任務(wù)三機(jī)艙布置規(guī)劃和主要動力設(shè)備選型課件

海洋學(xué)院1任務(wù)三

機(jī)艙布置規(guī)劃和

主要動力設(shè)備選型海洋學(xué)院2一、機(jī)艙布置和規(guī)劃集中放置推進(jìn)裝置、輔助機(jī)械設(shè)各和管系等的船艙稱為機(jī)艙機(jī)艙規(guī)劃與設(shè)備布置，就是要在機(jī)艙中合理地解決、安排主機(jī)、輔機(jī)及有關(guān)機(jī)械設(shè)備的相互位置關(guān)系。機(jī)電設(shè)備在機(jī)艙中布置得合理與否，直接影響船舶上層建筑的形式、水密艙的劃分和布局，它牽涉全船性能、結(jié)構(gòu)、管理維修，以及安全可靠等多方面的指標(biāo)海洋學(xué)院31．機(jī)艙的位置決定因素有兩個方面一是船舶的總布置規(guī)劃要求二是動力裝置本身的要求。對于一般船舶來說，按各類船舶用途之不同，機(jī)艙在整個船舶縱向長度中所居的位置，歸納起來主要可分為舯部機(jī)艙和艉部機(jī)艙海洋學(xué)院4舯部機(jī)艙－般用于客輪、拖輪、軍艦機(jī)艙位于船中，貨船貨艙分布在機(jī)艙前后方船舶在滿載或空載時(shí)不會產(chǎn)生縱傾或者縱側(cè)傾容易保持船舶的平衡。由于船舶的舯部線形一般變化比較平緩，底部平坦或角度變化不大，機(jī)械設(shè)備規(guī)劃布置安裝起來比較容易。舯部機(jī)艙船舶抗沉性也較好，即使機(jī)艙破損進(jìn)水，對船體的抗沉性影響較小海洋學(xué)院5舯部機(jī)艙缺點(diǎn)①貨艙容積減少，貨艙分成前后，造成裝卸貨困難②因?yàn)橛蓹C(jī)艙（中部）伸向船尾的傳動軸系必須穿過尾部各貨艙，因此在這些貨艙的底部，必須沿縱向開設(shè)軸隧，將傳動軸與貨艙完全隔開，保護(hù)軸不受損傷由于軸隧占用了一部分空間，這樣尾部的貨艙容積減少了，船體結(jié)構(gòu)也變得復(fù)雜，并且由于軸隧的存在，給艙內(nèi)貨物的堆積也帶來不便海洋學(xué)院6艉部機(jī)艙用于油船、集裝箱船、冷藏船等，其優(yōu)缺點(diǎn)正好與舯部布置的船舶相反優(yōu)點(diǎn)①軸系短，重量及造價(jià)低②增加貨艙容積③便于裝卸④維護(hù)管理方便缺點(diǎn)空載或輕載時(shí)，會發(fā)生較大縱傾，必須使用壓載來改善

海洋學(xué)院72．機(jī)艙的數(shù)量主要取決于軸系和主機(jī)的數(shù)目簡易的原則從管理出發(fā)，從制造考慮，要求集中成一個機(jī)艙，但從船舶的抗沉性、生命力、噪聲控制等出發(fā)，宜采用多機(jī)艙海洋學(xué)院83機(jī)艙尺寸不同用途的船舶，對機(jī)艙尺度的要求不一面積飽和度和容積飽和度來衡量機(jī)艙底平面與機(jī)艙容積的利用度機(jī)艙容積是由機(jī)艙的長、寬、高構(gòu)成的長、寬、高與艙內(nèi)機(jī)械設(shè)備的尺寸以及它們在艙內(nèi)合理安排所必需的位置有關(guān)。因此，應(yīng)按照機(jī)械設(shè)備的實(shí)際需要來確定機(jī)艙海洋學(xué)院9機(jī)艙長度主要是根據(jù)船舶主機(jī)的長度和類型決定的，與主機(jī)長度、螺旋槳數(shù)目、機(jī)艙部位、船體線型、船體主尺度大小等有關(guān)，但主要取決于主機(jī)長度機(jī)艙寬度一般取作船寬機(jī)艙高度一般取決于艙內(nèi)大型設(shè)備本身的高度，特別是主機(jī)高度及它們正常運(yùn)行、維修等所必需的高度海洋學(xué)院104．設(shè)備布置的原則及要求（1）設(shè)備布置主要是操作上方便，同時(shí)也要考慮檢修和拆裝（2）在布置船舶機(jī)械時(shí)應(yīng)力求緊湊，盡可能減小所占場地，以便盡可能縮短機(jī)艙長度，這個長度一般是根據(jù)主機(jī)長度而定。