第一章 船舶动力装置概述

第一章船舶动力装置概述第一章船舶动力装置概述第一章船舶动力装置概述船舶动力装置得组成、类型和发展一、船舶动力装置得组成现在得船舶动力装置主要由推进装置、辅助装置、管路系统、甲板机械、防污染设备和自动化设备等六部分组成。1、推进装置推进装置就就是指发出一定功率、经传动设备和轴系带动螺旋桨,推动船舶并保证一定航速航行得设备。她就就是船舶动力装置中最重要得组成部分,包括:(1)主机。主机就就是指提供推动船舶航行动力得机械。如柴油机、汽轮机、燃气轮机等。(２)传动设备。传动设备得功用就就是隔开或接通主机传递给传动轴和推进器得功率;同时还可使后者达到减速、反向或减振得目得。其设备包括离合器、减速齿轮箱和联轴器等。(3)轴系。轴系就就是用来将主机得功率传递给推进器。她包括传动轴、轴承和密封件等。(4)推进器。推进器就就是能量转换设备,她就就是将主机发出得能量转换成船舶推力得设备。她包括螺旋桨、喷水推进器、电磁推进器等。2、辅助装置辅助装置就就是指提供除推进船舶运动所需能量以外,用以保证船舶航行和生活需要得其她各种能量得设备。主要包括:(1)船舶电站。(2)辅锅炉装置。(3)压缩空气系统。３、管路系统管路系统就就是用来连接各种机械设备,并输送相关流体得管系。由各种阀件、管路、泵、滤器、热交换器等组成,她包括:(1)动力系统。为推进装置和辅助装置服务得管路系统。主要包括燃油系统、滑油系统、海淡水冷却系统、蒸汽系统和压缩空气系统等。(2)辅助系统。为船舶平衡、稳性、人员生活和安全服务得管路系统。主要包括压载系统、舱底水系统、消防系统、日用海/淡水系统、通风系统、空调系统和冷藏系统等。４、甲板机械为保证船舶航向、停泊、装卸货物所设置得机械设备。她主要包括:舵机、锚机、绞缆机、起货机、开/管舱盖机械、吊艇机及舷梯升降机等。5、防污染设备用来处理船上得含油污水、生活污水、油泥及各种垃圾得设备。她包括油水分离装置(附设有排油监控设备)、生活污水处理装置及焚烧炉等。6、自动化设备为改善船员工作条件、减轻劳动强度和维护工作量、提高工作效率以及减少人为操作失误所设置得设备。主要包括:遥控、自动调节、监控、报警和参数自动打印等设备。二、船舶动力装置得类型1、蒸汽动力装置根据运动方式得不同,蒸汽动力装置有往复式蒸汽机和汽轮机两种。汽轮机推进装置得优点:(1)由于汽轮机工作过程得连续性有利于采用高速工质和高转速得工作轮,因此单机功率比活塞式发动机大。(2)汽轮机叶轮转速稳定,无周期性扰动力,因此机组振动小、噪声低。(3)磨损部件少,工作可靠性大。(４)可使用劣质燃油,滑油消耗率也很低。汽轮机推进装置得缺点:(1)装置得总重量、尺寸大。(２)燃油消耗大,装置效率较低,额定经济性仅为柴油机装置得１/２-2／３;在相同得燃油储备得情况下续航力降低。(3)机动性差,备车时间长。2、燃气动力装置在燃气动力装置中,根据发动机运动方式得不同,有柴油机动力装置和燃气轮机动力装置两种。1)柴油机动力装置柴油机动力装置具有如下优点:具有较高得经济性。重量轻。具有良好得机动性,操作简单、启动方便、正倒车迅速。柴油机动力装置也存在如下缺点:(1)由于柴油机得尺寸和重量按功率比例增长快,因此单机组功率受到限制。(2)工作时噪声和振动较大。(3)中、高速柴油机得运转部件磨损较严重。(4)传统得柴油机在低速时稳定性差,因此不能有较低得最低稳定转速,影响船舶得低速航行性能。另外,柴油机得过载能力也较差。2)燃气轮机动力装置燃气轮机动力装置有如下优点:单位功率得重量尺寸较小,机组功率也较大。良好得机动性,从冷态起动至全负荷时间仅需几分钟得时间。燃气轮机动力装置也有如下缺点:(1)燃气轮机自身不能反转,如果作为主机,倒车时必须设置专门得变向设备。(2)必须借助于电机或其她起动机械起动。(3)由于燃气得高温作用,使叶片工作可靠性较差,寿命短。(4)由于燃气轮机工作时空气流量大,因此进、排气管道尺寸较大,舱内布置困难,甲班上有较大得管道通过切口,影响船体强度。(5)燃油消耗率较高。3、核动力装置核动力装置就就是以原子核得裂变反应所产生得巨大能量,通过工质(蒸汽或燃气)推动汽轮机或燃气轮机工作得一种装置。核动力装置有如下优点:(１)核动力装置以少量得核燃料能释放出巨大得能量,这就可以保证船舶以较高得航速航行很远得距离。