石油钻井柴油机教案文档格式.docx

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1、曲柄连杆机构：

热能-机械能

2、配气机构与进排气系统：

定时地排出废气，吸入新鲜空气，提供燃料燃烧所需的充足氧气

3、燃料供给系统：

定时定量地向气缸内供应一定压力的柴油，满足燃烧过程的需要。

4、润滑系统：

将机油送到柴油机运动部件的摩擦表面，以

减少运动动部件的磨损和摩擦阻力。

5、冷却系统：

利用冷却介质（水或空气），将受热无零件所吸收的热量及时传送出去，以保证柴油机各零件在高温环境中

正常工作

6、启动系统：

借助外部能源（如压缩空气、电力）带动柴油机转动，使柴油机实现第一次着火。

7、机体组件：

构成柴油机骨架，支承所有运动件和辅助系统。

小结

1、内燃机和柴油机的概念

原子能发动机

J电力发动机

2、内燃机的分类方式

3、构成柴油机的两大机构、五大系统

1.2柴油机的工作原理

-、钻井工作对柴油机的要求

1、具有足够的功率；

在1103〜2942KW之间

2、具有良好的超载性能；

3、具有较宽的调速范围；

4、要求经济、可靠、耐用、维修方便、操作简单等

二、柴油机的工作原理和工作过程

1、基本工作原理

使柴油在汽缸内燃烧，将燃料的化学能转变为热能，并利用燃气为介质，再将热能转变为机械能。

2、工作过程：

进气t压缩t燃烧膨胀（工作过程）t排气过程

三、柴油机常用名词术语

1、上止点（上死点）

2、下止点（下死点）

3、冲程（行程）：

S=2rr—曲柄半径

4、缸径：

指汽缸的直径

5、汽缸工作容积（活塞排量）：

Vh=n/4D2SX10

6、燃烧室容积：

Vc

7、汽缸总容积：

Va=Vh+Vc

8、压缩比：

&

=Va/Vc,

柴油机：

&

=12〜22;

汽油机：

=5〜9

上止点

行程

下止点

燃烧室容积

汽缸总容积

汽缸工作容积9、压缩室高度（余隙高度或上量）：

活塞位于上止点时，活塞顶平面与汽缸盖底平面之间的距离。

10、最大爆发压力：

燃料燃烧时产生的气体压力的最大值

11、平均有效压力：

假定一个在整个活塞行程内大小不变的压力作用在活塞

上，使活塞在一个行程内所做的功与整个工作循环所做的有效功相等。

这个假定的压力就叫平均有效压力。

12、活塞平均速度：

活塞速度的平均值。

13、强化指标：

活塞平均速度与平均有效压力的乘积。

四、单缸四冲程柴油机工作原理四冲程柴油机：

指每完成一个工作循环（即完成进气、压缩、工作、排气四个过程）活塞要连续运行四个冲程（曲轴转两圈）的柴油机。

第一冲程：

进气冲程。

活塞由上止点T下止点第二冲程：

压缩冲程。

活塞由下止点T上止点第三冲程：

工作冲程（燃烧膨胀冲程）活塞由上止点T下止点

第四冲程：

排气冲程。

活塞由下止点T上止点提问：

（1）怎样实现柴油机的连续工作循环呢？

（2）二冲程柴油机完成一个工作循环，曲轴转几圈？

实际中：

进、排气门早开，晚关

五、多缸柴油机的工作

1、多缸柴油机：

指由若干个（2个以上）相同的单缸排在一个机体上共用一根曲轴输出动力的柴油机。

常用：

四缸、六缸、八缸及十二缸四冲程柴油机。

（1）直列式柴油机

（2）V型柴油机

常用柴油机气缸编号:

功率输出端

2、多缸柴油机工作顺序（点火顺序）

指各缸工作冲程（燃烧膨胀冲程）发生的顺序。

点火间隔角：

$=720°

/i;

式中i—气缸数

（1）4125型柴油机：

点火顺序为：

$=720°

/4=180°

1-3-4-2或

1-2-4-3

（2）

6135型柴油机：

$

=720°

/6=120°

1-5-3-6-2-4或1-4-2-6-5.

（3）

Z12V190B柴油机：

/12=60°

1-8-5-10-3-7-6-11-2-9-4-12

各缸工作情况：

表1-1

1.3柴油机的主要性能指标及

型号编制规则

一、主要性能指标

1、功率：

单位时间内所作的功，用？

°

N?

