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轮机工程技术介绍

轮机工程技术是现代航运业不可或缺的核心技术支撑，服务于船舶能源动力装置

的运行与维护。涉及能源转换、动力传递及控制管理等诸多专业领域，具有高度的系

统复杂性。

一、轮机工程技术的基础理论

轮机工程技术的理论基础蕴含于热力学、流体力学、传热学、材料力学等多个学

科范畴。热力学为发动机的工作原理及其热效率计算奠定了理论基础；流体力学揭示

了流体运动规律，为液压和空气动力学系统设计提供依据；传热学阐明了热量传递机

理，为冷却系统和换热设备的设计提供指导；材料力学揭示了受力状态下材料的变形

和强度特性，为结构件的安全可靠设计提供保障。除此之外，弹性力学、振动理论等

也是轮机工程技术所需要借鉴的重要理论支撑。

二、主机和锅炉技术

1、主机结构与工作原理

在此技术范畴，将船舶主推进装置的柴油机或汽轮机系统归纳为“主机”。柴油

主机是目前占主导地位的常用主机形式，以四冲程燃烧内燃机为主体，整体由机体、

曲轴系统、燃油供给系统及辅助系统等构成。其原理为将燃料的化学能转化为机械功。

汽轮主机则以外燃蒸汽轮机为主体，利用锅炉产生的高温高压蒸汽做功。

2、锅炉系统的运行管理

船用锅炉是航运的热能源之一，将营养液体经过加热升华为高温高压蒸汽。锅炉

及其辅机设备运行时，需要严格把控给水与燃料的比例、温度压力、排放指标等关键

参数，确保安全高效。同时必须针对锅炉水质、金属设备腐蚀等开展全面预防，确保

可靠运转。

三、传动和控制技术

1、传动系统设计原理

作为动力的终端传递环节，传动系统需在效率与可靠性之间实现平衡。主要包括

轴系、联轴器及减速机等部件，其设计需要充分考虑动力特性、位移状态、材料力学

性能等多方面因素。而电传动系统则需要解决电能在转矩、速度与功率上的高效转换

问题。

2、动力控制与自动化

动力控制系统是轮机系统集中管理的大脑，负责各类机械设备的并联控制与监视。

通过计算机控制系统实现动力装置自动化、智能化运行。同时需实现动力机械设备和

航行设备之间的有机集成和联控。通过统一监控台集中显示关键参数数据，便于船员

监视设备状态，及时执行有针对性地控制指令。

四、能源利用技术

1、能源流程优化

采用低排放新型能源，如液化天然气或生物柴油等，并合理构建能源利用流程，

最大限度减少废弃物和有害排放。通过优化设备参数及运行工况，提高能源利用效率。

在热机循环、传热传质等环节，应用先进建模技术深入研究各核心机理，从而在热力

性能、环保性能与燃油经济性等方面获得系统性提升。

2、余能回收利用

现代轮机系统通过余能回收技术，合理利用柴油机及其他设备排出的高温烟气和

冷却废水，大幅降低能源浪费。如采用蒸汽轮机余热回收设计，或采用废热发电装置

等。通过余热回收可显著减少锅炉系统的额外消耗，从而获得更高水平的节能降耗。

五、电力和自动化技术

1、综合电力系统

现代船舶电力系统以中压或低压智能发电系统为主体，配置多台柴油发电机作为

主电源，并集成储能系统作为备用电源。电站自动化系统集中控制和管理发电机组及

其配电设施，确保有功功率跟踪和优化。

2、远程监控与诊断

通过远程监控系统，可实时掌控船上主要辅机设备及电力系统运行状态，并进行

远程故障诊断。这不仅提高了设备维修效率，而且为能源管理优化提供了决策支持。

未来，通过5G网络与人工智能的融合应用，船舶轮机系统将实现更高级别的智能运

营与维护。

六、其他先进技术

1、材料与制造技术

先进材料技术为轮机系统的轻量化和高耐热性提供了坚实基础。例如在主机曲轴

和缸体等关键部件上广泛采用高强度钢材或耐热合金材料。同时，通过激光3D打印

等先进制造技术的应用，可大大提高轮机零部件的成型精度和生产效率。

2、数字化系统集成

未来船舶电子电气系统将进一步集成化、数字化和智能化。通过中央控制站实现

主机、锅炉、电力以及全船自动化系统的全面集成，系统性支持设备状态监测、故障

诊断、能源优化等管理工作。利用数字孪生等技术，实现数字化船舶轮机系统的虚拟

建模及仿真应用。

总之，轮机工程技术是集多门类先进技术于一体的综合应用，是确保现代海运安

全可靠、绿色环保的关键所在。轮机工程技术是一门高度复杂的交叉学科，其发展离

不开理论研究和工程实践的相互支撑。其发展方向是实现船舶动力系统的自动化智能

化，