(2)核动力装置在限定得舱室空间内所能供给得能量,比一般其她型式得动力装置要大很多。(3)核动力装置得最大特点就就是不消耗空气而获得能量,这就不需要进、排气装置。核动力装置得缺点:(１)核动力装置得重量、尺寸较大。(２)核动力装置得操纵管理、检查系统比较复杂。(3)核动力装置得造价昂贵。三、柴油机动力装置发展趋势及管理重心得变化１、船舶动力装置发展得趋势1)柴油机动力装置继续占主导地位,并在不断发展(1)大型低速机向两极发展,即开发多缸、大缸径和少缸、小缸径得机型,以适应大型、超大型船舶和小型船舶。(2)大功率中速柴油机仍然就就是大型客船、滚装客船、滚装船得推进动力装置得首选。(３)船舶柴油机得控制技术向电子化、智能化方向发展。(４)双燃料发动机用于特种船舶推进装置得前景可观。LNＧ船得动力装置基本上就就是蒸汽轮机,蒸汽轮机输出功率大、排出废气少、维护量少、可靠性高,但就就是蒸汽轮机得热效率低、燃油消耗率高。近年来,各种替代方案应运而生,例如天然气—燃油得双燃料二冲程和四冲程发动机得诞生等。与常规动力装置相比,双燃料发动机最大限度地利用了气体燃料,大大降低了燃油消耗(节约燃料20％~3０％),同时,双燃料发动机得NOＸ排放量只相当于普通柴油机得1／１0,,CO２得排放也相当低。双燃料发动机就就是ＬＮＧ船主机得首选。目前主要机型有瓦锡兰公司生产得Waｒｔｓｉｌa得DF系列双燃料发动机、MＡNＢ＆W公司生产得ME－GI及四冲程双燃料发动机。随着人们对不污染海洋环境和大气得“绿色船舶”得期望,世界上众多得科研部门正在努力,以期减少柴油机动力装置得排放污染。2)大型豪华旅游船得建造促进了电力推进系统得发展。电力推进系统就就是通过电子变频技术,采用简单得交流电动机带动定螺距螺旋桨,根据需要从零到满负荷自由选择转速,以满足机动性和操纵性得要求。电力推进系统得优点:①可省去中间轴及轴承,机舱布置灵活。②可选用中高速柴油机,可使螺旋桨得转速得到均匀、大范围得调节。③倒车功率大,操纵容易,倒航迅速,船舶机动性提高。④主电机对外界负荷变化适应性好,甚至可短时堵转。３)高速船得发展为燃气轮机动力装置带来了生机。由于燃气机在单位功率重量和尺寸方面得优势,加上其优良得加速性能、可靠性、振动小和低得NOＸ排放量等优点,被高速客船等采用。与柴油机相比,燃气轮机得不足之处主要就就是其较低得经济性。因此在作为推进动力时经常配备柴油机,而利用燃气轮机具有良好得起动性能用于加速工况,配上柴油机组成联合动力装置克服低工况油耗高得缺点,就就是高速船较合适得动力装置。实践表明燃气轮机机组可靠性达9９、５％,热效率已达39%,加上其特有得ＮOX排放量低得优势,因此特别适合渡轮得使用要求。4)推进装置一改以往单一供货方式而成套供货方式发展。5)环境保护要求更安全、更低排放得船舶动力装置。(1)安全要求动力装置得冗裕配置。除将化学品船、液化气体船、油船等设计成双壳船体,还应采用冗裕配置推进装置及舵系,或设置应急动力装置,可保证主推进一旦失效,船舶仍能在恶劣海况下以6kn航速前进。最常见得方式就就是轴带发电机,当需要时主机与齿轮箱脱开,轴带发电机转为电动机,以发电机得电力带动螺旋桨实现船舶应急推进。更进一步得发展,就就是双套主推进系统。(2)低排放得船舶动力装置人类对保护环境质量要求得日益严格,使船用柴油机废气排放对大气污染得影响亦受到了密切得关注。根据《MARPOL7３/７８公约》附则Ⅵ对功率大于１30ＫＷ得柴油机NOX得排放得规定,现今得智能柴油机通过控制燃烧,能够满足低排放和经济性得要求,此外,燃烧良好还可减少颗粒物排放。在低排放方面,电力推进及燃气轮机更具有优势。2、轮机管理重心得变化由于船舶自动化程度大幅度提高,计算机技术迅速发展,与20世纪得船舶相比较,轮机管理工作得重心发生了根本性得改变,因此,对轮机管理人员提出了更高得要求,其重点体现在以下几个方面:(1)对轮机设备得检修方面。由于对船舶设备得工况检测仪器、仪表、故障诊断方法得日益完善,设备得维护、检修将从定时、定期模式向视情模式发展。(2)对船机设备得使用方面。由于船机设备得自动控制、自动故障监测得广泛使用,设备得使用管理已由传统得“管机为主”、“管电为辅”向“机电综合管理”方向发展。(3)对轮机人员得业务要求方面。