在商船上由于船體較寬，所以在機(jī)艙內(nèi)所有輔助機(jī)械是足夠自由地布置在主機(jī)的周圍，而在軍艦上則較困難，最好參考母型船的布置（3）一定的機(jī)械設(shè)備要求放在一定的位置，對于機(jī)械設(shè)備的位置往往有一定的要求海洋學(xué)院114．設(shè)備布置的原則及要求（4）整個機(jī)艙設(shè)備布置必須使船舶保持平衡（5）各機(jī)械設(shè)備間的相互位置要合理（6）機(jī)械設(shè)備布置還要考慮操作管理和維修方便（7）在機(jī)械設(shè)備規(guī)劃布置中還要充分考慮到各種安全措施，并盡可能做到有條不紊、整齊美觀海洋學(xué)院125．機(jī)艙規(guī)劃的方法與步驟（1）機(jī)艙規(guī)劃前準(zhǔn)備在布置規(guī)劃機(jī)艙內(nèi)各機(jī)械設(shè)備之前，必須對動力裝置進(jìn)行全面了解，掌握主機(jī)、輔機(jī)、各設(shè)備及容器的性能及它們在安裝、管路連接、操縱、保養(yǎng)及維修等方面的要求首先，應(yīng)與船體設(shè)計(jì)人員共同對機(jī)艙所需長度及機(jī)艙天窗長度、寬度作初步估計(jì)、了解機(jī)艙位置處的船體線型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及機(jī)艙位置處對船體要求，布置尾部機(jī)艙更要注意這點(diǎn)其次，將機(jī)械設(shè)各總圖或外形安裝圖按適當(dāng)比例縮小成簡單明了、尺寸準(zhǔn)確的三維視圖，在視圖上盡可能地表明附屬機(jī)械位置及其管路接頭，小視圖最好是用透明蠟紙畫，貼在設(shè)計(jì)草圖上，以便布置時(shí)不斷調(diào)整和校對海洋學(xué)院13（2）布置的方法和步驟在進(jìn)行機(jī)艙機(jī)械設(shè)備布置時(shí)，首先要把注意力集中在對布置影響較大的機(jī)械設(shè)備上，如主機(jī)、發(fā)電機(jī)組、傳動設(shè)備、鍋爐等首先考慮主機(jī)、軸系、發(fā)電機(jī)組、鍋爐等大件的布置：對于主機(jī)、鍋爐、發(fā)電機(jī)組等的裝船要求、順序、時(shí)間和方法應(yīng)作充分的討論和協(xié)商。此外，還需要考慮機(jī)艙容積的合理利用在機(jī)械設(shè)備較多時(shí)，可在機(jī)艙內(nèi)加設(shè)平臺。按以上基本原則、主機(jī)發(fā)電機(jī)組、鍋爐等大件進(jìn)行框圖安排設(shè)計(jì)時(shí)，很重要的一點(diǎn)就是要提高機(jī)艙的容積飽和度和面積飽和度，縮短機(jī)艙長度，提高有效載運(yùn)噸位海洋學(xué)院14（3）機(jī)艙布置集中布置和分艙布置單層集中布置：主機(jī)、發(fā)電機(jī)組布置在同一層，許多小型船只大都采用這類分層集中布置：中型、大型船上，為了緊縮機(jī)艙長度，很多采用分層集中式布置單層分艙布置：在大型船舶和軍用船舶上，也經(jīng)常采用單層分艙布置分層分艙布置：在大型船舶和軍用船舶上，現(xiàn)在最經(jīng)常使用的是分層分艙的布置方法機(jī)艙長度確定后，一般可按照下列順序安排各個設(shè)備并確定位置尺寸：主機(jī)位置、發(fā)電機(jī)組布置、輔鍋爐布置、動力管系及船舶管系布置、集中控制室布置、機(jī)艙天井、地板、扶梯出口位置等布置海洋學(xué)院15二、主要設(shè)備的選型1．主機(jī)選型2．螺旋槳的選配3．發(fā)電原動機(jī)的選型1）發(fā)電原動機(jī)的功率和數(shù)量

2）發(fā)電原動機(jī)類型