土表示。

指示功率：

Ni

有效功率：

Ne,柴油机从曲轴上向外输出的净功率

（1）15分钟功率

（2）1小时功率

（3）12小时功率（额定功率）

（4）持续功率（持久功率）

2、有效燃油消耗率（ge）

指单位有效功率在单位时间内所消耗的燃油量。

ge=Gr/Nex103g/（kw.h）

式中：

Gr—柴油机每小时的燃油消耗率，公斤/小时

3、有效扭矩（Me）

指柴油机飞轮端对外输出的扭矩，单位为N•m

4、有效热效率（ne）:

ne=0.3〜0.45之间。

5、机械效率（nm）:

nm=Ne/Ni

二、内燃机名称和型号编制规则

1、内燃机的名称

按所采用的燃料来命名。

如柴油机、汽油机、天燃气机、煤气机、沼气机、双燃料发动机等。

2、内燃机型号

由数字和汉语拼音字母及GB1883中关于气缸布置所规定

的象形字符号组成。

包括气缸数、机型系列、变型符号及用途和结构特点等内容组成。

GB725-91规定主要内容如下：

首部+中部+后部+尾部

例：

（1）6135Z柴油机

匸一增压

1气缸直径135mm

六缸四冲程

（3）Z8V190MD-1柴油机

表示转速为1200r/min、沙漠地区发电机组用、八缸四冲程

V型、缸径190mm的增压柴油机

总结

1、内燃机和柴油机的概念

2、柴油机的基本名词术语（上、下止点，冲程和压缩比）

3、单缸四冲程柴油机的工作原理和过程

4、多缸柴油机的点火顺序和发火间隔角

5、柴油机的型号含义：

4135、6135、PZ12V190B

6、组成PZ12V190B型柴油机的机构、系统及作用

2.3配气机构与进排气系统

一、配气机构

1、功用

按照柴油机各缸工作顺序，定时地打开和关闭进、排气门，以保证吸足新鲜空气，并把燃烧后的废气排出。

2、组成及原理

由凸轮轴、挺柱、推杆、气门摇臂、气门组件等组成。

气门弹簧

气门导管

凸轮轴

气门

3、Z12V190B型柴油机配气机构（顶置式）

（1）气门组件

1气门：

控制进、排气道的开启和关闭。

分进、排气门使用中进、排气门不能互换，其中进气门杆顶部加工有一

细环形槽以区别。

2气门导管：

控制气门运动，保证气门落座准确

3气门弹簧及锁紧装置

保证气门驱动机构不因运动件的质量灌性力使各构件在接触处分离；

气门关闭时保持气门与气门座之间严密密封。

图2-30

（2）气门驱动机构

1凸轮轴：

通过传动件准确地按一定时间控制气门的开启

与关闭，保证按一定规律进行换气。

2挺柱：

将凸轮的推力通过推杆和摇臂传到气门。

结构：

平面、滚子、摇臂滚子。

3推杆：

中空细长杆，一端球头、一端球状凹坑

4摇臂：

长臂、短臂。

二、配气相位与气门间隙

1、配气相位用曲轴转角来表示进、排气门的开闭时刻和持续时间称配气相位。

2、气门间隙：

一般指气门杆顶端与摇臂之间的间隙。

用c

表示。

气门间隙不宜过大或过小。

一般c=0.25〜0.45。

排气门间隙略比进气门大些

Z12V190B柴油机：

进气门：

c1=0.43mm，排气门：

c1=0.48mm

（1）配气机构的组成及功用Z12V190B柴油机配气机构：

顶置式，四气门：

两进两排

（2）Z12V190B柴油机进、排气门的区别方法

进、排气门不能互换

（3）Z12V190B柴油机的气门间隙及测量

0.43mm，排气门：

0.48mm

（4）配气相位：

进、排气门要早开晚闭

三、齿轮系与进排气系统

1、齿轮系（柴油机的传动系统）

（1）功用：

将曲轴的运动传到各辅助系统（如凸轮轴、

喷油泵、机油泵、水泵等）带动他们运转

（2）组成：

图2-38.（胶片）

2、进气系统

把新鲜空气经过滤清净化后，送入气缸内，

以满足柴油机工作所需的空气。

由空气滤清器、进气菅及气缸盖中的进气道

等零部件组成。

Z12V190B柴油机进气系统（增压、中冷形式）：

（1）空气滤清器（复合式）

图2-40

（2）防爆装置：

当柴油机发生机械故障或在工作环境中出现可燃气体时，能够迅速切断柴油机进气通路，使柴油机紧急停车。