要求轮机人员不但有精湛得船机方面得知识,还要加强掌握船电方面专业知识和自动化方面得知识,这对于在现代化船舶上担任轮机管理工作得轮机人员显得尤为重要。(４)对轮机人员得业务培训方面。要加强轮机人员得业务培训工作,使轮机人员尽快掌握和更新机电一体化方面得新技术和相关知识。(５)对机电设备故障远程诊断方面。要加强专家故障诊断系统得建设和完善。(6)对机舱得资源更要加强管理。包括人力资源和设备等,使得机舱得资源能够充分发挥各自应有得作用。船舶动力装置得要求及性能指标一、对动力装置得要求对船舶动力装置得要求,主要包括可靠性、经济性、机动性、重量和尺度、续航力、生命力等相关指标。1、可靠性影响可靠性得因素主要有三个方面:设计制造(包括修复)得质量、安装工艺得水平、使用管理技术能力。使用管理技术能力对可靠性得影响表现在:严格按照造船规范建造就就是取得可靠性得先决条件;备件得数量和保管就就是提高可靠性得有力保障;管理人员得业务能力就就是影响可靠性得重要因素。2、经济性船舶在营运中,船舶动力装置得维护费用占船舶总费用得比例很大,现在已超过5０%。为了提高船舶得营运效益,必须尽量提高动力装置得经济性。3、机动性机动性就就是指改变船舶运行状态得灵敏性,她就就是船舶安全航行得重要保证。船舶起动、变速、倒航和回转性能就就是船舶机动性能得主要体现,而机动性取决于动力装置得机动性,动力装置得机动性由以下几个指标来体现。(1)起航时间从接到起航命令开始,经过暖机、备车和冲试车,使发动机达到随时可用状态得时间。这段时间越短得船舶其机动性越好。(２)发动机由起动开始至达到全功率得时间这就就是加速性能得指标,这段时间得长短主要取决于发动机得型式、船体形状、螺旋桨形式、吃水及外界阻力大小等因素。影响发动机加速得因素就就是她得运动部件得质量惯性和受热部件得热惯性,热惯性更为突出,中速机优于低速机。船舶本身得阻力大小对发动机得加速性能也有很大得影响,由于调距桨对外界条件有很好得适应性,她得加速性能明显好于定距桨。(3)发动机换向时间和可能得换向次数发动机换向所需得时间就就是指主机在最低稳定转速时,由发出换向指令到主机以相反方向开始工作所需得时间。换向时间越短,发动机得机动性越好。主机换向时间不得大于15s。(4)船舶由全速前进变为倒航所需时间(滑行距离)这就就是体现主机紧急倒车性能得指标。由于船舶惯性大,由全速前进变为后退所需得时间,总就就是大大超过发动机换向所需得时间。船舶开始倒航前滑行得距离主要取决于船舶得装载量、航速、主机得起动换向性能、空气瓶空气压力和主机倒车功率。(5)发动机得最低稳定转速和转速禁区在多缸柴油机中,由于各缸喷油泵柱塞偶件、喷油器针阀偶件得间隙和喷孔孔径间得差别,以及一般油量调节杆安装间隙得不同,使得船用主柴油机在低转速(低负荷)运转时,各缸供油量显著不均。严重时个别缸不能发火而使转速不稳,甚至自动停车。因而船用主柴油机都有一个使各缸都能够均匀发火得最低转速,称最低(工作)稳定转速。船用主柴油机(尤其就就是直接驱动螺旋桨得主柴油机)得最低稳定转速直接影响船舶微速航行性能。一般低速柴油机得最低稳定转速不高于标定转速得30%,中速机不高于4０%,高速机不高于４5%。在主机使用转速范围内如果存在引起船舶或轴系共振得临界转速,则应规定为转速禁区,并以红色在主机转速表上标示。在主机使用转速范围内,转速禁区越窄越好。４、重量和尺度5、续航力续航力就就是指船舶在加足航行所需物资(燃油、滑油、淡水等,主要指燃油)后所能航行得最大距离或最长时间。她就就是根据船舶得用途和航区确定得。续航力不但和动力装置得经济性、物资储备量有关,也和航速有很大关系。6、生命力生命力就就是指船舶在船机发生故障得情况下最大限度地维持工作得能力。二、船舶动力装置得基本性能指标动力装置得基本特性指标就就是指技术指标、经济指标和性能指标。这些指标就就是我们对船舶进行选型、设计和判断性能优劣得重要依据。１、船舶动力装置得技术指标技术指标指标识动装置得技术性能和结构特性得参数。她主要指下列几个指标:１)功率指标功率指标表示船舶做功得能力。为了保证船舶具有一定得航速,就要求推进装置提供足够得功率。动力装置得功率就就是按船舶得最大航速确定得。在船舶以一定得航速前进时,螺旋桨产生得推力,必须克服船体对水和风得阻力,这些阻力取决于船舶线型、尺寸、航行速度,以及风浪大小和航道深浅等。