8240ZD／ZC型發(fā)電和船用柴油機

張雙成，劉艷朝，牟恕寬

（中國北車集團 （大連）柴油機有限公司 技術(shù)部，遼寧大連116022）

根據(jù)我公司銷售部門在船舶市場投標(biāo)中的反饋信息和產(chǎn)銷量分析，目前國內(nèi)能夠滿足功率等級為1 500～2 000kW的中速直列柴油機品種稀缺，市場需求旺盛?？紤]到原來機車用8240ZJ型柴油機結(jié)構(gòu)陳舊，功率低，為此，公司決定開發(fā)一種標(biāo)定功率為1 780kW的高強化直列8缸鑄鐵機體柴油機。型號為8240ZD／ZC，其中D為發(fā)電用，C為船舶用。

1 8240ZD／ZC型柴油機設(shè)計思想

8240ZD／ZC型柴油機是以40多年研發(fā)和生產(chǎn)歷史的240／275系列柴油機的成熟技術(shù)基礎(chǔ)之上，吸收技術(shù)先進和世界著名柴油機公司的相應(yīng)型號柴油機的優(yōu)點，并結(jié)合我公司在發(fā)電和船舶領(lǐng)域的運用經(jīng)驗，采用全新的理念和先進的設(shè)計分析方法開發(fā)研制的新型柴油機。該柴油機滿足《船用柴油機技術(shù)條件》等國家標(biāo)準(zhǔn)和《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》等中國船級社（CCS）的相關(guān)規(guī)范。

8240ZC／ZD型柴油機仍然是我公司240／275系列柴油機，在設(shè)計上盡可能的保證了零部件的通用互換性，同時進行了許多的改進和創(chuàng)新設(shè)計，使8240ZD／ZC型柴油機在安全性、可靠性、耐久性和運用特性等方面得到進一步提高。整體技術(shù)水平、科技含量又上了一個新臺階，代表了240／275系列柴油機的最新水平。

8240ZC／ZD型柴油機的市場主要定位在船用和陸用發(fā)電及調(diào)車機車上，并且盡可能兼顧內(nèi)河航運、沿海及漁輪船只的推進主機，以創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益和社會效益。

2 8240ZD／ZC型柴油機主要技術(shù)參數(shù)

3 8240ZD／ZC型柴油機總體結(jié)構(gòu)（圖1）

柴油機采用橫斷面為矩形的整體鑄鐵機體，下部鑄有的兩個翻邊作為柴油機的剛性支承；球墨鑄鐵或鍛鋼曲軸由主軸承螺栓和主軸承蓋吊掛在機體的下部；8個鉆孔冷卻帶減磨環(huán)的氣缸套直立排列在機體中心位置頂部；可選用4活塞環(huán)的鋼頂鋁裙活塞或鋼頂鐵裙活塞；全加工的鍛鋼G形連桿；單體鑄鐵、水冷式、4氣門的氣缸蓋用6個M36×2的氣缸螺栓連同氣缸套一起緊固在機體上；每氣缸一節(jié)的模塊化凸輪軸安裝在氣缸左側(cè)機體上側(cè)的隧道式凸輪軸腔內(nèi)，驅(qū)動各自的噴油泵、氣門驅(qū)動機構(gòu)等；壓裝在曲軸自由端軸段上曲軸齒輪和機體自由端齒輪腔內(nèi)的傳動齒輪組成傳動裝置，用以驅(qū)動凸輪軸；傳動裝置的外側(cè)是蓋斯林格簧片式機油扭振減振器；機體輸出端外側(cè)的曲軸輸出法蘭直接連接大慣量飛輪，其上安裝啟動和盤車用的齒圈；機體輸出端上部安裝有鋼板焊接結(jié)構(gòu)的增壓器支架，并起到飛輪防護的作用；1個INGERSOLL－RAND的ST999BP型空氣啟動馬達安裝在機體輸出端左側(cè)，啟動時空氣啟動馬達與啟動齒圈嚙合；偏心輪式盤車安裝在啟動支架上部。

圖1 8240ZD／ZC型柴油機總圖

機體自由端外側(cè)是泵傳動箱，將傳動齒輪系、曲軸減振器和泵傳動裝置密封在機體內(nèi)，它也提供了水泵、機油泵和燃油輸送泵的安裝；在機體左側(cè)的凸輪軸檢修孔上裝有蓋罩、曲軸箱觀察孔裝有阻燃式防爆蓋。

帶有轉(zhuǎn)速顯示、超速保護和傳動功能的調(diào)控傳動裝置設(shè)于機體自由端端面左上方，由凸輪軸驅(qū)動；WOODWARD的UG液壓式執(zhí)行器安裝在調(diào)控傳動裝置上方，根據(jù)柴油機的用途可選配723、2301D等電子控制器作為調(diào)速裝置。

