我国船用低速大功率柴油机曲轴制造技术的发展
船舶柴油机技术发展现状与趋势探索
内燃机与配件0引言船舶用柴油发动机是船舶承载最重要的动力源。
伴随着新的排放规定的实施和石油资源的削减。
作为船舶最大的排放能源消耗机器，为了满足节能削减排放的需要，技术开发和新能源的开发利用对策是必需的。
船舶用柴油发动机核心关键部件的研发技术、高品质燃料技术、高效废气净化技术、可再生能源技术的应用等，可为满足海洋运输的高效、节能和减排的需要作出巨大贡献。
1国内船舶柴油机技术分析①工业基础经过多年的努力，我国船用柴油机的开发从无到有，迄今已取得了丰硕的成果，除此之外国家还建立了船用柴油机研究机构和相应企业。
最近几年，大多数已被列为国家高新技术项目，所以，我国柴油机的生产及自主研发、制造水平得到了的大大提高[1]。
②在引进新的技术和改革开放之前，我国引进了多种船用柴油机，通过引进外国先进技术，培养高水平技术人才，目前，已经取得一些科研成就，同时也具备了和世界发达国家竞争力的能力，如今与国外的先进技术相比，我国与发达国家之间船用柴油机的制造技术差距越来越小。
2船舶柴油机技术的发展现状船舶用柴油发动机是船舶用辅助装置的核心，是中国造船产业可持续健康发展不可缺少的组成部分。
近年来，随着世界造船中心向亚洲转移，中国船舶用柴油发动机产业迅速发展。
通过引进国外先进技术，形成了中高速船舶用柴油发动机可设计、制造、开发的产品群，部分产品达到国际先进水平。
甚至为中国船舶用柴油发动机产业的发展奠定了坚实的基础。
但是，中国的船舶用柴油机的开发，现在的综合开发的条件无法满足，产品设计、研究开发、生产技术等领域，国内的柴油机制造企业与国际先进企业之间的差距还有很大。
目前，国内柴油机在中国造船业的匹配率还不到40%，远远落后于与制造业相关的其他产业。
船舶用柴油发动机已经成为影响中国造船行业进一步发展的瓶颈。
在国际上，欧洲造船业中低速船舶用柴油发动机依然被发达国家垄断，manb&w 、WNS 等知名企业的市场份额超过70%[2]。
大功率低速船用半组合式曲轴曲拐零件加工技术研究及创新
2013～066(2)上海电J O U R N A I，O F S H A N G H A I 二’。
===二文章编号：1674～540X(2013)02—33—05专擞术E I。
EC T R I C T EC H N()I。
()G Y大功率低速船用≯心}l合式曲轴曲拐零件加I_技术研究及创新宗亮亮1，周焕军1●郭井宽2(1．上海船用曲轴有限公司，上海20l308；2．上海电气股份集团有限公司中央研究院，上海200070)33摘要：为了提高国产曲轴加工的效率和质量，研究了曲拐零件加工中的R凹槽以及曲拐上下面平行度、精准的冲程长度等加工关键点，对原有加工刀具和方案进行了改进创新。
改进后的道具和加工方案显著提高了曲拐加工质量、加工效率，对提高国产类似产品的市场竞争力具有重要的意义。
关键词：船用曲轴；曲拐零件；加工技术；加工效率中图分类号：U664．121．1文献标识码：AR e s ear c h and I nnovat i on of H i gh--pow er L ow-spee dS e m i—m odul ar M ar i ne C r ank T hr ow Pr oc es s i ngZ O N G Li a ngl i a n91，Z H O U H uanj unl，G U O‘，i ng’kuan2(1．Shanghai M ar i ne C r a nks haf t C o．，I xd．，Shanghai201308，C hi na；2．Sha ngha i El ect ri c G r oup C o．，L t d．，C ent r al A cadem e，Shanghai200070，C hi na)A bst r a ct：I n or der t o i m pr ove t he ef f i ci ency and qual i t y of dom e s t i c cr ankshaf t m achi ni ng i n t he cr ank pr oc es si ng，m ac hi ni ng key poi n t s w e r e st udi ed s uch ast he R gr oove pa r t s，uppe r and l ow er par a l l el i sm ac cur ac y of c r a nk。