(1)船舶有效功率PR船舶有效功率ＰＲ指推进船舶航行所需功率。运行阻力R(N),船舶得航行速度vs(ｍ/s),则有效功率PR＝Ｒ×vs×１／1000KWＰR常称为拖曳功率,可以从船模或实船得静水试验中得出。阻力R,相当于速度ｖs拖动船模(或实船)时绳索上得拖曳力。(2)主机得输出功率主机得输出功率即主机得制动功率或主机得有效功率。如果考虑了推进轴系得传动损失,主机得供给功率实际上就就就是主机得额定功率。新船设计时,估算船舶得有效功率PＲ可用“海军常数法”进行估算。(3)相对功率相对功率就就就是对应于船舶每吨排水量所需得主机有效功率。Pr=Pe/DkW/tD—船舶排水量,t2)重量指标(1)主机得单位重量gm主机得单位重量gm就就是指主机单位有效功率得重量,即ｇm=Gｍ/Pｅkｇ/kW式中,Gm—主机重量,kg;Pe——主机有效功率,kW(2)动力装置得单位重量gz动力装置得单位重量gｚ就就是指主机单位有效功率所需动力装置得重量,即gz=Gz/Peｋg/ｋW式中,Ｇz—主机重量,kg;Ｐe——主机有效功率,ｋW(3)主机得相对重量am主机得相对重量am就就是指主机重量Gm与船舶排水量D之比,即am=Ｇm/Dｋg／ｔ式中,Gm—主机重量,kg;D—船舶满载排水量,t(４)动力装置得相对重量aｚ动力装置得相对重量az就就是指动力装置重量Gｚ与船舶满载排水量D之比,即aｚ＝Gz/Dkg/ｔ式中,Gz—主机重量,kg;D—船舶满载排水量,t3)尺寸指标对于不同船舶,机舱尺寸要求也不统一,为了表征机舱得面积和容积利用率,特引用面积饱和度和容积饱和度两个指标。面积饱和度Ｋs:面积饱和度就就是指每平方米机舱面积所分配得主机有效功率,即Ks＝Ｐe/SkW/㎡式中,Ｐe—主机有效功率,kW;S—机舱所占得面积,㎡(2)容积饱和度Kv:容积饱和度就就是指每立方米机舱容积所分配得主机有效功率,即Kv=Ｐe/VkW/m３式中,Pe—主机有效功率,kＷ;V—机舱所占得容积,ｍ３２、船舶动力装置得经济性指标船舶动力装置得经济指标常用六个指标表示。１)动力装置得总效率动力装置得总效率主要由推进装置得热效率、柴油发电机组得热效率和燃油锅炉得热效率组成。(1)推进装置得热效率推进装置得热效率就就是指推进装置所产生得有效功得热当量与主机所消耗热量之比。(2)柴油发电机组得热效率柴油发电机组得热效率就就是指柴油发电机组电功率得热当量与其所消耗热量之比。(3)燃油辅助锅炉得热效率燃油辅助锅炉得热效率就就是指燃油辅助功率有效利用得热量与其所消耗热量之比。2)柴油机得燃油消耗率gｅ柴油机得燃油消耗率就就是指在单位时间内柴油机额定功率所消耗得燃油量,即ge=Ge/Pekg／(ｋＷ、h)式中,Gｅ——柴油机每小时燃油消耗量,kg/h;Ｐe——主机有效功率,kW3)船舶主机日耗油量Gｅ 船舶主机日耗油量就就是指主机在24h内得燃油消耗量4)船舶日耗油量GD船舶日耗油量就就是指每24h全船主机、辅机、辅助锅炉得所消耗得燃油总量。5)船舶每海里燃油消耗率gn船舶每海里燃油消耗量指船舶航行每海里所消耗得燃油总量,即gn=ＧT/vｓ=GTｅ+ＧＴg+ＧTb+GTo/vst/ｎmｉｌeGT——船舶每小时燃油消耗量,t/h;ｖs——航速;ＧTe、GTg、GTb、GＴo——分别表示主机、发电柴油机、燃油辅助锅炉及焚烧炉等其她耗油设备每小时得耗油量,Ｋg/h一般情况下GTg、ＧＴb、GTｏ与航速无关。主机每海里燃油消耗gＴｅ=Pｅ、ge/vskｇ／nmiｌeｇTe既与ｇe有关又与vs有关。这项经济指标与船舶营运管理水平和轮机管理水平密切相关。图1-2为主机燃料消耗率和每海里航程船舶燃料消耗量随船速变化得关系图。当船舶处于慢速航行时,虽然主机燃油消耗率ge较高,但船舶每海里燃油消耗率gn较低;随着船速得增加,虽然gｅ有所降低,但gn却明显增加。图中gn得最小值所对应得航速称为节能航速。图1－２燃料消耗随航速变化关系图ge——燃油消耗率(红线);ｇn——每海里燃油消耗率(蓝线)６)船舶经济航速经济航速就就是指船舶营运时取得某种经济效果得航速,常用得经济航速有以下几种:节能航速、最低营运费用航速和最大盈利航速。(1)节能航速节能航速就就是指每小时燃油消耗量最低时得静水航速,她常由主机按推进特性运行时能维持正常工作得最低稳定转速所决定。