船舶动力装置.ppt

1 12 2课程编号：课程编号：0903203 英文名称：英文名称：Introduction of Ship Power Plant课程性质：必修课程性质：必修 开课学期：开课学期：5考核方式：闭卷考试考核方式：闭卷考试开课专业：热能与动力工程开课专业：热能与动力工程学学 时：时：40学学 分：分：2 一、课程基本信息一、课程基本信息3 3姓姓 名：王忠义名：王忠义 办办 公公 室：动力楼室：动力楼1002室室 办公电话：办公电话：82519347 移动电话：移动电话：18645066313二、任课教师基本信息二、任课教师基本信息三、基本要求三、基本要求课堂授课为主要讲授方法课堂授课为主要讲授方法听课时如有问题可随时提出来听课时如有问题可随时提出来课后仔细阅读教材课后仔细阅读教材4动力工程概论课程主要教材动力工程概论课程主要教材刘兴永刘兴永 主编主编人民交通出版社出版人民交通出版社出版 本书共分六章，主要内容包括：本书共分六章，主要内容包括：绪论；船舶轴系布置及设计；推进绪论；船舶轴系布置及设计；推进装置的设计；船舶管理系统；推进装置的设计；船舶管理系统；推进装置的特性与配合；船舶动力装置装置的特性与配合；船舶动力装置设计等方面的知识。设计等方面的知识。5动力工程概论课程主要教材动力工程概论课程主要教材 第第1章为总论；第章为总论；第2、3章介绍章介绍动力装置的组成与结构原理；第动力装置的组成与结构原理；第4、5章分析动力系统的配合特性、章分析动力系统的配合特性、经济性问题；第经济性问题；第6章研究动力装章研究动力装置的振动和噪声性能；第置的振动和噪声性能；第7章介章介绍动力装置设计的综合评估方法。绍动力装置设计的综合评估方法。徐筱欣徐筱欣主编主编上海交通大学出版社上海交通大学出版社6动力工程概论课程主要教材动力工程概论课程主要教材作者作者:姚寿广、肖民。姚寿广、肖民。出版：国防工业出版社。出版：国防工业出版社。开本：开本：16 页数：页数：182 全书共分全书共分9章，主要包括：章，主要包括：绪论，船舶轴系，推进系统绪论，船舶轴系，推进系统的传动装置，船舶动力管路系的传动装置，船舶动力管路系统，船舶管路系统，船、机、统，船舶管路系统，船、机、桨工况配合特性，船舶推进轴桨工况配合特性，船舶推进轴系的扭转振动与控制，船舶动系的扭转振动与控制，船舶动力装置的经济性，机舱规划与力装置的经济性，机舱规划与设计布置。设计布置。7动力工程概论课程主要教材动力工程概论课程主要教材 本书主要介绍船舶本书主要介绍船舶(军、民用军、民用)动力装置系统的组成、结构、工动力装置系统的组成、结构、工作原理、性能及发展。其中包括作原理、性能及发展。其中包括船舶内燃机、燃气轮机、蒸汽锅船舶内燃机、燃气轮机、蒸汽锅炉及汽轮机、核动力、联合动力炉及汽轮机、核动力、联合动力装置、轴系传动、特种动力装置装置、轴系传动、特种动力装置等。等。张志华张志华 等编著等编著哈尔滨工程大学出版社哈尔滨工程大学出版社 8动力工程概论课程主要参考书动力工程概论课程主要参考书作作者：者：徐立华徐立华主编主编出版社：出版社：哈尔滨工程大学出版社哈尔滨工程大学出版社作作者：者：朱建元主编朱建元主编出版社：出版社：人民交通出版社人民交通出版社9动力工程概论课程主要参考书动力工程概论课程主要参考书作作者：者：牛利民牛利民李淑英李淑英出版社：出版社：哈尔滨工程大学出版社哈尔滨工程大学出版社作作者：者：李孝堂李孝堂主编主编出版社：出版社：航空工业出版社航空工业出版社10动力工程概论课程主要参考书动力工程概论课程主要参考书作作者：者：樊泉桂樊泉桂主编主编出版社：出版社：中国电力出版社中国电力出版社作作者：者：黄树红主编黄树红主编出版社：出版社：中国电力出版社中国电力出版社11动力工程概论课程主要参考书动力工程概论课程主要参考书作作 