船舶主辅机械设备及检查

船舶主辅机械设备及检查机舱设备是对船舶主动力装置及其附属设备的总称，它为船舶安全航行提供足够的动力。做为船舶的心脏，它的重要性是显而易见的。大部分海难的发生都与船舶失去动力有直接的关系。如大家熟悉的1999年“11.24”海难。在造成“大舜号”沉没的众多原因中，其车辆滚装甲板起火使驾驶台通往舵机的电缆损坏，造成船舶失去舵效是导致船舶“横风、横浪”而翻沉的直接原因。又如1999年“艾利卡”号油轮发生的搁浅漏油事故，其直接原因是船舶主机故障，使船舶失去动力造成的。因此在对船舶的安全检查中，做好对船舶机舱设备的检查是十分必要的，同时也是保障船舶安全，防止海洋污染的客观需要。课程纲要：一、船舶管系的基础知识二、船舶主动力及辅助设备的分类及各设备的工作原理三、规则对设备的具体规定与检查要点四、主动力及辅助设备检查常见缺陷及处理五、案例介绍一、船舶管系的基础知识1、管系分类1.1船舶管系作用保证船舶不沉性、防火安全、航行性能以及满足船员、旅客的生活需要。主要有舱底管、压载管、消防管、空气管、注入管、测量管、供水管、疏排水管和舱室通风管等。1.2动力管系确保机械设备的正常工作，是整个动力装置的一个重要组成部分。主要有燃油管、滑油管、海水管、淡水管、压缩空气管、排气管等2.管系设计压力管系设计压力是指管系的最高许用工作压力，应不小于安全阀或溢流阀的最高设定压力。管系设计压力的确定，有以下几种情况：（1）水管锅炉和整体式过热器之间的蒸汽管，应取锅炉的设计压力，即不小于锅炉筒体上任何安全阀的最高调整压力。从过热器出口接出的蒸汽管，设计压力应取过热器安全阀的最高开启压力。（2）锅炉给水管、上下排污管的设计压力，应取1.25倍锅炉设计压力，但不小于锅炉设计压力加0.7MPa。（3）锅炉压力燃油管的设计压力，应不小于1.6MPa.（4）空压机和容积式泵的出口管的设计压力，应取安全阀最高开启压力。（5）离心泵出口管的设计压力，应取性能曲线上最高压力。（6）燃油管系的设计压力应按下表取值：工作温度工作压力T≤60℃T＞60℃P≤0.7MPa0.3MPa或最高工作压力，取较大者0.3MPa或最高工作压力，取较大者P＞0.7MPa最高工作压力1.4MPa或最高工作压力，取较大者管系等级为确定适当的试验要求、连接型式以及热处理和焊接工艺规程，不同用途的压力管系按其设计压力和设计温度分为3级，如下表所示。注:①当管系的设计压力和设计温度其中1个参数达到表中I级规定时,即定为I级管系;当设计压力和设计温度其中1个参数达到表中II级规定时,即定为II级管系;两参数均不超过表中III级规定时,即定为III级管系。管系的布置原则管系布置是指各系统的管路、器具及设备在保证安全的原则下，按系统的性质、特点以及船上空间的具体情况并协商一致的情况下，进行合理的安排。管系布置应全面考虑各种管系的特点及其施工条件，力求做到经济、美观、有条不紊、弯头少、线路短。基本原则可以概括为：由大到小、由下到上、从纵到横、先直后弯、相对集中、固定支撑。具体到每个系统，应考虑的要素包括以下方面：1．管路应加以固定，并应能避免管子因温度变化或船体变形而损坏。2．管子穿过有防火分隔的甲板或舱壁处，其布置不应破坏甲板或舱壁的防火分隔。3．穿过防撞舱壁的管子应装有能在干舷甲板(客船为舱壁甲板)以上操作的截止阀，阀体应安装在首尖舱内的舱壁上，并带有显示阀开闭状态的指示装置。★上述阀也可安装在防撞舱壁的后侧，但在一切营运情况下均应易于接近,且其所在处所不是装货处所。该阀可不必设置在干舷甲板以上进行控制的机构。★上述阀应为钢质、青铜或其他认可的塑性材料，普通铸铁或类似材质的阀不能采用。4．淡水管不应通过油舱，油管也不应通过淡水舱，如不可避免时，应在油密隧道或套管内通过。5．考虑到防火的要求，管路布置还应注意：★应避免燃油舱柜的空气管、溢流管和测量管通过居住舱室，如有困难时，则通过该类舱室的管子不应有可拆接头。★蒸汽管、油管、水管、油柜和其他液体容器。应避免设在配电板上方及后面。