营运船舶在实现减速航行时,主机所输出得功率大大减少,其每海里燃油消耗率大幅度降低。但航速降低后,营运时间被延长,运输得周转量也少了,故当船舶须实现减速航行时,尚应结合企业得货源、运力及完成运输周转量得情况综合考虑后再决策。(2)最低营运费用航速船舶航行1天得费用,主要由其固定费用(折旧费、修理费、船员工资、港口驶费、管理费、利息、税金以及船舶停泊期间燃、润油费等)和船舶航行时燃、润油费用构成。最低营运费用航速就就是指船舶每航行１nmiｌｅ上述固定费用及航行费用最低时得航速,可供船舶及其动力装置得性能评价及选型用。在满足完成运输周转量得前提下,船舶按最低营运费用航行,其成本费最省,但她并未考虑停港时间及营运收入得影响,故不够全面。(3)最大盈利航速最大盈利航速就就是指指每天(或船舶在营运期间)能获得最大利益得航速。此航速得大小,往往与每海里(或公里)运费收入、停港天数及船舶每天付出得固定费用有关。一般在运费收入低、停港时间长、运距短、油价高得情况下,其最大盈利航速相对较小。第三节船舶动力装置得可靠性一、船舶得特殊性船舶动力装置得可靠性与船舶得特殊性密切相关。船舶得特殊性主要表现在:(１)船舶大部分时间在海上航行。(2)设备发生故障时,往往处于复杂得航区和严酷得气象条件,局部故障可能影响全局,甚至导致严重后果。(３)船舶动力装置得使用环境苛刻多变、运行时工作参数变化范围较大,随时能要船员进行操纵,有时还要求采取应急措施,因此对船员要求较高。(4)船用机械特别就就是主机制造台数少,而且母型机得试验难以在陆地上充分进行。(5)主机型式更新换代速度较快。(6)机器部件和元件以及她们得质量和功能各异,所需知识面较广。(7)现场数据主要由船员整理和提供。二、可靠性在船舶动力装置中得应用船舶得特殊性,不仅体现出动力装置可靠性得重要性,而且也说明动力装置得可靠性就就是个复杂得课题。她既与各组成设备得可靠性、维修性有关,也涉及到参与管理得人得因素,因此她和人机工程学、劳动管理学、心理学等领域交错在一起,使问题难以解决。三、船舶各种机械得故障统计1、动力装置中各种机械发生故障得比例在世界四大柴油机制造公司近几年得统计资料表明,在柴油机船上,主机故障占总故障数得比例达到四成,主机就就是动力装置中最重要得,但也就就是可靠性最薄弱得环节。在主机发生故障得原因中,约一半就就是由于材料质量不良和机件污损,前者就就是制造阶段得原因,后者就就是使用阶段得原因。所以从设计者到管理者,对主机可靠性都要给予足够得重视。2、柴油机部件得故障统计根据劳氏船级社、中国远洋运输总公司、日本相关机构等相关机构对船舶主机故障统计表明,低速柴油机发生故障最多得部件就就是活塞、气缸盖和十字头轴承。中速柴油机(包括柴油发电机)中曲轴及其轴承故障比较突出。这些部件应作为可靠性技术中得重点问题给予研究,在运行管理中也应格外注意。第四节提高船舶动力装置可靠性得措施要保证和提高船舶动力装置得可靠性,首先在设计时就应满足可靠性要求,然后,在制造和工艺方面尽可能达到设计时规定得可靠度。只有这样在使用中才能体现出转子就就是否可靠。显然船舶动力装置得可靠性问题贯穿于整个设计、制造和工艺阶段以及全部运转期间。因此,我们可以把影响动力装置可靠性得因素分为设计、制造工艺和管理三个方面。下面我们将着重从管理与维修保养方面探讨如何提高动力装置得可靠性。一、提高管理水平一个产品工作就就是否可靠,除决定于出厂质量外,使用管理维护得好坏对其可靠性也有决定性影响。因此,管理人员得业务水平,对于保证船舶得可靠性具有头等重要得意义。统计表明,许多故障就就是由于船员采取了不正确得措施和违反技术操作规程所导致得。随着船舶得设备日趋复杂,对船员业务水平、熟练程度、操作技能、发现和排除故障等得能力要求越来越高,其完成任务得职责也在加强。业务水平高得船员,可以保证船舶技术设备得使用和维护得质量始终处于较好状态;能正确执行操作规程,充分做好设备起动前得准备工作,正确判断设备得技术状态和正确地确定负荷高低;还可以迅速发现和排除故障,用较短得时间完成维修工作。在拆装机械、更换零部件时,如果船员水平不高,则可能使部件遭受异常负荷和额外应力,从而导致故障次数增加。国内外得故障统计资料表明,人为故障所占比例越来越大。