者者:彭敏俊编著彭敏俊编著 出版社出版社:哈尔滨工程大学出版社哈尔滨工程大学出版社 作作者：者：彭敏俊编著彭敏俊编著出版社：出版社：哈尔滨工程大学出版社哈尔滨工程大学出版社12第一章第一章总论总论1.1 船舶动力装置定义及其组成1.2 船舶性能及对动力装置的要求1.3 船舶动力装置的性能指标1.4 典型动力装置本节主要内容13第一章第一章总论总论1.1 船舶动力装置定义及其组成 船船舶舶动动力力装装置置是是指指将将燃燃料料的的化化学学能能转转化化为为热热能能、机机械械能能使使船船舶舶产产生生推进力保证船舶航行和提供能量消费的全部机械推进力保证船舶航行和提供能量消费的全部机械,设备和系统的总合体。设备和系统的总合体。船舶动力装置包括：推进装置船舶动力装置包括：推进装置,辅助装置辅助装置,机舱自动化系统和船舶系机舱自动化系统和船舶系统四大部分。统四大部分。推进装置推进装置包括主机包括主机,传动设备和推进器。传动设备和推进器。辅助装置辅助装置包括发电副机组包括发电副机组,辅助锅炉辅助锅炉,压缩空气系统。压缩空气系统。机舱自动化系统机舱自动化系统包括推进和辅助装置及系统的自动控制。包括推进和辅助装置及系统的自动控制。船舶系统船舶系统包括通风包括通风,照明照明,取暖取暖,空调空调,供水供水,卫生卫生,制淡制淡,冷藏冷藏;防火防火,防爆防爆,防水防水,防漏防漏;舵舵,锚锚,装卸等。装卸等。14第一章第一章总论总论 船船舶舶对对动动力力装装置置的的要要求求取取决决于于船船舶舶的的类类型型,例例如如军军用用船船舶舶中中航航空空母母舰舰,驱驱逐逐舰舰,护护卫卫舰舰,快快艇艇,潜潜艇艇,补补给给舰舰等等不不同同的的舰舰船船对对动动力力装置有不同的要求装置有不同的要求.舰船的性能有以下九方面舰船的性能有以下九方面:(1)排水量排水量()是船舶的总重量是船舶的总重量,由空船重量和载重量所组成。由空船重量和载重量所组成。(2)容积容积()水面航行船舶水下部分的体积。水面航行船舶水下部分的体积。(3)航速航速(v)舰船航行的速度舰船航行的速度,单位使用节单位使用节(kn)1kn=1海海里里/小小时时=1852米米/小小时时.地地球球赤赤道道的的周周长长为为21600海海里里,沿沿着着赤赤道道船船行行走走60海海里里对对应应赤赤道道周周长长的的360分分之之1。1海海里里对对应应60分分之一度即一弧分。之一度即一弧分。军用舰船可分为全速军用舰船可分为全速,经济航速经济航速,最低航速最低航速,倒车航速。倒车航速。1.2 船舶性能及对动力装置的要求15第一章第一章总论总论(4)续航力续航力(S).舰船在用尽全部燃料及其它消费品储量前舰船在用尽全部燃料及其它消费品储量前,以恒速所航行以恒速所航行过的距离过的距离,以海里计以海里计.(5)自给力自给力(T).舰船在海上航行中途不补给任何备品所能持续活动的时舰船在海上航行中途不补给任何备品所能持续活动的时间称为自给力间称为自给力,以天计以天计.(6)生命力生命力.舰船抵御破坏保持战斗能力的性能称为生命力舰船抵御破坏保持战斗能力的性能称为生命力.(7)机动性机动性.舰船起锚开航舰船起锚开航,改变航速和航向的性能改变航速和航向的性能.(8)隐蔽性隐蔽性.