如不可避免时，则应有可靠的防护措施。★油管及油柜还应避免设在锅炉、烟道、蒸汽管、排气管及消声器的上方和附近。如有困难时,则应采取有效措施，防止油类滴落在上述管路或设备的热表面上.6．蒸汽管、排气管、热水管应远离电缆。蒸汽管、排气管法兰距电缆的空间距离，平行敷设的应不小于100mm，交叉敷设的应不小于50mm；热水管管壁距电缆应不小于100mm。特殊情况不能达到以上规定时，应增加隔热层厚度。7．蒸汽管一般不应穿过灯具间、油漆间和货舱。但当通过货舱为不可避免时，则货舱内的蒸汽管应有防止机械损伤的可靠措施,管子接头应尽可能少,并尽量采用对接焊接。8．蒸汽管路应布置在机、炉舱内容易看到且便于接近的地方。除加热管路和吹洗管路外,蒸汽管路一般不应敷设在花钢板下面。二、船舶主动力及辅助设备的分类及各设备的工作原理1、概述1.1动力装置的发展史轮机概念的引入及定义：1）动力装置的俗称为轮机；2）轮机是指代替人力或风力而产生船舶推进动力的一套机械、设备与系统。3）动力装置是指船舶为获得推进机械能、电能和热能而配置的机械设备的有机组合体，其目的是用以保证船舶正常航行、停泊、装卸作业及船员和旅客正常生活的需要。动力装置的发展史-推进动力与推进器：1）推进动力：人力、风、机械能；2）推进器：桨、风帆、桨轮、螺旋桨、喷水器。3）动力装置包括推进装置和辅助装置:●推进装置包括主机、推进器、轴系；●辅助装置包括发电机组、辅锅炉、船舶设备、安全设备、生活设备等。1.2动力装置的分类-内燃机动力装置:1）柴油机2）双燃料内燃机（柴油与天然气）3）汽油机、LPG发动机等-蒸汽轮机动力装置-燃气轮机动力装置-核动力装置-联合动力装置1.3典型动力装置的举例-推进装置:单台可逆转低速柴油机主机（可带推力轴承）、中间轴及其轴承、尾管轴及其轴承、螺旋桨。-辅助装置：多台高速柴油机发电机组、燃油辅锅炉及废气锅炉、舵机、锚机、舱底水系统、压载系统、消防系统、压缩空气系统、冷却系统、燃油系统、滑油系统、排气系统、通风系统、控制系统、卫生系统、照明系统等等。2、主推进动力装置现代船舶主推进动力装置主要以柴油机为主。柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机。它使用柴油或劣质油做燃料，在汽缸内与空气混合形成可燃混合气，缸内燃烧采用压燃式发火。这些特点使得柴油机在热机中具有最高的热效率，因而在工程界应用十分广泛，在船用发动机中，柴油机取得了绝对的领先地位。2.1柴油机基本知识柴油机是以燃油作为燃料的往复式内燃机，在柴油机中，燃油的燃烧是在机器的燃烧室内进行，并把燃料燃烧所产生的热能转变为机械功。因此它必须具有燃烧室组件，其中包括汽缸体、汽缸盖和活塞等三个部件组成密闭的燃烧室，燃烧后产生的高温高压工质推动活塞做功。柴油机是一种往复式机械，活塞在缸内作往复运动。由于工作机械(螺旋桨、发电机)等通常是以旋转的方式工作的，这就需要将活塞的往复运动变为输出轴的旋转运动，把活塞从工质得来的动力传递出去。该任务是由活塞、连杆和曲轴组成的传递动力组件来完成的。为了使柴油机正常运转，需要一些辅助装置和系统。起动装置的作用是把柴油机从静止状态转动到足够的转速，使汽缸内的空气压缩后温度升高到足以便柴油机发火燃烧，机器开始正常运转。燃油系统则定时定量地将符合燃烧要求的油供入汽缸。为了使废气排净，使新鲜空气进足，由配气机构定时地开关气阀。为了使柴油机持久而可靠地工作，还需要有润滑系统把滑油供应到各个磨擦面进行润滑，并由冷却系统来降低机件和滑油的温度。机体是柴油机的骨架和外壳，燃烧室组件、传递动力组件以及系统中的绝大部分机件都安装在机体上组成一个统一的柴油机整体。为了提高运转的准确性和可靠性以及操纵的灵活性，一般柴油机还安装有调速器以及各种安全装置并有专门的操纵机构、换向机构等。活塞在汽缸中运动的最上端位置，也就是活塞离曲轴中心线最远的位置，称之为上止点。活塞在汽缸中运动的最下端位置，也就是活塞离曲轴中心线最近的位置，称之为下止点。