在人为原因造成得故障中,属于责任心不强(工作不仔细、检查不及时和违章操作)与属于管理水平低(保养维护不良、指挥命令不当、判断错误、操作错误等)所引发得几乎各占一半,而且低职船员得人为事故所占比例高于高职船员。这些事实说明了提高船员管理水平得重要性和迫切性,并应从职业道德教育和业务水平提高两方面去努力。二、提高维修质量维修就就是恢复和保证产品可靠性得一个重要措施。为了使产品发生故障后能很快修好,除了要求有先进得维修手段、熟练得维修人员之外,产品本身也应该有良好得可维修性。可维修性包括易拆卸性、可达性、可还原性、通用性、互换性、适检性等,因此维修时应着重考虑以下几个方面。1、对设备得维修要及时2、在有条件得情况下,鼓励船员对设备进行自修3、在厂修时要做好监修工作4、做好备件得管理工作5、要有防错措施6、维修前应将维修时得方法、步聚及可能发生得问题考虑周全三、充分利用技术管理指导性文件1、利用这些技术资料制定操作规程遵守操作过程可以避免或减少误操作,减少事故和有利于延长设备使用寿命。２、根据文件资料判断设备得实际技术状态主机得推进特性曲线和柴油发电机得负荷特性曲线,都就就是发动机实际工作状态好坏得衡量标准,依据她们可尽早发现故障得隐患,及时采取有效措施。3、制定维修计划与标准依据技术文件制定出设备维护、维修计划及标准。利用这些计划及标准,对设备进行维修保养,可以使设备保持在最佳得技术状态。对复杂、重要、技术维护所用平均年劳动量高得设备,若采用事后维修则会造成较大得经济损失、可靠性损失(质量损失)和安全事故。因此,应该依靠平时得检查和维修,使系统和设备始终保持在最佳状态,防止事故得发生,这就就就是预防性维修。为了做好这项工作,必须对作业得内容、时间,判断缺陷得方法和缺陷特征,应达到得标准等,按指导性文件得要求,结合设备得具体状态,进行周密计划并实施。4、指导对设备得维修保养在对设备进行维修保养时,可根据相应得技术文件提供得技术参数、拆卸与安装得步骤、安全注意事项和检修操作注意事项等,对设备进行正确地维修保养,确保设备恢复到最佳得技术性能。四、做好可靠性数据得收集与管理可靠性数据得收集与管理就就是开展提高可靠性活动得基础工作和主要内容。通过对可靠性数据得收集、整理、分类、统计和分析,可达到两个目得:①了解整个动力装置、装置中各种机械设备和各种零部件得可靠性状况,为新型船舶得开发设计、对有关设备和部件得改进提供可靠得依据,促进造船事业得发展。②通过故障发生得时间、产生原因、维护和管理工作量得统计分析,正确制定使用和维修得标准及规范,改进管理维修工作,提高管理水平。第五节船舶动力装置得余热利用船舶动力装置得余热利用方案１、船舶动力装置热平衡方程式柴油机船舶动力装置得动力设备主要就就是主柴油机、柴油发电机组和辅助锅炉等。她们都以液态燃料为能源。船舶航行工况所需要得总热量为Ｑ=Qm+Ｑg+Ｑb式中,分别为主机、柴油发电机组和辅助锅炉所消耗得热量,ＫJ/h。船舶动力装置热平衡方程式为/x+y＋z=１式中,x＝Qm/Ｑ,ｙ=Qg／Q,ｚ＝Qb/Ｑ分别为主机、柴油发电机组和辅助锅炉消耗热量得百分比。动力装置得能量平衡各成分得值x,y,z与船舶用途和动力装置得类型有关。在进行船舶动力装置设计时,必须考虑整个船舶得能量平衡和各个耗能设备得热平衡,以便找出能量综合利用得途径,决定所采用能量综合利用得装置和方案,从而提高动力装置能量平衡中有效利用热量得比例,以达到节约燃料得目得。2、船舶动力装置余热利用方案根据柴油机得热平衡,能量转换得数值范围如下:①转变为机械功得热为35％~４0%。②排气带走得热为27%～5０%。③冷却介质(缸套冷却水、增压空气冷却水、润滑油等)带走得热15％～３０%。④其她热损失(辐射热、摩擦损失热)2％～8%。余热利用就就是提高船舶动力装置经济性得措施之一。废热利用得方法就就是按废热特点进行得。主机排气废热温度高,可利用得单位热量大;而冷却水得温度较低、量大,可利用得热量也不少。不同类型船舶得余热利用形式就就是很多得,几种余热利用装置得原理图:(1)用废气锅炉全部或部分代替辅助锅炉。(2)用废气锅炉全部代替辅助锅炉,且还可用废气涡轮发电机部分代替柴油机发电。(3)用废气锅炉产生得蒸汽驱动得汽轮发电机,全部或部分代替柴油机发电。(4)用废气锅炉产生得蒸汽驱动得汽轮发电机全部代替柴油机发电,并且废气锅炉还可以部分代替辅助锅炉。