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1、第一章 船舶动力装置概论第一节 船舶动力装置的组成和类型第二节 船舶动力装置基本要求和主要性能指标第三节 主要设备配置原则,下课！,第一节 船舶动力装置的组成和类型一、船舶动力装置的含义为了满足船舶航行、各种作业、人员生活、财产和人员 安全的需要所设置的全部机械、设备和系统的总称。二、船舶动力装置的组成1、推进装置：推动船舶航行的装置，由主机、传动设备、轴系和推进器组成；2、辅助装置：除推进装置之外的其它产生能量的装置，包括船舶电站、辅锅炉、液压泵站和压缩空气系统。3、管路系统：用以输送流体的管系，分为：1）动力系统为推进装置和辅助装置服务的管路系统。燃油系统、滑油系统、海淡水冷却系统、蒸汽系
2、统和压缩空气系统。2）辅助系统：为船舶平衡、稳性、人员生活和安全服务的管路系统。,压载、舱底水、日用海淡水、通风、空调、冷藏和消防系统等。4、甲板机械：为保证船舶航向、停泊、装卸货物及起落重物所设置的机械设备。5、防污染设备：用来处理船上污油水、油泥、生活污水及各种垃圾的设备。包括：油水分离装置、焚烧炉及生活污水处理装置。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错误所设置的设备。主要由遥控、自动控制、自动调节、监视、报警和打印的等设备组成。三、船舶动力装置类的类型按推进装置类型分：蒸汽动力装置 燃气动力装置 核动力装置,1）蒸汽动力装置包括：往
3、复式蒸汽机 现已基本被淘汰 汽轮机 汽轮机的优点：单机功率大，运转平稳，摩擦磨损小，振动噪声小。汽轮机的缺点：装置热效率低，装置总重量及体积大。需要配置重量尺寸较大的锅炉，冷凝器，减速齿轮装置及其它辅助机械。在功率超过22，000kW和船速超过20 kn的船舶上具有突出优越性。,2)燃气动力装置包括：柴油机动力装置 燃汽轮机动力装置 柴油机动力装置 柴油机动力装置的优点：热效率最高、起动迅速、部分负荷运转性能好、安全可靠、装置重量轻、功率范围大 多用于船舶主机和船舶发电机原动机 船用中、大型商船所使用的柴油机动力装置分两种：大型低速机 大功率中速机 原理图观看！低速机缸尺寸1000mm以内，以
4、节能。对中速机船可合理选配减速比，提高单机功率，多机驱动同一螺旋桨，以提高其应用前景。大功率中速机广泛应用于滚装船和客船。,燃汽轮机动力装置优点：单位重量和尺寸小，单机功率大，机动性高，操纵管理简便，便于实现自动化。缺点：经济性差，进排气管大，低负荷运转性能差，需要加离合器，叶片及燃气发生器寿命短。在商船应用较少。3）核动力装置 优点：燃料重量极轻，船舶续航力大，不用设进排气系统。商船上应用较少。,第二节 船舶动力装置基本要求和主要性能指标1.对船舶动力装置的要求：可靠性 经济性 机动性 重量和尺度 续航力 A.可靠性，可靠性不足造成的后果：可能导致海损和严重的海洋污染 额外增加排除故障的开支
5、 增加维修工作量 延长停航修理时间B.经济性，动力装置花费占船舶总费用的比例大于50%。包括：燃油费、滑油费、折旧费及维护费等。,C.机动性，包括：启航时间 发动机由起动开始至达到全功率所需的时间 发动机换所需的时间和可能的换向次数 船舶由全速前进变为倒航所需要的时间（或滑行的距离）发动机的最低稳定转速和转速限制区域 启航时间是指，从接到启航命令开始，经过暖机、备车和冲试车，使发动机达到随时可用状态的时间。中大型船舶冬季暖缸时间2小时左右。,影响启航时间的因素：为主机服务的油（燃/滑油）、水（活塞/缸套冷却水）、气（压缩空气）、汽（锅炉加热蒸汽）等的准备时间的长短，以及操作的安排。影响发动机加