（1）副柴油機(jī)（2）軸帶發(fā)電機(jī)（3）輔汽輪機(jī)4．鍋爐選型海洋學(xué)院161．主機(jī)選型根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書中技術(shù)要求以及船體設(shè)計(jì)所提供資料進(jìn)行。主機(jī)選型和螺旋槳的設(shè)計(jì)密切相關(guān)，也包括推進(jìn)裝置設(shè)備的選型等通過船、機(jī)、槳匹配計(jì)算和分析選定螺旋槳參數(shù)和主機(jī)型號，在滿足設(shè)計(jì)的技術(shù)要求（如航速、轉(zhuǎn)速、功率）基礎(chǔ)上，同時(shí)考慮重量和尺寸、油耗、造價(jià)、可靠性、使用壽命、振動噪聲等因素下，選擇一套從主機(jī)到螺旋槳的最佳推進(jìn)裝置海洋學(xué)院172．螺旋槳的選配螺旋槳的選配主要是通過機(jī)、槳匹配計(jì)算來確定,可分為初步匹配設(shè)計(jì)和終結(jié)匹配設(shè)計(jì)兩階段初步匹配設(shè)計(jì)是在已知船體總尺寸、船體的有效功率曲線Pe（v）、船舶要求的航速v、螺旋槳的直徑D或轉(zhuǎn)速n下，確定螺旋槳的效率η。、螺距比p/D、螺旋槳的最佳直徑及所需主機(jī)的功率，便于主機(jī)與傳動設(shè)備的選型一般都按所需主機(jī)功率與轉(zhuǎn)速選用現(xiàn)成的、標(biāo)準(zhǔn)型的主機(jī)與傳動設(shè)備，故最后選定的主機(jī)其功率與轉(zhuǎn)速與初步匹配設(shè)計(jì)時(shí)不完全相同，還需要進(jìn)行終結(jié)匹配設(shè)計(jì)海洋學(xué)院183．發(fā)電原動機(jī)的選型隨著船舶自動化程度和人員生活水平的提高，船上用電設(shè)備越來越多，用電量越來越大。發(fā)電機(jī)的運(yùn)行好壞直接影響到船舶營運(yùn)的經(jīng)濟(jì)性和安全性，所以對發(fā)電原動機(jī)的選型，不論是動力裝置設(shè)計(jì)者還是船東都非常重視海洋學(xué)院191）發(fā)電原動機(jī)的功率和數(shù)量柴油機(jī)船上的發(fā)電機(jī)有發(fā)電副機(jī)和應(yīng)急發(fā)電機(jī)發(fā)電副機(jī)向主電站供電，供全船用電設(shè)備使用應(yīng)急發(fā)電機(jī)在主電站發(fā)生故障、全船失電時(shí)，向旅客和船員安全所必需的用電設(shè)各供電首先算出電站的總負(fù)荷，而電站負(fù)荷和船舶工作狀況有關(guān)一般將船舶工作狀態(tài)分為航行、機(jī)動、裝卸貨和停泊四種，計(jì)算出用電最多和最少狀態(tài)下的各自用電總量，船舶用電最多的狀態(tài)中用電總量，就是電站發(fā)電機(jī)組的總?cè)萘亢Ｑ髮W(xué)院201）發(fā)電原動機(jī)的功率和數(shù)量所設(shè)發(fā)電機(jī)組數(shù)量一般為三臺，最少設(shè)兩臺，也可設(shè)四臺。運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)組應(yīng)能滿足當(dāng)時(shí)船舶狀態(tài)最高用電負(fù)荷并有一定佘量除運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)組外尚有備用機(jī)組，當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)組中一臺因故障不能供電時(shí)，立即啟用備用機(jī)組，并能達(dá)到原來的總供電能力各機(jī)組型號應(yīng)盡量相同，以便并電容易、互換方便、備件通用、操作維護(hù)規(