船用柴油机的现状及发展趋势
船用柴油机的现状及发展趋势船用柴油机被誉为船舶的动力“心脏”，可分为低速、中速、高速柴油机。
目前，MAN和Wärtsilä(瓦锡兰)是全球船用柴油机两大品牌，其中MAN是船用低速机龙头，瓦锡兰是船用中速机龙头。
1 低速柴油机工作原理：通过活塞的两个冲程完成一个工作循环的柴油机称为二冲程柴油机，油机完成一个工作循环曲轴只转一圈，与四冲程柴油机相比，它提高了作功能力，在具体结构及工作原理方面也存在较大差异。
低速柴油机由于性能优良、可靠性好、使用维护方便、能燃用劣质燃油等优点，已成为大型油船、大型干散货船、大型集装箱船的主要动力。
最新型低速柴油机在许多方面趋于一致。
即结构方面，采用非冷却式喷油器、可变喷油定时油泵、长尺寸连杆、液压驱动式排气门、单气门直流扫气、定压增压、高效涡轮增压器；性能方面，平均有效压力不断提高，增加活塞平均速度，改进零部件结构，增加强度，保持原有的低燃油消耗水平，使单缸功率不断增大，使用寿命延长。
电子液压控制系统取代传统的机械式的凸轮驱动机构，简化柴油机设计，降低成本，优化运行控制。
近年来，其爆发压力从8 MPa上升到16 MPa，燃油消耗率从208g/(kw·h)降至155g/(kw·h)左右。
目前世界船用低速柴油机市场仍被MAN B&W、Wartsila-New Sulzer和日本三菱重工三大公司垄断，以生产总功率来说，分别约占57％、33％和10％。
MAN B&W公司通过提高气缸平均有效压力和活塞平均速度来提高单缸功率。
为使MC系列柴油机的NOx排放量降低，采用提高压缩比和可导致平稳燃烧的喷射系统等措施。
为了在减少NOx排放时不影响燃油消耗率，在设计时应考虑采用增加喷射压力、压缩比、燃烧压力、增压器效率等措施。
MAN B&W 6L60MC型柴油机是世界上第一台正式投入使用的“智能化”主机，其燃油喷射和排气阀控制均通过电子计算机完成，达到了低油耗、NOx低排放的目标。
我国船用大功率柴油机产业现状及发展趋势分析
瓦锡 兰
１ ３ １ ５
曼恩
８５ ８１
三菱
２ ４
瓦锡兰
３ ４ ３ ７
曼恩
２７ ２ ４
卡特彼勒
２５ ２ ０
其他
１ ５ １ ８
２０ ０ ９年
２１ ０ ０年
２ １正 ０１
ｌ ２
１ ３
２２
８ ５
８ ４
７６
３
３
ｌ
３ ２
船 舶推 进 动力装 置 和船舶 电站 ，在船 舶 总成本 中各
１ 产 业 发 展 现 状
１ １ 产 业 区域 分布 ．
占 １ ％ 一１ ％ 和 ３ ～ ％ ¨ ，其 中船 用 柴 油 机 主 ０ ５ ％ ５ 机被称 作船 舶 “ 心脏 ” 。近 年来 ，随着 我 国新 造 船
２０ ０ ５年前 ，我 国船 用 大 功 率 柴 油 机 主 要 生 产 商为两 大 船舶集 团 （ 国船舶 重 工 集 团公 司 和 中 国 中 船 舶工 业集 团公 司 ） 下属 企业 。２ ０ ０ ５年 以来 ，我 国
４ ２
４６
３ １
２ ５
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１ ８
２０
数 据 来 源 ： 瓦锡 兰 公 司年 报 ２０ ２ １ 年 。 ０７— ０ １
近年来 ，我 国船 用大 功率柴 油机企 业通 过 消化
吸收 引进 的专利 技术 进行 国产化 研制 ，已具 备 了生 产 各 型专利 船用 柴油 机 的能力 ，形成 了较 为完善 的