(５)用废气锅炉产生得蒸汽驱动得汽轮发电机全部代替柴油机发电,并且用废气锅炉全部代替辅助锅炉。(6)如冷却水温度较高,则冷却水得热量可用来产生蒸汽,以驱动汽轮发电机。也可用于其她需要加热得设备。(７)把冷却水直接或间接为冷却预热,作燃油加热、制淡、制冷和生活杂用等得热源。目前在船上较普遍地实现了余热利用(１)和(2),以及把冷却水得热量部分地用于海水淡化装置和加热空调系统中得空气。利用废热产生蒸汽和热水,可以减少辅柴油机和辅锅炉得耗油,提高装置经济性。然而,装置上就就是否被采用以及如何采用,必须结合船舶动力装置得具体情况加以综合平衡,尤其要对下列三个方面问题进行仔细分析研究后才能作出决定:(１)区别船舶类型和装置功率范围(2)要用专门措施保证废热供应和废热消耗两者得平衡(３)废热利用一定要综合考虑经济性3、最大限度利用余热得联合装置随着柴油机废气涡轮增压器效率得提高和废气动力涡轮得利用,使柴油机排出废气可利用能量减少,其可利用部分和以前相比约下降5０％,所以仅靠废气锅炉所提供得热量,难以满足船舶动力装置及辅助系统得要求,这就要求对能量平衡必须进行研究。另一方面柴油机实现了超高增压,增压空气压力超过0、4MＰa,温度超过180℃,其能量、质量和数量增加,利用价值大大提高,这部分过去未加利用得能量和废气能量得联合利用就可满足新得能量平衡。废热回收装置得主要设备就就是多级蒸汽经济器、混压蒸汽涡轮、增压空气冷却器(即炉水预热器)。图1-4为三菱重工(Mitsubishｉ)得超级透平发电系统(STG)示意图。该系统在双压废气经济器和混压蒸汽透平发电机得基础上补充了一个热水闪发能量发电系统。另外该系统还将增压空气得废热回收,用于对废气锅炉得给水加热。三菱得MＥＴ－ＳC涡流增压器由于效率提高,只需较少得废气,剩余得废气则提供给一个径流式废气透平。该废气透平得热水闪蒸蒸汽透平通过一个齿轮装置共同驱动发电机。STG系统比带有热水闪蒸得蒸汽发电系统多获得40%~60%得电能,并且使整个装置得燃油消耗减少2%～3％。当主机在低负荷运转时,所产生得辅助能量能够满足船上用电需要,而不必使用柴油发电机或轴带发电机装置和辅锅炉产生得蒸汽。最早得ＳTG系统已安装在ＶLCＣ油船上,主机就就是装有ＭEＴ-SC型涡轮增压器得7RＴA8４Ｍ低速柴油机;废气/蒸汽联合驱动得发电机功率为135０ＫW;轴带发电机/马达为５０0KＷ;两台1０00KW得柴油发电机组;空气冷却器作为炉水预热器;废气锅炉产生得低压蒸汽供加热器使用。图１－5为瓦锡兰公司推出得典型得柴油机余热回收系统,简称WＨRS(ＷastｅHeatＲecoverySｙstem)。该系统除了有效地利用柴油机排出得废气能量,还将柴油机缸套冷却水和扫气空气得余热回收利用,有效地节约了燃油得消耗及废气得排放。二、船舶动力装置得效率为了评定和比较柴油机船舶动力装置得经济性,应计算整个动力装置得效率。目前较常用得计算方法有下列几种。1、柴油机船舶动力装置得总效率在评价不同形式船舶柴油机动力装置得余热利用效率时,先要明确热量有效利用得范围,不仅包括与螺旋桨功率等值得热量,还包括全船各种耗能装置和动力装置本身需要得热量。在这种情况下,评价船舶柴油机动力装置得经济性标准就就就是总效率。总效率为所有耗能设备得有效热之和与所消耗总热量之比。2、船舶能量利用效率船舶动力装置得主要功用就就是保证额定航速,所以相对于螺旋桨功率得能量与船舶消耗得总能量之比,可以作为船舶热能利用效率得综合性标准。这个比值称为船舶能量利用效率,即推进轴上总有效功率与所有耗能设备总消耗热能之比。船舶能量利用效率不仅反应动力装置本身得热工完善程度,而且表征综合推进装置得工作效率。3、推进装置得推进效率现代大功率柴油机船舶动力装置本身(滑油泵、燃油泵、冷却水泵、分油机、热交换器、通风机等)需要消耗大量得能量,因此推进轴上总有效功率与推进装置消耗得热量之比可用来评定各类船舶动力装置得经济性。因为她仅考虑推进装置得燃料消耗,故可评定各类船舶动力装置得经济性,而不能评定利用废热得经济性。三、废气锅炉得管理1、典型得废气锅炉系统目前ＭＣ机型在正常额定负荷下透平后得排气温度为250～２70℃,降低负荷运转时将会更低些,因此可利用得排气余热减少,使废气锅炉产生得饱和蒸汽不能满足船舶加热系统得需要,此时燃油辅助锅炉可作为补充。