guī)范海洋學(xué)院211）發(fā)電原動機(jī)的功率和數(shù)量應(yīng)急發(fā)電機(jī)組只設(shè)一臺，平時(shí)不用，但需定期維護(hù)以保持隨時(shí)可用狀態(tài)，其容量要滿足規(guī)范要求應(yīng)急發(fā)電機(jī)一般都選用獨(dú)立工作性能好的高速柴油機(jī)，燃用符合要求（特別是凝點(diǎn)要低）的輕柴油除專門有要求的船舶外，一般船舶都用交流電站我國船舶電站電壓為230V或400V，頻率為50Hz國外船舶電站多為230V、400V，也有的用115V，頻率為50Hz或60Hz。海洋學(xué)院222）發(fā)電原動機(jī)類型（1）副柴油機(jī)柴油機(jī)隨時(shí)可以起動，起動性能好，多數(shù)自帶滑油泵和水泵，對其他設(shè)備的依賴性小，是船舶電站中應(yīng)用最廣泛的原動機(jī)副柴油機(jī)又以500～750r/min的中速機(jī)應(yīng)用最多比低速柴油機(jī)體積小、重量輕、起動前準(zhǔn)備工作簡單，又比高速機(jī)經(jīng)濟(jì)、可靠但在噸位小或?qū)C(jī)艙容積要求比較嚴(yán)格的船上，1000～1500r/min的高速機(jī)應(yīng)用較多海洋學(xué)院23（2）軸帶發(fā)電機(jī)以主機(jī)為原動機(jī)的發(fā)電機(jī)統(tǒng)稱為軸帶發(fā)電機(jī)，它和柴油發(fā)電機(jī)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：①耗油率低，可用更低質(zhì)燃料②滑油費(fèi)及維護(hù)費(fèi)少③機(jī)艙噪聲降低一般來說，大中型船舶上采用軸帶發(fā)電機(jī)，發(fā)電成本比柴油發(fā)電機(jī)組約低50％，動力裝置效率可提高2％～4％，但軸帶發(fā)電機(jī)的價(jià)格為柴油發(fā)電機(jī)組的1.2～2倍因此，是否采用軸帶發(fā)電機(jī)，要從主、副柴油機(jī)耗油率差額、燃油差價(jià)、維護(hù)費(fèi)用和滑油耗量的降低、機(jī)艙噪聲的減輕、初投資費(fèi)的增加及增加額的利息、機(jī)艙布置等方面進(jìn)行綜合分析，權(quán)衡利弊、決定取舍目前中速機(jī)已開始燃用380cSt燃料油，燃油差價(jià)優(yōu)勢已消失海洋學(xué)院24（3）輔汽輪機(jī)汽輪機(jī)體積小、重量輕、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。隨著動力裝置余熱利用的發(fā)展和深化，余熱汽輪發(fā)電機(jī)組（T/C裝置）在船上已進(jìn)入實(shí)用階段，當(dāng)主柴油機(jī)功率為5800～7350kW時(shí)，其發(fā)電量已能滿足全船用電的需要，特別是在油船上應(yīng)用更具優(yōu)越性但因系統(tǒng)較復(fù)雜，初期投資也較大，目前在船上應(yīng)用不多海洋學(xué)院254．鍋爐選型柴油機(jī)船上的鍋爐是輔助鍋爐，簡稱輔鍋爐除裝有輔汽輪發(fā)電機(jī)的船舶和油船的輔鍋爐需向某些動力機(jī)械提供蒸汽外，一般船上的輔鍋爐產(chǎn)生的蒸汽主要用于油、水加熱，空調(diào)，廚房和雜用船上蒸汽量不足將直接影響到主機(jī)和許多輔助機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)，所以輔助鍋爐仍然是動力裝置中的主要設(shè)備之一若蒸汽只用于油、水加熱和船上人員的生活，采用壓力為0.4～0.7MPa，對應(yīng)的飽和溫度為143～164℃的低壓飽和蒸汽即可壓力太低，對應(yīng)的飽和溫度也低，有可能達(dá)不到