关于船舶轮机自动化机舱动力装置与系统研究
许金波
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许金波,. 关于船舶轮机自动化机舱动力装置与系统研究[J]. 国际科技论坛,2022.5. DOI:10.12721/ccn.2022.157129.
摘要:
随着科技的发展和节能减排需要,船舶轮机自动化产品的技术含量不断提高。由于船体建造工艺的革新,造船周期不断缩短,从而必须研究和应用与先进造船技术相适应的有关装置安装的先进技术,以保证快速造船和提高造船质量的需要。本文对船舶轮机自动化机舱动力装置与系统进行分析。
关键词: 船舶轮机;自动化机舱;动力装置系统;研究分析
DOI:10.12721/ccn.2022.157129
基金资助:

1前言

船舶轮机中的动力装置系统,是一种相对来讲比较复杂的机电设备工程。而船舶轮机机动化机舱的主要动力装置由主机、高弹性联轴器和其它设备组合形成。因此,想要确保船舶轮机能够进行正常的工作,研究人员需要考虑船舶轮机动力装置在使用的过程中需要达到的条件,再对船舶轮机的动力装置进行研究与开发。本文论述了船舶轮机中动力装置研发的条件,有以下几点:

(1)我国所制造的所有船舶轮机动力装置,都需要满足船用条件,而且还要达到如今船舶使用的所有条件;

(2)在船舶轮机生产过程中,所有设备都需要达到国际法律法规标准,并且还要和系统的设计相符合;

(3)需要考虑我国船舶轮机中动力系统的内部装置跟其他设备之间的协调关系等问题。

通过上面叙述可以了解到,我国船舶轮机自动化机舱动力装置与系统设计在研发设计的过程中,实现对船舶轮机自动化设计需要进行并行设计、优化设计、虚拟设计等方法。与此同时,对于动力系统的一体化设计,还要进一步使用先进技术予以完成,比如运用仿真、人工智能等先进技术,不断加强我国生产船舶轮机的质量。随着科学技术的不断提升,在生产工业产品方面也有了很多设计方法,尤其是船舶轮机动力装置的种类在不断增加。由于船舶轮机中动力系统装置的小零件数量和种类都很多,它的功能结构变得复杂起来,导致了我国的工业生产企业中没有办法将船舶动力装置系统中的部件全部生产出来。所以,要在我国的工业企业制定一个约束条件,在研发设计船舶动力系统过程之中,要满足整个系统设计的需要,就要挑选出合适的组件进行设计。船舶动力系统一般都是使用采油机作主动力控制系统,进而满足动力系统控制器与控制对象的自动化控制管理。所以,研究人员设计船舶动力装置系统时,要对设计模块化、规范化等方面进行全方位考虑,确保船舶轮机的动力系统设计。

2船舶轮机自动化机舱的动力系统

船舶轮机动力系统诚如机械运转中其他动力系统一样,包括燃油系统、润滑油系统、冷却系统以及压缩空气系统。

2.1自动化机舱的燃油系统

在船舶轮机自动化机舱动力装置与系统设计过程中,燃油系统是必不可少的一部分。该系统主要是由轻油系统和重油系统组成的,这两个系统之间使用阀门和管路进行有效的连接,并能够有效的实现轻油和重油之间的转换。重油系统一般情况下都会设置均质机,装置均质机的主要目的是其能够对燃油产生明显的细化作用,并能够有效降低燃油粘度,进而有效的对劣质燃油的性能进行改善,以便能够更好的提高燃油燃烧率。在重油系统中,还可以实现对机器耗油率的计算,进而在船舶的控制室中显示出主柴油机的耗油率。

2.2自动化机舱的润滑油系统

在船舶轮机自动化机舱的动力装置系统中,还有一个比较重要的系统类型,就是润滑油系统。润滑油系统中设有相应的油温调节装置和液位控制装置,这些都能够保证在船舶工作期间提供良好的润滑作用。在船舶轮机主机运行的过程中,润滑油系统能够对自动化机舱中的机油进行有效分离和净化,整个分离与净化的过程都能够实现相关的自动化控制,以保证分油机的正常工作,这也是船舶轮机自动化系统运行的一个必要条件。