活塞从上止点移到下止点的距离称之为行程，它等于曲轴曲柄半径的两倍。活塞移动一个行程，相当于曲轴转动180度。2.2柴油机的工作原理柴油机的基本工作原理是采用压缩式发火使燃料在汽缸内燃烧，以高温高压的燃气工质在汽缸中膨胀推动活塞作往复运动，再通过活塞-连杆曲柄机构将往复运动转变为曲轴的回转运动，从而带动机械工作。根据柴油机的工作特点，燃油在柴油机汽缸中燃烧必须通过进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程，全部热力循环过程称为柴油机工作过程。在柴油机中可用活塞的两个行程或四个行程来完成柴油机的一个工作循环，相应称为二冲程或四冲程柴油机。2.3柴油机的换气在柴油机工作当中，每完成一个工作循环都必须把废气排出汽缸，并把新鲜空气吸入汽缸，从排气过程、扫气过程到进气过程结束的整个气体交换过程称为换气过程。换气过程的质量将影响柴油机的功率、经济性、可靠性以及排气污染，它是柴油机工作优劣的先决条件。2.4柴油机的增压随着生产的发展，一方面我们要求柴油机的功率适应不断增加的负荷的要求，另一方面我们又要把柴油机的重量和尺度限制在一定范围内。为此就要求在单缸容积内增加进气量，从而相应的多喷入燃油，以提高柴油机的功率。柴油机中我们把用增加进气压力来提高功率的方法称之为增压。为此必须装设一个压气泵。如果压气泵是由柴油机带动的，则进气压力的提高会使柴油机消耗于压力泵的功率增多。一般用这种机械增压的压力不会超过0.17x1O3kPa。然而，柴油机的排气温度还很高(约为400一500摄氏度)，约含燃油燃烧所发出热量的1/3，而且该能量品质较高。如果把废气能量充分利用起来，便之用于涡轮增压器，则涡轮增压器既可使柴油机的功率增加，又可提高柴油机的经济性。为此，将柴油机排出的废气送入涡轮机中，使涡轮机高速回转带动离心式压气机工作，从而提高进气压力以实现增压，该方式称之为废气涡轮增压。废气涡轮机和压气机同称为废气涡轮增压器。2.5柴油机的几个定义额定功率：在规范规定的基准环境条件(1个大气压、环境温度45℃、相对湿度60%、海水温度32℃）下，柴油机所能发出的最大持续功率（即入级的最大轴功率）。其相应的转速为额定转速。超负荷能力：主机和发电机组的原动机应有110%额定功率运转的能力；最低稳定转速：一般低速机≯30%额定转速，中速机≯40%额定转速，高速机≯45%额定转速；-倒车：主机应能直接倒转，但带动可调桨、电力推进及带有倒顺设备者除外；-倒车功率：主推进机械应能以70%的额定转速倒车自由航行。-操纵：主机换向时间≯15s;操纵台应有正倒车操作指示;主机操纵台处应设有应急停车装置；-转车机构联锁:盘车机与起动装置联锁2.6柴油机铭牌的含义每一种柴油机都有自己的代号，称为型号。下面介绍几种主要的型号:例1:6ESDZ43/82B其代号含意为:B--改进序号，43/82--气缸直径/活塞行程(cm)，Z--增压，D--可倒转，S--十字头式，E--二冲程，6--气缸数例2：sulzer柴油机6RTA84M，其代号的含义为:M--改进代号,84--气缸直径(cm),A--机型发展序号,T--超长冲程直流扫气,R--焊接线构、二冲程、十字头式,6--气缸数例3:MAN低速柴油机NK9Z60/105E，其代号的含义为:E--改进序号，60/105--气缸直径/活塞行程(cm)，Z--二冲程，单作用9--气缸数，K--十字头式3.轴系与浆组成：中间轴、尾管轴（如设）、螺旋桨轴、减速装置（如设）、轴承、联轴器等；在直接传动装置中，推力轴与主机曲轴的飞轮端直接连接；而在间接传动装置中，它则与齿轮减速器的主齿轮相连。推力轴的功用是将主机的扭矩传递给相邻的中间轴，同时把经中间轴传递来的螺旋桨推力传递给船体，并对轴系进行轴向定位。推力轴是一根两端带有连接法兰的短轴，它的中部有一与其整体锻造加工的盘状突环--推力环，轴的左、右两轴颈由推力轴承中的径向轴承支承。在推力轴承中，推力环的两侧均装设了一定数量的腰形推力块。右侧为正车推力块，左侧为倒车