在海上不被敌方发现的性能在海上不被敌方发现的性能.(9)耐波性耐波性.舰船在不良天气条件下完成任务的性能舰船在不良天气条件下完成任务的性能.16第一章第一章总论总论 功率足够大以满足船舶设计航速的要求。船舶在使用一个阶功率足够大以满足船舶设计航速的要求。船舶在使用一个阶段后，船体被海生物污染，船体阻力增大，动力装置效率也有段后，船体被海生物污染，船体阻力增大，动力装置效率也有所降低，故动力装置的设计功率要增大所降低，故动力装置的设计功率要增大5%-10%。重量轻、尺寸小，能保证船舶有大的载货重量和容积。重量轻、尺寸小，能保证船舶有大的载货重量和容积。经济性好、耗油率低，能降低船舶的运行经济费用，增大舰经济性好、耗油率低，能降低船舶的运行经济费用，增大舰船的续航力。船的续航力。除以上三项主要的要求外，还应当机动性好，生命力强，隐除以上三项主要的要求外，还应当机动性好，生命力强，隐蔽性好，耐用可靠，操纵管理方便、制造成本低等。蔽性好，耐用可靠，操纵管理方便、制造成本低等。船舶对动力装置的要求船舶对动力装置的要求17第一章第一章总论总论(1)功率指标功率指标(2)重量指标重量指标干重干重(包括主机包括主机,副机副机,管路管路,轴系轴系,电站及锅炉电站及锅炉),湿重湿重(干重干重,加上内部的工质及消耗品加上内部的工质及消耗品,不包括消耗品的存储量不包括消耗品的存储量),总重总重(湿重加上消耗品存储量湿重加上消耗品存储量)是常用的重量指标。是常用的重量指标。(3)尺寸指标尺寸指标机舱面积和容积的饱和度。机舱面积和容积的饱和度。1.3 船舶动力装置的性能指标一、一、技术指标技术指标18第一章第一章总论总论(1)动力装置的燃料消耗率动力装置的燃料消耗率 bz=Bz/Pez Bz动力装置每小时燃油消耗量动力装置每小时燃油消耗量,包括主机包括主机,副机和锅炉副机和锅炉的消耗量的消耗量.(2)主机燃料消耗率主机燃料消耗率 bE=BE/Pe BE 主机燃料消耗量主机燃料消耗量.(3)动力装置每海里航程燃料消耗量动力装置每海里航程燃料消耗量bm=Bz/v (公斤公斤/海里海里)(4)动力装置有效热效率动力装置有效热效率ez=3600Pez/(BzQw)Qw燃料的低发热值燃料的低发热值(5)动力装置的建造、运行和维修的经济性动力装置的建造、运行和维修的经济性二、二、经济指标经济指标19第一章第一章总论总论1.4 典型动力装置柴油机动力装置柴油机动力装置蒸汽轮机动力装置蒸汽轮机动力装置燃气轮机动力装置燃气轮机动力装置联合动力装置联合动力装置核动力装置核动力装置特种动力装置特种动力装置20第一章第一章总论总论1.4.1柴油机动力装置21第一章第一章总论总论22第一章第一章总论总论优点优点:(1)具有较高的经济性具有较高的经济性,耗油率可达到耗油率可达到150克克/千瓦小时；千瓦小时；(2)重量较轻重量较轻,比蒸汽轮机动力装置轻得多；比蒸汽轮机动力装置轻得多；(3)具有较好的机动性。具有较好的机动性。缺点缺点:(1)单机功率较低单机功率较低,比蒸汽轮机和燃气轮机低；比蒸汽轮机和燃气轮机低；(2)工作过程中振动和噪声大；工作过程中振动和噪声大；(3)大修期较短；大修期较短；(4)在低速工作时稳定性较差；在低速工作时稳定性较差；(5)滑油消耗量较大。滑油消耗量较大。柴油机动力装置的特点柴油机动力装置的特点23第一章第一章总论总论1.4.2汽轮机动力装置24第一章第一章总论总论水蒸汽水蒸汽蒸汽蒸汽凝水凝水锅炉给水锅炉给水25第一章第一章总论总论汽轮机动力装置的特点汽轮机动力装置的特点优点优点:(1)单机功率大，单机功率大，陆用机组可达陆用机组可达1200MW，船用可达，船用可达75MW；(2)工作平稳振动噪声小；工作平稳振动噪声小；(3)大修期长；大修期长；(4)可使用劣质燃油，滑油消耗率低。