不 明显 ，技 术壁 垒较低 ，所 以技术 品牌 众 多 ，生 产
表 １ ２０ ２ １ ０ ７— ０ １年全 球 船 用 主 机市 场份 额 分 布 年 份
世界及我国船用低速柴油机行业发展研究_刘啸波
Research of Industry Development of Low-speed Marine Diesel Engine at Home and Abroad
LIU Xiao-bo1,2, REN Hui-long1, LI Chen-feng1
(1. College of Ship Building Engineering, Harbin Engineering University, Haerbin 150001, China; 2. China Shipbuilding Information Center, Beijing 100192, China)
与韩国相比，虽然日本造机企业的技术力量和水 平仍然明显领先，但是由于日元升值等问题，导致日 本造机企业在与韩国的海外竞争中不占优势。同时， 由于造船业下滑，导致日本造机产业的发展进入瓶颈 期。根据日本国土交通省统计数据[8]，2007 年至 2011 年日本船用低速机产量（单机功率在 1 万马力以上） 相对较为稳定，总台数基本维持在 400 台左右，年均 产量 810 万马力。根据克拉克松统计数据测算[6]，2007 年至 2011 年日本船用低速机年均需求约为 720 万马 力。可见，日本船用低速机产量主要以满足国内需求 为主，国际市场订单较少。
1 世界船用低速柴油机行业发展概况
1.1 市场规模 1.1.1 接单规模
根据《柴油机与燃气轮机》中的船用柴油机订单 调查报告，世界船用低速柴油机新接订单情况如图 1 所示[1-5]。在前一轮的船市高峰期，船用柴油机订单增 长迅速，并在 2007 年左右达到顶峰，成交量超过 2700 台。受 2008 年以来世界经济形势和造船形势恶化的影 响，世界船用低速机订单大幅下滑，2009 年成交量仅 为 2007 年成交的 20%。2010 年和 2011 年成交量有所 恢复，但整体形势也不乐观。2011 年全球船用低速柴 油机新接订单 854 台，功率合计约为 2000 万马力。按 照每马力 200~270 美元测算（据专家介绍，我国船用低
中国组建低速重型柴油机曲轴生产公司
批 曲轴 。但 由于 种种原 因没 有发 展下 去形成 规模
的重 型机器行 业 如一 重、二重 ，天重 、４ １ 、上重 ７厂
生产 ，最后 均改 为进 口曲轴 。在上 世纪 ９ 年代 中国 ０ 厂等 均筹备 生产 低 速柴油机 曲轴 。现在经 过反 复论 证和 筛选 ，２０ 年 ８月 １ ０１ ８日国家 计委批 准：由中国 船舶 工业集 团公 司 、 国船 舶重 工集 团公司 、 中 上海 电 气 （ 集团 ）总 公司合 资组建 “ 海船 用 曲轴 有 限公 上 司” 。第一期 投 资约二亿元 人 民币左 右 。 中中国船 其 舶工 业集 团公司 由沪 东中华造船 （ 团） 集 有限公 司下 属 的沪 东重机 股份 有 限公司负责 参辔 上海 电气 （ 集 团） 公司 由上海 重型机器 厂负 责参建 。 总 曲轴公 司选 址在上 海重 型机 器厂 内。 通 过 本项 目建 设 ，第 一 期工程 形 成年 产 ４ ０根 船 用 （ 造 ） 半组 合 式 曲轴 的生 产 能 力 。项 目产 锻
（ 东 中华 造船 集 团情 报 科邵 天骏 、胡 明洪 供稿） 沪 中国组 建 低速 重型 柴油 机 曲轴生产 公 司 低 速 重型柴 油机 的曲轴 一直是制 约我 国低速重 型柴 油机 发展 的瓶颈 。现在 世 界上 低速 重型柴 油机 曲轴 生 产 主 要 由 日本 、 韩 国、 西班 牙 、捷 克 四国 曲轴 厂 控 制 。 为实现 低速 重型柴 油机 曲轴 的国产 化 ．我国原 四大 低速柴 油机 厂 曾在 上个 世纪 ７ ￣８ 年代 自制 了 ０ ０