6、速的因素包括运动部件的质量惯性和受热部件的热惯性，还有船舶本身阻力，螺旋浆的形式等。发动机换向所需时间是指，主机在最低稳定转速时，由发出换向命令到主机以相反方向开始工作的时间。规范规定：主机换向时间不得大于15秒。供主机器动用的空气瓶至少应由2个。每台可换向主机在空气瓶不充气的情况下，在冷机条件下连续起动不少于12次，试验时，正倒车交替进行。,每台不可换向主机在空气瓶不充气的情况下，在冷机条件下连续起动不少于6次。船舶由全速前进变为倒航向前滑行的距离主要取决于：船舶载重量、航速、主机起动换向性能、空气瓶空气压力、主机倒车功率。货船滑行距离一般不得大于6倍船体长度 客船滑行距离一般不得大于4倍船
7、体长度 发动机的最低稳定转速一般范围：低速机，不高于30%标定转速 中速机，不高于40%标定转速 高速机，不高于45%标定转速转速禁区，引起船体或轴系共振主机的运转。在主机转速表中，转速禁区由红色标明。,D.重量和尺度，发动机的重量尺寸应在保证寿命、经济性等目标的前提下，尽量减小。发动机的长度、安装位置等应有利于机舱布置和货舱总容积的大小安排。E.续航力，船舶不需要补充任何物资（燃油、滑油、淡水等）所能航行的最大距离或最长时间。续航力大小取决于：动力装置的动力性航速油、水的储备等2.基本性能指标包括：船舶有效功率 单位重量 相对重量,机舱饱和度 动力装置燃料消耗率动力装置有效热效率 每海里燃油
8、消耗量船舶日耗油量 A.船舶有效功率，船舶航行时，克服水、风对船体阻力所消耗的功率。PR:船舶有效功率 kWvs:船舶航速 m/sR:船舶运动阻力 N船舶有效功率是主机有效功率的一部分。,推进系数单桨船 c=0.70-0.80双桨船 c=0.60-0.70 B.单位重量主机的单位重量：主机单位有效功率的重量Gm-主机总重量（kg）gm-主机单位重量（kg/kW）Pe-主机的有效功率（kW）,装置的单位重量gz 装置的单位重量：主机单位有效功率的动力装置重量Gz-动力装置的总重量（kg）gz-装置的单位重量（kg/kW）C.相对重量主机的相对重量：主机重量与船舶满载排水量的比m-主机的相对重量(
9、kg/t)D-满载排水量(t),装置的相对重量动力装置的总重量与船舶满载排水量之比。z-装置的相对重量（kg/t）Gz-动力装置的总重量(kg)D.机舱饱和度 面积饱和度，每平方米机舱面积所分配的主机有效功率 容积饱和度，每立方米机舱容积所分配的主机有效功率应在保证动力装置正常工作及维修方便的条件下选取较大的机舱饱和度值。,面积饱和度S-机舱所占面积（m2）容积饱和度V-机舱所占容积(m3)机舱饱和度大，机舱内机械设备布置紧凑，利用程度高机舱饱和度大，机舱的通风、散热差，管理不便,E.动力装置的燃油消耗率bz动力装置每小时燃油总消耗量与螺旋桨的推功率之比。B-整个动力装置每小时的燃油消耗量（主
10、机，发电柴油机和辅锅炉）-kg/hPT-螺旋桨推功率-kWF.动力装置的有效热效率z每小时螺旋桨推力功的相当热量与同样时间内动力装置消耗的燃油所放出的总热量之比Hu-燃油的低发热值,G.每海里燃油消耗量Gn指船舶每航行1海里动力装置所消耗的燃油总量。Bm-主机每小时燃油消耗量 kg/hBg-发电柴油机每小时燃油消耗量 kg/hBb-锅炉每小时燃油消耗量 kg/hbm-主机的燃油消耗率 kg/kWh降速航行，使用废气锅炉等措施可以节约燃油H.船舶日耗油量GD船舶每24小时全船所消耗的燃油总量。GDm、GDg、GDb-主机、发电柴油机、锅炉日耗油量,第三节 主要设备配置原则一、主机选型主机选型前应