2.3自动化机舱的冷却系统

在船舶轮机自动化机舱动力装置系统运行过程中,机舱的主机和副机冷却时采用的都是闭式冷却系统。当船舶主机处在备车过程中,机舱副机的冷却水就能够在主机的缸套中进行流动。这样一来,不仅能够保证自动化机舱冷却系统的正常运作,也能够达到节能的重要作用。

2.4自动化机舱的压缩空气系统

船舶轮机自动化机舱运行过程中,机舱的压缩空气系统也是一个重要的组成部分。该系统的压缩空气,将其分成两路,一方面对主机起到相应的动力作用,另一方面也能够完成有效的控制作用。压缩空气系统中的自控用压缩空气主要是使用空气净化器对空气进行有效的净化,并将这些净化的空气进行减压,进而能够完成有效的遥控使用。

3船舶动力装置与系统自动化设计

3.1设计理念

近年来船舶的自动化水平飞速发展,被广泛用于动力系统之中。在选择动力装置、设计动力系统时,需要充分考虑自动化设计的需求,在前文提到的设计原则基础上,需要考虑是否能够进行自动化的改造,与其他自动化系统的匹配度。动力系统的自动化系统需要能够对动力系统进行保护、监视、测量、指示、调整、变换与控制等工作。与其他系统一样,船舶的自动化是指能够通过智能技术,综合分析整个船舶各系统情况、行驶状态、外部环境等因素,向动力系统发出指令,从而实现自动操作。目前尚没有完全不依赖于人工的船舶系统,但在部分船舶早已实现自动巡航功能。自动系统中控制器、控制对象(动力系统)是两个关键组成部分,当前船舶的动力系统自动化控制已实现局部控制化向全面自动化转变历程,技术越来越完善。

3.2设计选型

首先,需要进行船舶动力系统选型计算,主推进柴油机、齿轮箱型号需综合考虑匹配问题。初步匹配需要考虑船体的主尺度、船舶有效功率、船舶航速、螺旋桨直径、螺旋桨最佳转速等所需主机功率,而后确定船舶能够达到的最高航速、螺旋桨直径等,确定齿轮箱的型号参数。需注意的是,有些主柴油机、齿轮箱是不适合自动化控制的,配件本身自动化水平低。

3.3设计方法

设计自动化系统,前文提到了部分常见的自动化功能配置。现代建造的船舶动力系统自动化系统可分为电动部分与气动部分两个组成部分,船舶动力系统厂家一般提供气动部分,在建造船舶时,会建成完整的动力系统自动遥控装置系统。动力系统的核心柴油机,基本的自动化配元件包括空分器转向机构、高压油泵换向机构、高压油泵、气压检测、主机转速检测,其中高压油泵又连接调速器转换器、VIT执行器,换向机构与气动操作系统连接,变速元件与电子调速器连接,整个船舶能够通过主机遥控系统实现驾驶操作、集控操作、机旁操作。船舶主机自动遥控系统设计主要包括航行速度、螺旋桨转速、柴油机转速、调速器,转速设定值等内容。调速器是实现恒速控制的关键环节,转速的检测主要经过磁脉冲测速装置完成。调速器是完成调速和执行的装置,通过比例积分调节实现,近年来电子调速器逐渐取代了机械调速器。以3600DWT供油船为例,其控制系统为双机、双桨,可以在驾驶室、集控室、机旁进行调速变向,货控室、机旁控制货油泵,实现了一机双用。

4结语

随着科学技术的持续快展,我国大部分船舶轮机实现了动力装置的自动化设计,降低了船舶制造的周期,提高了船舶轮机的使用效率。因此,船舶轮机的建造工艺水平还需要不断革新,我国研发设计人员还需要不断深入研究和学习先进的造船技术,通过创新设计研发出更具有特殊性能的、安装先进技术的自动化机舱动力装置系统,以此来提高我国整体的造船质量,促进我国船舶装置自动化技术的发展。

参考文献

[1]伍赛特.船舶动力装置及系统的技术特点与应用研究[J].上海节能,2022(01):33-37.

[2]张凡,李良才,汤涛,邹群.基于大数据的船舶动力装置全寿期综合保障系统设计[J].中国舰船研究,2020,15(S1):92-97.

姓名:许金波,性别:男,出生年月:1979.06.07,民族:汉,籍贯:湖北省随州市,学历:专科,职称:工程师,研究方向:船舶与海洋)

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