图2-41

3、排气系统

功用：

排出柴油机燃烧后的废气，降低噪音，增加安全性组成：

包括气缸盖中的排气道、排气管和消音灭火器等组成

I11I

气缸气缸

2.4燃料供给系统

」、燃料供给系统的作用、组成

1、作用：

根据柴油机的工况要求，定时、定量、定压的将柴油喷入燃烧室内，并使其雾化且与空气充分混合，以实现燃烧、做功过程；

同时，通过系统内的喷油泵及调速器的作用，以控制柴油机在给定工况下稳定运行。

2、组成：

由燃油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵、喷

油调速器和燃油输送管系等组成。

3、Z12V190B柴油机燃油路线：

二、Z12190B柴油机燃料供给系统零部件

1、低压油路部件

1油箱：

贮存燃油，容量为柴油机能工作8〜10小时

2输油泵：

保证连续向喷油泵供燃油。

摆线转子输油泵

3柴油滤清器：

清除柴油中的杂质，保证燃料供给系统正常

工作。

2、高压油路部件

1高压油泵（喷油泵）：

柴油机的心脏，常用柱塞式喷油泵

2调速器：

机械式、气动式、液压式。

常用机械式。

3喷油器：

将燃油雾化成较细的油滴以利着火燃烧，同时使

喷柱的形状同燃烧室形状适当配合。

Z12V190B型柴油机润滑系统

一、润滑系统的作用

向柴油机各摩擦表面提供充足的机油，以减小磨损，保证

其正常工作。

同时还具有散热、清洁、密封和防腐蚀作用

二、润滑方式飞濺润滑、压力润滑、复合润滑、滴油润滑四种方式。

复合润滑：

飞濺润滑+压力润滑

三、润滑系统主要部件

1、预供油泵：

在柴油机启动前，将机油压送到各摩擦表面。

以保证柴油机在启动过程中各摩擦表面具有必要的润滑。

手动油泵、气动油泵两种

2、机油泵：

提高机油压力，将机油强制地输送到各摩表面以保证各摩擦表面的润滑。

齿轮式机油泵

3、机油滤清器

（1）功用：

（2）结构：

清除机油中的杂质，保粗滤器：

与主油道串连证机油具有良好的使用精滤器：

与主油道并连

性能。

4、单向调压阀防止预供油时机油沿机油泵出油口通路回流到油底内。

限制润滑系统的最高油压，防止润滑系统产生过高的压力，以免造成有关零部件的损坏及润滑系统密封处发生漏油现象，

5、油底壳封闭曲轴箱、防止脏物进入柴油机内部，收集和储存机油。

干式—只收集机油用,湿式—可收集和储存机油190系列柴油机采用湿式油底壳、整体焊接结构。

6、油压低自动停车装置防止工作过程中因机油压力过低，使润滑条件恶化，造成柴油机重大事故。

图2-75

Z12V190B柴油机的冷却系统

一、冷却系统的作用

用水对柴油机进行冷却，使柴油机处于正常的工作温度范

围。

190系列柴油机采用强制、水冷却方式。

二、主要零部件及功用

包括：

水泵、风扇、机油冷却器、节温装置、冷却管系、空气中间冷却器等。

三、冷却系统的组成

1、高温循环系统：

用来冷却气缸套、气缸盖等高温件。

冷却水温较高。

2、低温冷却系统：

用来冷却空气、机油。

冷却水温较低,传热少。

Z12V190B柴油机启动系统

一、启动系统的功用

借助外部能源，实现柴油机由静止到工作状态的转换。

即实

现柴油机的启动过程。

启动的条件：

一定的外力必要的启动转速

二、启动方式：

人力启动、电动启动、压缩空气启动、辅助发动机启动（即小汽油机启动）

Z12V190B柴油机采用气马达启动和电动机启动。

Z12V190B柴油机增压系统

一、增压系统的功用

在汽缸容积不变的情况下，通过提高进气压力增加充入汽

缸内的空气量，加之喷入相应多的燃油达到增加柴油机输出功率的目的。

二、增压器的各类

①机械增压式②废气增压式③复合增压式

三、Z12V190B柴油机增压器

1、废气涡轮增压器的组成及工作原理由相连在一起的压气机和涡轮机两大部分组成。

（1）离心式压气机工作原理：

图2-91

（2）涡轮机工作原理：

图2-92

2、废气涡轮增压器结构：

图2-93

增压器

水箱

Z12V190B柴油机高温循环冷却系统

中冷器

Z12V190B柴油机低温循环系统