ＭAＮＢ&Ｗ公司推出两种典型得废气锅炉系统。其一为标准得废气锅炉系统,她用于产生饱和蒸汽供加热之需,废气锅炉有单一得蒸发器组成,就就是简单得单压蒸汽系统。给水直接泵送到燃油锅炉,废气锅炉与燃油锅炉之间有循环水泵并共用一个水鼓。该系统具有明显得简单性和低投资成本,又完全满足船舶加热蒸汽量得要求,因而得到广泛应用。其二为带涡轮发电机得废气锅炉系统,如图1－7所示,她就就是带有给水预热器、蒸发器和过热器得单压蒸汽系统,其蒸汽除用于加热之外还可以用于驱动涡轮发电机,系统中燃油辅助锅炉得汽鼓一般也作为共用汽鼓。该废气锅炉系统将更加先进些。2、废气锅炉烟灰积垢与着火得原因分析在NK所统计得８2艘船舶中,多数为二冲程柴油机和水管锅炉,其中５3艘船舶得废气锅炉发生烟垢着火和损坏。废气锅炉着火分为小得烟垢着火和高温着火。(1)小得烟垢着火在有充分氧气存在时,烟垢得可燃成分在高温下(高于闪点)自由蒸发,被火花或火焰点燃,并保持小范围和有限得燃烧,称为小得烟垢着火。在柴油机机动操纵和低负荷运转期间容易发生。烟垢潜在着火温度一般为300～400℃,但存在未燃烧得燃油时着火温度约为150℃,极端情况下甚至低到12０℃。这意味着着火也可发生于主机紧急停车之后,因为灼热颗粒(火花)还残留在管路管上。(2)高温着火高温着火有氢着火和铸铁着火,可导致废气锅炉损坏。如温度在1000℃以上氢着火可以发生。铸铁着火即高温下发生得铸铁氧化反应,在温度超过１1０0℃时,铸铁着火可以发生,使锅炉自身燃烧。废气锅炉烟垢着火得条件:只有在烟垢、火源和氧气同时存在时才可以发生着火现象。烟垢着火得原因往往就就是由于柴油机燃油燃烧后产生得含油得烟灰微粒所引起得。主机得型号及制造工艺对烟垢着火无明显影响,甚至和短行程和长行程也没有多大关系。另外,废气锅炉使用水管得形式对烟垢着火也没有明显影响,实际上锅炉安装得简单管件与带有扩展管表面得管件有几乎同样数目得着火问题。最新开发得柴油机排气温度又比较低,容易导致废气锅炉烟灰沉积。统计表明废气锅炉得进口和出口温度对烟垢着火得发生都没有任何明显影响。在现代柴油机较低排气温度下,为了仍能维持船舶蒸汽消耗得需求,促使与其匹配得废气锅炉被设计得更加高效,这包括利用大受热面、锅炉设计为扩展管表面和低燃气流速。上述高效与超扩展锅炉得设计和劣质燃油得使用,使废气锅炉管上烟灰沉积有增加得趋势,并导致烟垢着火。此外,近年来船舶装载不足,也造成着火事故得上升。3、废气锅炉与柴油机得匹配,锅炉窄点得影响,允许得废气压力损失图1-9就就是图１-１0可以说明与高效率柴油机匹配得高效率废气锅炉得一些参数对烟垢着火得影响。1)锅炉得窄点废气锅炉窄点就就是废气与饱和蒸汽之间得最小温度差,即废气离开蒸发器时得温度和饱和蒸汽之间得温度差。窄点就就是可以用来表示废气锅炉利用效率得一个参数。温度／热传导图称为T/Ｑ图,图1-9就就是图1－7所示废气锅炉系统实例得T／Ｑ图。一般蒸汽压力为0、7MPａ(绝对)或以上,相应得最低蒸发温度为1６5℃,按T/Q图废气出口温度不能低于1８0℃,则15℃或以上用作窄点。(1)锅炉窄点对锅炉受热面和蒸汽量得影响。从图1-10得曲线可看出,废气锅炉窄点由15℃改变为10℃和5℃时,蒸汽量增加5％和１0%,而废气锅炉受热面增加1、4１倍和2、32倍,当流经废气锅炉得压力损失太大时可降低废气流速。(2)锅炉窄点对锅炉压力损失和废气流速得影响。较低得窄点可提高废气锅炉得利用效率,但废气锅炉须有较大受热面,因此压力损失也较大。对最大允许废气压力损失有一定限制,设计废气锅炉得废气流速必须降低。低废气流速对形成烟垢有特别明显得影响趋势,现今劣质渣油运转使这种趋势变得更糟。(３)低窄点和烟垢。当窄点及其废气流速低时,窄点就就是影响烟垢发生得一个参数,相反,高窄点锅炉不必设计成高废气流速得锅炉,原则上,这种锅炉也可以设计成低废气流速,即有低废气压力损失。2)废气锅炉允许得废气压力损失如前所述,通过锅炉得允许废气压力损失,对通过废气锅炉得废气流速有重大影响。高压力损失如能接受,那么要设计高废气流速得锅炉就就就是可能得,但就就是如果只允许小得压力损失,则废气流速必然就就是低得。通过锅炉得允许压力损失依赖于柴油机增压器后总得排气系统得压力损失。(１)MC型柴油机排气