现问题和解决问题的能力。
1.1.2 轮机的组成一艘现代化船舶实际上已成了一个现代化工业技术成就的集合，是一座可以在水上移动的“现代化城市”。
这座“水上现代化城市”能够自如地在水上航行，有着顽强的生命力，抵御各种复杂多变的外部环境和自身可能产生的危险，适合人员居住和生活，能完成各种特定的作业。
而轮机正是产生机械能、热能、电能和其他形式的能以满足船舶这座“水上现代化城市”需要的能源中心或动力场。
根据系统科学的观点，轮机是一个动力机械类性质的系统工程，不能把轮机理解成在机舱中或甲板上机械设备的简单组合。
轮机工程是为满足船舶的各种功能，把各种设备或部件结合进各种系统的系统工程。
由此，根据组成船舶轮机的各种系统、机械和设备所起作用的不同，可以将其分为以下几个部分：1．主推进装置—推动船舶航行的系统。
包括主机及附属系统、传动设备、轴系和推进器。
主机发出动力，通过传动设备及轴系驱动推进器产生推力，使船舶克服阻力以某一航速航行。
2．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。
包括供全船使用的船舶电站、辅锅炉、液压泵站和压缩空气系统等。
3．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。
包括舱底水系统、监视及灭火系统等。
当船舶货舱或机舱进水或发生火灾时，及时发现并消灭险情，以保证船舶安全。
4．确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，这些设备能满足船舶正常的靠离港、装卸货物以及其它用途。
5．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。
这些系统及设备能为船上人员提供舒适的生活条件和工作环境。
6．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。
这些系统及设备能有效地处理船舶生活场所及工作场所所产生的各种污染物，保证船舶不会对大气及海洋产生污染。
船舶轮机的组成情况大体如上所述，但不能一概而论。
随着船舶的大小、种类、用途、航线等情况不同将会有所变化。
如油轮就没有起货装置，而必须有货油泵和惰性气体系统；经常靠离码头的船舶往往设有侧推器；大型客轮通常设有减摇装置；工程船根据任务不同就更具特色。
1.1.3 船舶动力装置的分类按照惯例，通常把推进船舶的机械称为“主机”，相应地把其他的一些机械设备定义为“辅机”。
船舶主机无论从重要程度还是制造成本来看，都处于最显著的地位，因此船舶动力装置一般按主机的型式进行分类：1．蒸汽动力装置：利用锅炉所产生的蒸汽来工作的机器叫蒸汽机。
蒸汽机分为往复式蒸汽机和回转式蒸汽机两种。
往复式蒸汽机最早应用于海船，后来由于其它发动机的挑战，因其经济性差、体积和重量大而被取代。
汽轮机自装船使用以来，由于受柴油机的挑战，一直发展比较慢，目前只有少数的大型油轮或化学品船及军用船舶采用汽轮机作为主推进装置。
2．柴油机动力装置利用燃料直接在机器内部燃烧所产生的燃气来工作的机器叫内燃机。
根据所用燃料（如汽油、柴油等）的不同，内燃机分为汽油机、柴油机等。
采用柴油机作为主机的动力装置称为柴油机动力装置。
柴油机经济性好，安全可靠，目前绝大多数商用船舶采用这种动力装置。
3．燃气轮机动力装置利用燃料燃烧所产生的燃气推动叶轮回转的机器称为燃气轮机。
采用燃气轮机作为主机的动力装置称为燃气轮机动力装置。
这种动力装置由于经济性差、低负荷运转性能差等原因，只在少数商船上得以应用，但在军用舰艇上应用较广。
4．联合动力装置为满足军用舰艇的需要，将上述三种动力装置联合加以采用，作为船舶的推进装置称为联合动力装置。
联合动力装置的型式有蒸燃联合，柴燃联合，燃燃联合等。
这几种联合动力装置在商船上应用极少。
此外还有另外一种联合动力装置型式—电力推进装置，这种装置是船舶柴油机驱动发电机，将产生的电力提供给船舶电站，由船舶电网供电给带动螺旋桨的电动机。
电力推进主要应用在舰艇上，但由于其噪音小、机动性好等因素，在大型游轮等商用船舶上也获得了应用，并且应用前景广阔。
目前，一种吊舱式推进装置（podded propulsion）已在大型旅游船舶上取得了惊人的霸权地位。
5．核动力装置这类装置利用原子反应堆所发出的热来产生蒸汽，供给汽轮机工作。
若按主机类型分，它也应属于汽轮机动力装置。
但为了突出它是采用原子反应堆的装置，所以称之为原子能动力装置。
这种动力装置造价高，操纵、管理、检查系统复杂，因此在商船上应用甚少，主要用于军用舰艇上。
6．特种动力装置特种动力装置是指在特种用途船舶上应用或正在研究发展的动力装置，如高速船上的喷水推进装置，正在研究的燃料电池推进装置等等。
1.1.4 对船舶动力装置的要求各种船舶动力装置虽存在着类型、传动方式及航区等条件的不同，但对一些基本性能却有着共同的要求。
1. 可靠性：可靠性对船舶动力装置来说具有特别重要的意义。
船舶航行中，可能长期离开陆地，若影响航行的重要部件发生故障，在复杂航行环境和严峻的气象条件下，有可能导致海损和严重的海洋污染。
可靠性不足还会降低营运效益。
2．经济性：船舶在营运中，动力装置的运行及维护费用占船舶总费用的比例很大，现在已超过50％，为提高船舶的营运效益，使船东能获得最大的经济效益，必须尽量提高动力装置的经济性。
3．机动性：船舶机动性指的是改变船舶运动状态的灵敏性，它是船舶安全航行的重要保证。
船舶启航、变速、倒航和回转性能是船舶机动性的主要体现。
4．重量和尺度：动力装置的重量和尺度直接影响船舶载货量和货舱容积，因此为了提高船舶的经济效益，应力求减少动力装置的重量和尺度。
5．续航力：续航力是指船舶不需要补充任何物资（燃油、滑油、淡水等）所能航行的最大距离或最长时间。
它是根据船舶的用途和航区确定的。
为了满足船舶续航力的要求，船上必须设有足够大小的油、水舱柜。
除了以上要求外，还要求动力装置便于维护管理，有一定的自动化程度，振动轻、噪音小，同时必须能满足造国家和国际相关海事机构制定的规则和规范。
1.1.5 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随着造船工业的发展，船舶机舱的自动化程度越来越高，为了表示船舶机舱的自动化程度，中国船级社(CCS)给不同自动化等级的机舱设立了附加标志：AUT-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；MCC—机舱集中控制室（站）有人值班对机电设备进行监控；BRC—推进装置由驾驶室控制站遥控，机器处所有人值班。
应当需要强调的是，所有具有自动化等级附加标志的入级船舶的安全性，应与机电设备有人直接看管的船舶相同。