可使用劣质燃油，滑油消耗率低。缺点缺点:(1)结构复杂尺寸重量大；结构复杂尺寸重量大；(2)燃料消耗量大燃料消耗量大,经济性差；经济性差；(3)机动性差机动性差,启动变负荷需很长时间。启动变负荷需很长时间。26第一章第一章总论总论1.4.3燃气轮机动力装置27第一章第一章总论总论燃气轮机动力装置的特点燃气轮机动力装置的特点优点优点:(1)重量轻尺寸小功率大；重量轻尺寸小功率大；(2)机动性能良好；机动性能良好；(3)经济性比蒸汽轮机装置好，比柴油机差。经济性比蒸汽轮机装置好，比柴油机差。缺点缺点:(1)主机本身不能反转；主机本身不能反转；(2)耗油率较高；耗油率较高；(3)进排气装置尺寸重量大；进排气装置尺寸重量大；(4)大修期较短。大修期较短。28第一章第一章总论总论1.4.4联合动力装置 单单一一种种类类动动力力装装置置各各有有优优缺缺点点,军军用用舰舰船船以以提提高高战战斗斗力力为为主主要要目目标标,尽尽可可能能提提高高航航速速和和机机动动性性,增增大大功功率率的的同同时时还还要要减减少少装装置置所所占占据据的的排排水水量量以以提提高高续续航航力力。舰舰体体全全速速航航行行时时要要求求的的功功率率相相当当大大,但但是是全全速速航航行行的的时时间间仅仅占占总总航航行行时时间间的的2%左左右右。舰舰船船绝绝大大多多数数时时间间处处于于巡巡航航工工况况,要要求求经经济济性性高高,提提高高续续航力。航力。为解决全速大功率与巡航经济性的矛盾为解决全速大功率与巡航经济性的矛盾,可采用联合动力可采用联合动力装置。装置。全电力推进也可视为一种联合动力装置全电力推进也可视为一种联合动力装置,各种原动机发电各种原动机发电,电动机推进，这是未来推进系统的发展方向。电动机推进，这是未来推进系统的发展方向。29第一章第一章总论总论目前使用的联合动力装置有五种型式1 1、蒸燃联合动力装置（、蒸燃联合动力装置（COSAGCOSAG或或COSOGCOSOG）2 2、柴燃联合动力装置（、柴燃联合动力装置（CODAGCODAG或或CODOGCODOG）3 3、燃燃联合动力装置（、燃燃联合动力装置（COGAGCOGAG或或COGOGCOGOG）4 4、柴柴联合动力装置（、柴柴联合动力装置（CODADCODAD）5 5、燃蒸联合动力装置（、燃蒸联合动力装置（COGASCOGAS）30第一章第一章总论总论优点优点:(1)在保证足够大功率的前提下在保证足够大功率的前提下,尺寸小重量轻尺寸小重量轻.(2)机动性好。机动性好。(3)可靠性好。可靠性好。缺点：缺点：装置复杂，建造成本高，维护成本高。装置复杂，建造成本高，维护成本高。联合动力装置的特点联合动力装置的特点电力推进是特殊的联合动力装置电力推进是特殊的联合动力装置主机发电，电动机推进。主机发电，电动机推进。机动性好，低速性好，布置灵活，机动性好，低速性好，布置灵活，但尺寸过大，中间损耗大，初投资大，人员水平要求高。但尺寸过大，中间损耗大，初投资大，人员水平要求高。31总结总结1.1 船舶动力装置定义(1)及其组成(4)1.2 船舶性能(9)及对动力装置的要求1.3 船舶动力装置的性能指标(2)1.4 典型动力装置柴油机柴油机、汽轮机、燃气轮机、联合动力、汽轮机、燃气轮机、联合动力（优缺点及相互比较）（优缺点及相互比较）