船舶动力装置概述精选文档.ppt

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1、船舶动力装置概述本讲稿第一页，共三十九页本课程的目的和任务本课程的目的和任务目的：培养船舶动力装置专业工程技术人才。任务：系统介绍船舶动力装置设计原则和安装工艺；培养学员具有船舶动力装置原理详细设计和编制安装工艺规程及进行工装设计的能力。本课程是轮机专业的核心专业课之一。具有很强的实践性。学学生生在在学学习习时时必必须须具具有有一一定定的的感感性性知知识识，要要注注意意理理论论结结合合实实际际，在在学学习习过过程程中中不不能能一一成成不不变变地地对对待待某某些些设设计计原原则则和和工工艺艺方方法法。主要是掌握一些基本原理、原则和一些基本的技术要求，以解决动力装置设计好安装中的实际问题。本讲稿第

2、二页，共三十九页本课程的教学参考书本课程的教学参考书民用船舶动力装置，商圣义，人民交通出版社；民用船舶动力装置，商圣义，人民交通出版社；船舶动力装置安装工艺学，陆金铭，国防工业出版社；船舶动力装置安装工艺学，陆金铭，国防工业出版社；船舶建造质量检验，陆俊岫，哈尔滨工程大学出版社；船舶建造质量检验，陆俊岫，哈尔滨工程大学出版社；船舶设计实用手册，国防工业出版社；船舶设计实用手册，国防工业出版社；船舶建造工艺学，徐兆康，人民交通出版社；船舶建造工艺学，徐兆康，人民交通出版社；船舶建造规范（任选）船舶建造规范（任选）船船体体结结构构、船船舶舶轴轴系系舵舵系系、船船体体装装配配工工艺艺学学、五五金金手

3、手册册、机械设计手册机械设计手册本讲稿第三页，共三十九页舰船动力装置的含义舰船动力装置的含义保证船舶正常航行、作业、停泊以及船员、旅客正常生活所必需的的机械设备的综合体。可以说船舶动力装置包括船上所有的机械设备。本讲稿第四页，共三十九页舰船动力装置的组成舰船动力装置的组成 辅助动力装置 轮机自动化 甲板机械 管路系统 推进装置 系统本讲稿第五页，共三十九页推进装置推进装置 主机：产生推进动力的原动机。后传动装置：主机与轴系的连接装置。作用：合、并车，离合，倒顺，减速，隔振及调节推进装置的布置等等。离合器、减速箱、联轴器轴系：将主机发出的功率传递给螺旋桨，同时将桨旋转所产生的轴向推力传给船体以推

4、动船舶前进。传动轴、轴承、密封件推进器：将主机发出的能量转换为推力的设备，如螺旋桨等。本讲稿第六页，共三十九页辅助动力装置辅助动力装置提供推进动力以外的各种能源。船舶电站：供给辅助机械及全船所需要的电能，它由发电机、配电板及其它电气设备组成。辅助锅炉装置：民用船舶一般用它产生低压蒸汽，以满足加热、取暖及其它生活需要。它由辅助锅炉及为它服务的燃油、给水、鼓风、送汽设备及管路、阀件组成。本讲稿第七页，共三十九页船舶管路系统船舶管路系统血管血管船舶为了完成一定任务而专门用来输送和排出液体或气体的管路、附件、机械设备和仪表的总称。它包括动力管路和船舶管路。动力管系：主要用来为主机和辅助机械服务的管路。

5、如：燃油、滑油、冷却水、压缩空气、排气及废气利用管路。船舶系统：为保证船舶安全及船员和旅客的正常生活所需的系统。本讲稿第八页，共三十九页船舶甲板机械船舶甲板机械保证船舶航向、停泊及装卸货物所需要的机械设备。锚泊机械设备：包括锚机、绞盘等。操舵机械设备：包括舵机及操作机械、执行机构等。起重机械设备：如起货机、吊艇机及吊杆等设备。本讲稿第九页，共三十九页机舱机械设备的遥控及自动化机舱机械设备的遥控及自动化包括对主、辅机和有关机械设备等的远距离控制、船舶动力装置参数及过程自动调节、检测和警报系统等。本讲稿第十页，共三十九页舰船动力装置的类型及特点舰船动力装置的类型及特点船舶动力装置的类型一般以主机的

6、结构型式来命名。目前常见的有柴油机动力装置、汽轮机动力装置、燃气轮机动力装置、联合动力装置和核动力装置等。本讲稿第十一页，共三十九页柴油机动力装置柴油机动力装置广泛应用。目前以柴油机作为主机的船舶占98%以上，柴油机船总功率占造船总功率的90%以上。优优点点：有较高的经济性，在整个功率范围内燃油耗率较低，耗油率比蒸汽、燃气动力装置低得多。这一优点使柴油机船的续航能力大大提高，换句话说，一定续航力下所需的燃油贮备量较小，从而使营运排水量相应增加。运行费用也比较低。在低转速时有良好的扭矩特性，可用低质燃油，空气耗率低、排气红外辐射少。重量轻，辅助设备较少，布置简单，单位重量指标较小。具有良好的机动

