8240ZD／ZC型發電和船用柴油機

張雙成，劉艷朝，牟恕寬

（中國北車集團 （大連）柴油機有限公司 技術部，遼寧大連116022）

根據我公司銷售部門在船舶市場投標中的反饋信息和產銷量分析，目前國內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。考慮到原來機車用8240ZJ型柴油機結構陳舊，功率低，為此，公司決定開發一種標定功率為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為發電用，C為船舶用。

1 8240ZD／ZC型柴油機設計思想

8240ZD／ZC型柴油機是以40多年研發和生產歷史的240／275系列柴油機的成熟技術基礎之上，吸收技術先進和世界著名柴油機公司的相應型號柴油機的優點，并結合我公司在發電和船舶領域的運用經驗，采用全新的理念和先進的設計分析方法開發研制的新型柴油機。該柴油機滿足《船用柴油機技術條件》等國家標準和《鋼質海船入級規范》等中國船級社（CCS）的相關規范。

8240ZC／ZD型柴油機仍然是我公司240／275系列柴油機，在設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新設計，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電及調車機車上，并且盡可能兼顧內河航運、沿海及漁輪船只的推進主機，以創造更大的經濟效益和社會效益。

2 8240ZD／ZC型柴油機主要技術參數

3 8240ZD／ZC型柴油機總體結構（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的氣缸套直立排列在機體中心位置頂部；可選用4活塞環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；每氣缸一節的模塊化凸輪軸安裝在氣缸左側機體上側的隧道式凸輪軸腔內，驅動各自的噴油泵、氣門驅動機構等；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的傳動齒輪組成傳動裝置，用以驅動凸輪軸；傳動裝置的外側是蓋斯林格簧片式機油扭振減振器；機體輸出端外側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構的增壓器支架，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，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，它也提供了水泵、機油泵和燃油輸送泵的安裝；在機體左側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。

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

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，經機體右側的KLQ83.3－00型管片式空冷器冷卻，再充入機體右側上部的增壓空氣穩壓腔，然后進入各氣缸燃燒室。穩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雙聯燃油精濾器，進入輸送管路，到氣缸左側凸輪軸上端的8個機械式噴油泵，經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。

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

高溫水經高溫水泵泵支承箱左側，經機體左側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，低溫水經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控系統，可以實時監測轉速、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，并進行報警、停機等相應保護，符合中國船級社（CCS）規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容詳盡的性能開發試驗：

（1）動態特性

轉速波動率；

突卸負載；

突加負載能力。

（2）不同轉速下的負荷特性

（3）不同供油量的速度特性

（4）其他參數測定

整機振動；

軸系扭振；

噪聲等。

（5）100h耐久試驗考核

標定工況；

超負荷工況；

交變工況。

在試驗中借助試驗臺數據采集系統、AVL燃燒分析儀等試驗設備和儀器對柴油機在各工況的所有重要參數進行測量采集。經過全面分析對比，8240ZD／ZC型柴油機各項性能參數均達到或優于設計指標。

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，所以根據其市場定位，8240ZD／ZC型柴油機在設計、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型柴油機各項結構功能、性能參數滿足船舶標準和中國船級社《鋼質海船入級與建造規范》等相關規定。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

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

2010年11月4臺8240ZC型柴油機陸續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，用于全回轉拖輪的推進主機。

8 結束語

8240ZD／ZC型柴油機的動力性能、經濟性等方面均達到了設計要求，是240／275系列柴油機的延伸和發展。取得了中國船級社型式證書和NOx排放證書，并且已經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，必將創造出明顯的經濟效益和社會效益。

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