船舶主机功率正常发挥的关键因素

为了确保船舶主机功率的正常发挥，我们需要了解和掌握船舶主机的目前的实际功率与正常功率之间的差值是多少，进而了解船舶主机目前的真实工作状况。

首先，我们需要测出船舶主机的P—V示功图。

P—V示功图的主要功能包括以下四个方面：

(1)计算柴油机的功率；

(2)量取最高爆炸压力；

(3)调整各缸负荷的均匀性；

(4)判断各缸燃烧情况以及计算缸内瞬时温度等。

其次，我们利用面积仪来对P—V示功图的面积进行测量，

其面积用F表示，单位mm²；

长度用 L表示，单位mm；

进而我们便可以获得P—V示功图的高度，

用H表示，则H=F/L，单位mm;

最后，我们假设弹簧比例为M，单位 mm／MPa，平均指示压力为Pi，则Pi = H/M，单位MPa。

进而可以用下式来表示单缸的指示压力：

公式（1）

在上述公式(1)当中，

P表示单缸的指示压力，单位MPa；

V表示气缸的工作容积，单位M³；

N表示表示柴油机的转速，单位 r／min；

m表示每转工作行程数。 

利用公式(1)计算出来的船舶主机功率仅仅是指示功率，因为不包括机械损失，所以利用公式(1)计算出来的数值(P)要大于船舶主机的有效功率 (即制动功率)。

一般情况下，某些基于二冲程低速增压柴油机的船舶在试航报告会给出机械效率，有些也不会给出，但是通常情况下，二冲程低速增压柴油机的机械效率一般是0.85~0.92。

轮机长测量出指示功率之后，需要利用指示功率和机械效率的乘积除以主机额定功率 ，进而获得船舶主体实际功率占额定功率的百分比，此百分比的获得不能够采用指示功率直接除以额定功率的方式。

如果船舶的主机没有示功器的传动机构，则建议利用以下方法来计算并获得船舶主机的功率：

第一，利用已知的公式和说明书上面给定的曲线或者相关公式算出船舶主机的功率；

第二，如果船舶上安装有扭矩仪，则在船舶主机运转的状态下我们可以利用操纵室的控 制台来观察主机尾轴的功率和扭矩以及主机转速，此时所显示的船舶主机的有效功率 (即制动功率)，其数值要小于 P—V示功图测量出来的结果。

如果只显示扭矩，可用下述公式计算主机 的有效功率(制动功率)：

公式（2）

在上述公式(2)当中，

Pe表示主机的效功率(制动功率)，单位kW；

Me表示船舶主机的输出扭矩，单位N·m； 

n表示船舶主机的转速，单位r／min。 

需要注意的是，由于受风、水流、船舶吃水、污底等情况的影响，船舶的阻力不断变化，所得出的数值不太准确，一般这样算 出的比实际值要小些。

柴油机是当前船舶的重要动力来源形式，是目前通用的船舶主机。

主机功率是否发挥正常影响船舶运行效率的重要因素。

除了先天设计缺陷导致的船舶主体功率无法正常发挥之外，船舶主机的维修保养质量 以及相关参数的调整均是影响其功率正常发挥的关键性因素。

了解并熟练掌握船舶主机(即柴油机)的限制特性是确保柴油机主机能够在安全可靠运行的前提之下发挥出其最大功率的必要条件 。

柴油机安装完毕之后，限定船舶主机负荷的因素主要有两个方面，

即机械负荷和热负荷。

两种负荷形式所代表的含义有较大的差别，具体而言： 

(1)机械负荷

船舶主机(即柴油机)的机械负荷的高低主要由主机爆炸压力的大小来衡量，详细来说就是，如果船舶主机的爆炸压力越大，则表示该主机的机械负荷越高，反之，如果船舶主机的爆炸压力越小，则表示该主机的机械负荷越低。

爆炸压力直接决定论柴油机燃烧室以及相 关部件所承受的冲击力，如果爆炸力过高 ，将会直接对燃烧室以及相关部件造成极 其巨大的冲击力，甚至产生机械性损伤。

综合工作经验和相关文献知识来看，导致柴油机爆炸压力过高的原因主要有以下两个方面：

首先，柴油机的单缸负荷较大或者整台柴油机负荷较大，针对此问题，需要对柴油机 的负荷进行降低处理，同时，认真检查柴油机各缸之间的负荷均匀性，如果负荷不均 ，则应该对各缸之间的负荷均匀性进行必要地调整，确保各缸之间的爆炸压力的差值小于等于4％；

其次，燃油喷油提前角过大，导致喷出之后的燃油过早燃烧，增加了柴油机的爆炸压力。

通常情况下，船舶主机的机械负荷超过允许范围的情况很少，尤其是对新装配的船舶而言，几乎不会发生机械负荷超出说明书所限定值的情况。

但是对于运行年龄较长的船舶主机而言，则必须要高度重视机械负荷问题。

因为老龄的船舶主机的运动部件由于长时间的磨损，它们之间的缝隙一般均比较大，特别是各道轴承已经出现了较为严重的磨损情况，一些诸如主轴颈、曲柄销以及十字头销等易磨损部件均出现了不同程度的椭圆度问题。

为了能够在确保柴油机主机能够在安全可靠运行的前提之下发挥出其最大功率，必须要对主机的机械负荷进行限制，将燃烧时的爆炸压力有效地控制在规定允许的范围之内。

(2)热负荷

最能够直接反应船舶主机热负荷高低的指标之一就是排烟温度，排烟温度过高是导致绝大多数船舶主机无法加速的重要原因之一 。

导致船舶主机热负荷多大(排烟温度过高)的主要原因包括以下几个方面：

第一，缸套、活塞环槽严重磨损导致的排烟温度过高。

缸套、活塞环槽严重磨损会降低活塞环与环槽之间以及缸套与活塞环之间气密性，气密性的下降直接降低了缸体的压缩压力，致使单缸做功能力也随之降低；

但是为保持船舶主机依然具有规定的转速 ，调速器必须要选择加大油门来增加燃油的喷油量，但是过多的喷油量会提高柴油机的燃烧不充分率，燃油燃烧不完全导致的燃 烧滞后会急速提升排烟的温度，最终导致排烟温度过高。

第二 ，燃油柴油机的喷油提前角过小导致的喷油滞后，会降低燃油在缸体内部的燃烧及时性，甚至出现后燃问题(在缸体内部燃油燃烧不充分的部分会在排除时继续燃烧 )，进而导致船舶主机的排烟温度过高。

第三，由于喷油嘴泄露或者燃油雾化效果不佳，会致使缸体内部的燃油燃烧不充分，最终导致排烟温度过高。

第四，透平增压器的增压效果不理想，过低的扫气压力会降低空气量，导致燃油燃烧不充分，同样也会出现排烟温度过高的问题 。

第五，空气冷却器的冷却效果不理想。

较差的空气冷却效果或者是环境温度的异常升高均会提高扫气温度，降低空气密度，最终影响空气量，导致燃油的燃烧效果不佳，使得排烟的温度过高。

通常情况下，扫气温度每提高1℃，则主机的排烟温度便会上升3-5℃。

综合以上分析我们知道，机械负荷和热负荷是影响船舶主机功率正常发挥的关键因素，为了保证船舶主机功率的正常发挥，我们应该根据每一个船舶的实际情况来分别采取针对性的解决方法。

END