11、考虑到：试航航速要求机器性能老化下降船舶污底螺旋桨结垢等等1.柴油机的布置区 供船舶设计者选用供柴油机使用者参考，柴油机的可使用的工作范围。MAN-B&W公司MC型柴油机布置区由L1-L3、L2-L4、L1-L2、L3-L4限定,见图1-3-1图,1-3-1图 MAN-B&W 公司MC型柴油机布置区L1-L3-最高等平均有效压力线100%标定功率对应值L3-L4-最低等转速线75%标定转速对应值L4-L2-最低等平均有效压力线L2-L1-最高等转速线100%标定转速对应值线族-船舶等航速线,选配主机螺旋桨的推进特性已知首先，螺旋桨的推进特性曲线族，在布置区内。其次，根据船舶载重量选出对应的线。
12、再次，在布置区内某一点作线的平行线，并与推进特性曲线族求交点。最后，从这一系列的交点中优选机桨配合点。布置图参见。,主机选型过程流程2.船舶需要功率和螺旋桨主要参数的估算,散装船、油船和杂货船的主要参数见图1-3-2图：散装船、油船和杂货船安装的主机功率图见图1-3-3图：船舶吃水和建议的最大螺旋桨直径图见图1-3-4图：四叶桨的螺旋桨转速图见图1-3-5图：,1-3-2图 散装船、油船和杂货船的主要参数,1-3-3图 散装船、油船和杂货船安装的主机功率,1-3-4图 船舶吃水和建议的最大螺旋桨直径,1-3-5图 四叶桨的螺旋桨转速,3.主机机型初选主机机型初选时需要考虑的因素：是否选择国产机
13、？各柴油机公司的 产品的质量 产品的性能 产品的价格 产品的备件供应各船上使用该机型的经验的多少？该机型机器运行中的反馈信息、咨询服务情况？确定某柴油机公司的产品和机型MC型柴油机单缸功率-转速图见图1-3-6图,1-3-6图 MC型柴油机单缸功率-转速图,4.初选机型比较在初选机型的基础上，结合 桨直径主机转速-燃油耗油率 系统油气缸油耗，备件费用，维修费 振动性能 废热利用及节能要求 机舱布置等等因素 确定机型,二、发电原动机的选型发电机运行好坏，直接影响到 船舶营运的经济性 船舶的安全1.首先确定电站的总负荷 航行工况 机动工况 装卸货工况 停泊工况电站发电机组的总容量-船舶用电最多的状
14、态用电总量,2.发电原动机总的最小功率的确定Wg-电站总容量 kW g-发电机效率 t-原动机/发电机传动效率要求：发电柴油机数量：一般为3台，最少2台，也可设4台。保证1台故障时，备用机组起动并能满足原总供电能力需要 各机组型号相同，并电容易，互换方便，备件通用，操作维护规范。应急发电机设1台，容量满足规范要求应急发电机，随时可用。,2.发电原动机的选型船舶电站电制：频率：50Hz或60Hz,电压：230V或400V可供选原动机型 副柴油机 轴带发电机 辅汽轮机(1).副柴油机 燃用与主机不同的柴油 多选用中速机500-700rpm 小吨位、小机舱多用高速机1,000-1,500rpm 与主
15、机燃用同一种燃油的中速四冲程柴油机,(2)轴带发电机轴带发电机较柴油发电机的发电成本低约50%轴带发电机较柴油发电机的动力装置效率提高2-4%轴带发电机是柴油发电机的价格1-1.2倍一般用于中、大型船舶(3)辅汽轮机余热汽轮机组在5,800-7,350kW船舶可满足全船需要尤其是油轮上具有优越性目前船上应用不多。（4）应急发电机一般选用独立工作性能好的高速柴油机可燃用符合规范的轻柴油,三、锅炉选型船上辅锅炉的用途油加热水加热空调厨房杂用锅炉选型首先确定全船用汽总量航行工况、机动航行工况、暖机备车工况、装卸作业工况等好奇最多的蒸汽耗量其次，可选用水管锅炉，或火管锅炉，或水管-火管联合锅炉；热油锅炉辅锅炉选型注意：结构简单，操作维护方便，重量轻体积小，安全可靠。,废气锅炉在船舶正常航行时蒸汽可满足全船需要。参数容量比全船用汽总量再增加10%-20%裕量。锅炉压力的选择：油水加热、船上人员生活 0.4-0.7MPa 辅助动力机械 1.0-1.5MPa,