颈等 半 成 品主 要 依托 上重 厂冶 炼 、锻 造和 粗 加工 ，
我国船用中、低速柴油机产业现状和发展动态
２ 多个系列 ５ ０ ０余种型号 ，在生 产技术上保持了与 国际先进水平
的同步发展。 同时 ， 随着企业生产
根据 中国船舶信息 中心 的统
计 ，０ ５ ２０ 年我 国中、低速船用柴 油机行业经济运行 良好 ， ２０ 与 ０４ 年度相比，主要经济指标均实现 了较大程度增长 。其中， 国 １ 我 １
Ｒ Ａ— Ａ— ｆ Ａ— Ｔ Ｆ ＥＸ Ｔ ＵＪ Ｔ ｒＲＴ Ｃ ， — Ｌ
新引进 的四种新型中速柴油机产
品 ｆ１ ／４ ２ ／ｌ ２ ／８ ３ ／０ 在 Ｌ ６２ 、 １ 、７３ 、２４ １ ３
按照主营产 品统计 ，１ 主 １家 要船用 中、 低速柴油机企业中， 低 速柴油机生产企业有 ３ ，中速 家 机生产企业有 ８ 家。按企业规模 统计 ， 中型企业 ｌ 家 ， ０ 小型企业 ｌ ， 家 大型企业尚无一家 。 从企业 登记注册类型看 ， 国有企业 ７ ， 家 国有独资企业 ２ ，股份有限公 家
型 号 的柴 油 机 。 从 ＭＡＮ公 司最
司的产 品技术 ，能够生 产 Ｍ Ｎ Ａ
２０ ． ・ 舶 物 资与 市场 ０６ ５ 船
维普资讯
船舶 与设备的 ２． ５ ％； ４
经过多年的发展 ，我国船用 柴油机生产技术已具有相当高的 水平 ， ２０ 年底 ， 国能够研 至 ０５ 我 制和生产的中、低速柴油机达到
我 国 ６％的船 用 柴 油机 市 场 ； ３ 瓦
是 国内二冲程低速大功率柴油机 制造技术的一次飞跃 。
船用中速柴油机主要引进法 国 热 机 协 会 （Ｅ Ｔ Ｐ Ｌ Ｓ Ｍ —Ｌ — Ｅ Ｓ ＩＫ） 日本大发 、 Ｎ公司和 ＴＣ 、 ＭＡ 德 国 Ｍ Ｕ等公司的产品技术 ， Ｔ 能 够 生 产 六 大 系 列 ｆ 、Ａ 、 ｓ Ｐ Ｐ ６Ｄ 、 Ｃ
我国船用低速大功率柴油机曲轴制造技术的发展
我国船用低速大功率柴油机曲轴制造技术的
发展
近年来，我国船用低速大功率柴油机曲轴制造技术取得了显著发展，曲轴制造工艺完善，其合金性能满足要求，加工精度更高，外形尺寸范围更宽，质量和结构效果有显著改善，与国际先进水平接近。
特别是采用高抗蠕变和金属陶瓷组合的高强度材料，解决了船用柴油机轴系结构强度不足的难点，为机组的安全运行提供了更有力的保障。
随着我国船舶质量标准的持续改进，船用柴油机曲轴制造技术也在不断完善和提高，未来有望进一步提高技术水平，取得更好的发展。
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我国船用低速大功率柴油机曲轴制造技术的发展
作者：余云岚， 张坚
作者单位：上海船用曲轴有限公司
1.古连文.邹冕.周克勤柴油机曲轴现场加工技术[会议论文]-2005
2.余云岚.张坚我国船用低速大功率柴油机曲轴制造技术的发展[会议论文]-2009
3.庄保怡.甘海燕.王锋.梁刚当代船用中高速柴油机的发展和对策[期刊论文]-柴油机2002(5)
4.左阳春.冯丽魁.赵恒义.乔博大型曲轴的几种成形方法及比较[期刊论文]-热加工工艺2008,37(5)
5.张志勇.Zhang Zhiyong我国船用中、低速柴油机产业现状和发展动态[期刊论文]-船舶物资与市场2006(5)
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7.余云岚.张坚.YU Yun-lan.ZHANG Jian我国船用低速大功率柴油机曲轴制造技术的发展[期刊论文]-上海造船2009(4)
8.张玉峰.王成才.梁成铎高速柴油机对柴油性能的要求[期刊论文]-工程机械与维修2008(9)
9.高彩兴.金志广高速柴油机曲轴的校直[期刊论文]-柴油机2002(4)
10.吴慕华大马力船用低速柴油机活塞头开裂的失效分析[会议论文]-2005
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