VTC254P－13型（可選）增壓器位于機體的輸出端增壓器支架上，增壓器自帶進氣濾清消聲器，增壓器壓縮后的空氣，經(jīng)機體右側(cè)的KLQ83.3－00型管片式空冷器冷卻，再充入機體右側(cè)上部的增壓空氣穩(wěn)壓腔，然后進入各氣缸燃燒室。穩(wěn)壓腔上方安裝了定壓增壓排氣管，其后端與增壓器相連。

燃油由位于機體自由端上側(cè)雙聯(lián)燃油精濾器，進入輸送管路，到氣缸左側(cè)凸輪軸上端的8個機械式噴油泵，經(jīng)噴油泵后的高壓燃油由雙層高壓油管輸送給氣缸蓋中心的噴油器，雙層高壓油管加裝燃油泄漏報警管路，上述零部件共同組成燃油系統(tǒng)。

機油系統(tǒng)由安裝在機體底面的濕式油底殼、泵支承箱下側(cè)的機油泵，機體左側(cè)的溢流閥及相應(yīng)管路等組成，油底殼滿足海船的傾斜搖擺要求。

高溫水經(jīng)高溫水泵泵支承箱左側(cè)，經(jīng)機體左側(cè)中部的管道向氣缸套供冷卻水，冷卻氣缸套、氣缸蓋和增壓器后，再由各氣缸蓋的出水支管和增壓器出水管匯合到出水總管。低溫水泵安裝在泵支承箱右側(cè)，低溫水經(jīng)低溫水泵進入空冷器后流出。

由機帶微機、傳感器和儀表盤等組成了柴油機監(jiān)控系統(tǒng)，可以實時監(jiān)測轉(zhuǎn)速、燃油、機油、冷卻水、各氣缸排氣溫度、主軸承溫度等30多個重要運行參數(shù)，并進行報警、停機等相應(yīng)保護，符合中國船級社（CCS）規(guī)范要求的周期無人值班自動化船舶（AUT－O）的要求。

4 8240ZD／ZC型柴油機試制

2010年1月下旬，8240ZD／ZC型柴油機樣機組裝完成，見圖2。

圖2 8240ZD／ZC型柴油機樣機

5 8240ZD／ZC型柴油機臺架試驗

2010年2月初至3月初，8240ZD／ZC型柴油機樣機在公司的試驗臺位上進行了內(nèi)容詳盡的性能開發(fā)試驗：

（1）動態(tài)特性

轉(zhuǎn)速波動率；

突卸負載；

突加負載能力。

（2）不同轉(zhuǎn)速下的負荷特性

（3）不同供油量的速度特性

（4）其他參數(shù)測定

整機振動；

軸系扭振；

噪聲等。

（5）100h耐久試驗考核

標(biāo)定工況；

超負荷工況；

交變工況。

在試驗中借助試驗臺數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、AVL燃燒分析儀等試驗設(shè)備和儀器對柴油機在各工況的所有重要參數(shù)進行測量采集。經(jīng)過全面分析對比，8240ZD／ZC型柴油機各項性能參數(shù)均達到或優(yōu)于設(shè)計指標(biāo)。

6 8240ZD／ZC型柴油機船級認證

8240ZD／ZC型柴油機的一個重要用途就是作為船用主輔機，所以根據(jù)其市場定位，8240ZD／ZC型柴油機在設(shè)計、加工、組裝和試驗的全過程接受了中國船級社的檢驗（CCS），包括主要設(shè)計圖紙、計算的審批；零部件材料、加工和熱處理等的檢測；工作負荷點、應(yīng)急運行和功能性等試驗項目的型式試驗；NOx排放試驗。

8240ZD／ZC型柴油機各項結(jié)構(gòu)功能、性能參數(shù)滿足船舶標(biāo)準(zhǔn)和中國船級社《鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范》等相關(guān)規(guī)定。取得了型式證書和NOx排放證書。

7 8240ZD／ZC型柴油機小批量生產(chǎn)

8240ZD／ZC型柴油機的基礎(chǔ)是240／275系列柴油機的成熟技術(shù)，從而確保了8240ZD／ZC型柴油機成熟可靠，大量新技術(shù)的應(yīng)用則保證了柴油機的先進性，并且8240ZD／ZC型柴油機經(jīng)過全面的試驗和檢驗，所以，8240ZD／ZC型柴油機一經(jīng)驗證即開始市場推廣和小批量生產(chǎn)。

2010年11月4臺8240ZC型柴油機陸續(xù)完成組裝及出廠試驗，交付某打撈局作為多功能打撈支持船電力推進主機。

2011年初2臺8240ZC型柴油機交付用戶，用于全回轉(zhuǎn)拖輪的推進主機。

8 結(jié)束語

8240ZD／ZC型柴油機的動力性能、經(jīng)濟性等方面均達到了設(shè)計要求，是240／275系列柴油機的延伸和發(fā)展。取得了中國船級社型式證書和NOx排放證書，并且已經(jīng)小批量投放船用市場。隨著8240ZD／ZC型柴油機在各個市場的拓展，必將創(chuàng)造出明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。

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