7、性，起动、加速、换向性能良好等。缺缺点点：柴油机尺寸和重量按功率比例增长快，因此单机组功率受到限制。柴油机工作中的噪声、振动较大。高中速柴油机的运转部件磨损厉害。柴油机在低速时稳定性差，因此不能有较小的最低稳定转速，影响船舶的低速航行性能。本讲稿第十二页，共三十九页本讲稿第十三页，共三十九页本讲稿第十四页，共三十九页汽轮机动力装置汽轮机动力装置汽轮机动力装置是由锅炉、汽轮机、冷疑器、轴系、管系及其它有关机械设备等组成。其工作原理如图1-2-1所示。图中燃料在锅炉1里燃烧，放出热量，水在水管中吸热，汽化成饱和蒸汽；饱和蒸汽在蒸汽过热器2中吸热成为过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮机4、5膨胀作功，使汽轮

8、机叶轮旋转，再通过减速齿轮6带动螺旋桨7工作。作过功的乏汽在冷凝器8中将热量传给冷却水，同时本身凝结成水，然后由凝水泵10抽出，并经给水泵11通过给水预热器打入锅炉中，从而形成一个工作循环。冷凝器的冷却水用循环泵9由舷外打入，吸热后又排至舷外。本讲稿第十五页，共三十九页在大功率船舶动力装置中，汽轮机占有一定优势，统计资料表明，功率小于2104kW的船舶，多采用柴油机动力装置，而大于2104kW的多采用汽轮机。高速客船、集装箱船、大型油船以及大中型舰艇多采用汽轮机动力装置。优点：优点：单机功率远比活塞式发动机大。现代舰用汽轮机的单机组功率已达75000kW以上汽轮机叶轮转速稳定，无周期性扰动力，

9、因此机组振动小，噪声小。磨损部件少，工作可靠性大，使用期限长，10万小时以上。可使用低质燃油，滑油消耗率也很低。缺点：缺点：装置总重量、尺寸大。燃油消耗大，装置效率差，经济性较柴油机动力装置差。备车时间长，机动性差。另外，从一个工况变换到另一个工况的过渡时间也较柴油机装置长23倍。不能倒转，需设倒车汽轮机或倒车级（空转）本讲稿第十六页，共三十九页本讲稿第十七页，共三十九页本讲稿第十八页，共三十九页本讲稿第十九页，共三十九页燃气轮机动力装置燃气轮机动力装置燃气轮机是在1947年开始应用于船舶，而得到迅速发展则在50年代后期。并且，船用燃气轮机主要用于军舰。从70年代起，英、美建造的大小型水面舰艇

10、（除航空母舰外）绝大多数都是采用燃气轮机作为推进动力的。本讲稿第二十页，共三十九页本讲稿第二十一页，共三十九页本讲稿第二十二页，共三十九页本讲稿第二十三页，共三十九页船用燃气轮机的组成和工作原理船用燃气轮机的组成和工作原理船用燃气轮机由压气机、燃气轮机和燃烧室组成。工作原理与汽轮机相似，只是在作功的工质方面有所不同。汽轮机中使用的燃料是在锅炉内燃烧，使锅炉中的水加热产生蒸汽，推动叶轮作功；而燃气轮机则利用燃料在燃烧室内燃烧，所产生的燃气推动叶轮作功。其工作原理如图1-2-2所示：供燃料燃烧的空气首先进入压气机，经压缩后温度升高到100200左右，然后再送到燃烧室(即燃气发生器)中去。与此同时，

11、燃料通过喷油嘴喷入燃烧室，与高温高压的空气混合后经点火即进行燃烧，这时温度可高达2000左右。一般用渗入压缩空气的方法，也即二次进风的方法降低燃气温度至600700。燃气进入燃气轮机，在叶片槽道内膨胀，将其动能转换为机械功，使燃气轮机旋转，驱动压气机，随后通过减速齿轮带动螺旋桨工作。装置的起动依靠电动机，电动机通过联轴器与燃气轮机联接。本讲稿第二十四页，共三十九页1螺旋桨、2减速齿轮、3压气机、4燃烧室、5燃气轮机、6联轴器、7-起动电动机本讲稿第二十五页，共三十九页船用燃气轮机的特点船用燃气轮机的特点优点：优点：单位功率的重量、尺寸极小。加速用燃气轮机装置的单位重量可达0.651.3kg/k

12、w，全工况用燃气机装置为24 kg/kw。机组功率也较大，复杂线路的燃气轮机装置机组功率可达60000kW。良好的机动性。燃料消耗率不及柴油机，但也达到200390g/(KWh)，低负荷时经济性的恶化比汽轮机影响为小。缺点：缺点：主机没有反转性，必须设专门的倒车设备。必须借助于启动马达或其它启动机械启动。由于燃气的高温（燃气温度700800以上），叶片材料用的合金钢昂贵，工作可靠性较差，寿命短。由于燃气轮机工作时空气流量很大，因此进排气管道尺寸大，舱内布置困难，甲板上较大的管道通过切口，影响船体强度。本讲稿第二十六页，共三十九页核动力装置核动力装置舰用蒸汽轮机动力装置是由锅炉提供蒸汽，舰艇核动

13、力装置就是用核反应堆代替燃烧重油的蒸汽锅炉，核动力装置的第二回路也是蒸汽轮机动力装置。优点：优点：具有极大的能量贮备，在限定舱室空间所能提供的能量比其它型式的动力装置大得多；不需要消耗空气而获得热能。缺点：缺点：重量尺寸较大；操纵管理检查系统比较复杂；造价昂贵。本讲稿第二十七页，共三十九页船舶联合动力装置船舶联合动力装置由两台或两台以上不同类型的热力发动机如燃气轮机和汽轮机、柴油机和燃气轮机、柴油机和汽轮机、核动力和燃气轮机，或不同型号的两台或两台以上的燃气轮机供船舶推进和其它船舶设备所必需的能源，或只供船舶推进所需能源的装置称为船舶联合动力装置。按照不同发动机热力学上有无联系，联合动力装置分

14、成有联系的经济型和无联系的加速型两大类。目目前前最最常常用用有有三三种种：即汽轮机+加速燃气轮机，柴油机+加速燃气轮机，燃气轮机+加速燃气轮机。本讲稿第二十八页，共三十九页船舶联合动力装置的特点船舶联合动力装置的特点优点：重量尺寸小（重量很轻的燃气轮机提供大部分功率），一定排水量下可提高航速或增加配置功率。操纵方便，备车迅速。自巡航到全速工况加速迅速，可立刻发出全功率。两个机组共同使用一个减速器，具有多机并车的可靠性。管理与维修费用较低。加速和巡航装置彼此独立，互为备份，提高了可靠性。耗油率低。缺点：必须配备适用不同机种的燃料及相应的管路及贮存设备，不同类型燃料的贮存比例会影响舰艇战术性能。共

15、同使用一个主减速器，小齿轮数目多，结构复杂。两种不同类型机组在减速器周围布置上有一定难度。本讲稿第二十九页，共三十九页舰船动力装置的基本特性指标舰船动力装置的基本特性指标动力装置的基本特性指标是指技术指标、经济指标和性能指标。技术指标：是标志动力装置的技术性能和结构特征的参数。主要指下列几个指标：功率指标、重量指标重量指标、尺寸指标（包括面积饱和度KS：单位机舱面积所分配的主机有效功率，KS=Pb/S；容积饱和度KV）；经济指标：经济指标：有燃料消耗率、热效率e 等 本讲稿第三十页，共三十九页舰船动力装置的性能指标舰船动力装置的性能指标可靠性：可用船舶动力装置在使用阶段的故障发生率和因此而发生

16、的停航时间来考核。机动性：指装置中的各种机器设备，改变工况时的工作性能。如：起动准备时间、换向时间、低速航行，停车时间等等。振动和噪声的控制：振动对设备的损害，噪声影响轮机人员的身体健康。主机遥控和机舱自动化：这两者是改善船员劳动条件和提高船舶生产能力的重要措施，也是衡量一艘船现代化程度的标志。动力性和配合性能：指柴油机动力的发挥和利用情况及与螺旋桨的配合性能。本讲稿第三十一页，共三十九页对船舶动力装置的要求对船舶动力装置的要求机电设备安全可靠提高船舶动力装置的经济性：采用低质廉价燃料等等具有一定的续航力具有良好的操纵性主、辅机选型合理其它在不同工况下机桨配合要得当；具有相应的主机遥控和机舱自

17、动化的设施；船舶的建造成本要低；重量、尺寸要紧凑，机舱的面积和容积饱和度要合理；检测与维修管理应方便；所选用的各种机械设备及有关计算应满足船舶建造规范的要求。本讲稿第三十二页，共三十九页船舶动力装置设计船舶动力装置设计动力装置设计实际上是一个系统工程设计。分为初步设计、详细设计、生产设计和完工文件编制四个阶段。逻辑过程如下：建立目标：为某船设计的船舶动力装置，其燃料费与初投资均较低，性能可靠优良，符合设计任务书要求。决定约束条件：既航速、航区、续航力、油种及船舶主尺寸的约束。明确政策与制订计划：即明确国家规定的船舶入级与建造规范、防污染公约及其它有关法令、标准等，并在此基础上制定工作计划。了解

18、系统设计要求：对船舶动力装置在可靠性、经济性及机动性等方面和船东的具体设计要求必须了解清楚。方案选择：对船舶动力装置主机选型、传动型式、轴系设计、电站配置、管系设备设计与机舱布置等进行不同方案的论证、权衡与选择比较。最优方案确定：从各技术经济指标出发，参照船东要求，对各个方案进行优选、最终确定最优方案。详细设计计算：对整个选择的最优方案，进行各部分内容的详细设计计算。分析评估：对整个设计从性能及各种指标方面予以评估。如果满意，就可投入力量进行生产设计，并且最终完成设计。本讲稿第三十三页，共三十九页船舶动力装置安装船舶动力装置安装生产过程生产过程船舶的制造的生产过程包括原材料的运输、保管和生产准

19、备；毛坯制造；零件的机械加工和热处理；部件的装配和机械的总装、检验和试车；成品的油漆；船体分段和总段的装配；机械、设备、管路电气等装船和船体涂装等。船舶的生产过程由许多工厂协作分工完成。麻雀虽小，五脏俱全在这里不适用（产品质量、生产效率和成本都难以保证）。船舶的生产过程又可分为若干车间的生产过程。某一车间所用的原材料（或半成品）可能是另一车间的成品，而它的成品又可能是其它车间的原材料（或半成品）。本讲稿第三十四页，共三十九页安装工艺过程安装工艺过程机械设备总装基座准备吊运 定位 主从动件校中试运转 配紧固和定位螺栓 基座钻铰孔主从动件连接配垫片验收 本讲稿第三十五页，共三十九页n机炉舱内完成大

20、部分安装工作，舱室拥挤，作业环境恶劣，只能采用小型机械化设备和工具，因此安装工作的效率和质量低劣。而且即使是采用高效率的机械化设备也不可能彻底改变安装的生产效率；n舾装件的种类繁多，作业程序复杂；n各工种同时施工进行混合作业，既不安全又相互干扰；n工作场地分散，工序划分不明确，容易造成错乱及返工等情况面影响舾装周期。n船舶动力装置的安装在船舶建造中占有很大的比重。一般认为，民用船舶约占船舶建造总劳动量的30%左右；舰艇约占40%45%，所以改进安装工艺，对缩短船舶建造周期，提高安装质量、减轻劳动强度具有重大意义。船舶动力装置安装工程的特点船舶动力装置安装工程的特点本讲稿第三十六页，共三十九页船

21、舶动力装置安装工艺学船舶动力装置安装工艺学指包括主机、辅机、轴系、设备和管路系统等整个动力装置的部件及有关舾装件在内的全部安装工程；采用先进的科学技术方法进行安装和调试，以达到提高生产率、降低成本、改进产品质量、缩短造船周期为目的这样一门综合性的应用科学。本讲稿第三十七页，共三十九页轮机安装工艺流程的制订轮机安装工艺流程的制订轮机安装工艺流程取决于生产规模，安装过程的劳动量和安装件的结构、重量等因素而定，一般是属于自由移动式安装，即安装件从一个存放地点，吊运到按机舱布置图要求应到位的坐标位置上，并给予校中、连接、配垫、钻铰孔、紧固和验收等安装顺序，在每一安装区域，均配备有专用工装设备和量卡具等

22、。根据被安装件的安装顺序，不断地将所需要的安装件运送到相应的安装位置，并使其定位和安装完毕。这种安装方式称为船舶动力装置安装工艺流程图或网络图。流程图能把所有力量都组织起来，像划船一样有节奏地加以使用，对工程的进展能定量地、形象地进行指挥，起着组织、协调、控制的作用。总之在流程图上能比较直观地看出各工序的主要或次要地位，它既能抢出速度又能相互配合，是目前指挥生产行之有效的措施。本讲稿第三十八页，共三十九页编写轮机安装工艺规程的步骤编写轮机安装工艺规程的步骤 分析研究安装件的总装图，验收技术条件和零部件明细表；确定安装的组织形式，即首制产品还是批量船，由此派生出相适应的组织形式；确定各安装件的科学排列顺序；选择和制作安装工艺过程中所要用到的工装设备和工、量，卡具；确定安装质量检验的方法和标准；确定工人等级及工时定额；确定被安装件位移时的吊运方法；确定安装操作指导卡；拟订试验大纲。本讲稿第三十九页，共三十九页