7500DWT化学品船主推进动力系统设计简介

3 主推进动力系统设计
主推进动力系统设置中速、四冲程、直列、直 接喷射、废气涡轮增压、中冷、不可逆转船用柴油 机两台, 每台柴油机分别通过高弹性联轴节 , 输入 一台多功能齿 轮箱 ( 离合 器在 内 ) , 再 经螺旋 桨 轴、尾管及轴承与可调距桨连接。每台齿轮箱还分 别通过高弹性联轴节与一台轴带发电机联接 , 轴带 发电机联接位于齿轮箱正上方。主推进动力系统布 置简图如图 1 所示。
6 分析及结论
根据以上实船测得的数据可以看出, 传感器输 出的频率信号和当前转速下的理论频率基本保持了 一致, 较小的误差保证了测速时的准确性 ; 利用该 检测方法所得到的实际控制转速值, 在各个工况下 都能够符合柴油机转速控制精度的要求。因此 , 将 该转速检测方法应用于柴油机监控 系统中是可行 的。
Brief Introduction ofM ain Propulsion Power Syste m for 7 500DWT Chem ical Tanker
W ei Dongsheng , A i Gang , Zeng X ianyou, Zhang Qing , Guo Fengze ( ShanghaiM arine D iesel Eng ine Research Institu te , Shanghai 200090) Abstrac:t The composition and design characteristics of the m ain propulsion pow er system o f 7 500DWT chem ic al tanker is in troduced . H ydrocomp PropExpertw as used to compare the available design program s . Fi nally , the propulsion programm e w ith doub le eng ine , doub le oar , double gear box and double axie- driv en generator was chosen , which can ensure th e stab ility and good ecinom ic performance of the che m ica l tanker . Key words : che m ica l tanker ; m ain propulsio n pow er syste m; double eng ine and double oar 计航速、推力等要求。
∀ 38∀
柴油 机
第 31 卷第 1期
模试验结果和航速要 求, 对三个方 案进行分析比 较
[ 2]
考虑双桨船附体阻力及船身效率的影响 ), 而且双 机单桨方式下桨径 约为 3 95 m, 比 双机双桨 时大 19 % 左右 [ 3], 根据计算这将导致空泡效应明显, 影响螺旋桨的 寿命, 而且在 与双桨相同功 率情况 下, 单桨航速低约 0 5 kn , 难以达到规定航速的要 求。同时还需要考虑到该船带有艏侧推 , 双机双桨 所配置的双齿轮箱所带的两个轴带发电机, 每台在 稳定运行时能够 发出 500 k W 的 功率, 任一 台均可 满足艏侧推的功率需求 , 另一台发电时还可给其他 辅助设备供电 , 满足船舶更好的经济性要求。 综合上述分析 , 最终选用了双机双桨双齿轮箱 带双轴带发电机的推进方案。
V s /kn P e /kW
12 1097 3
12 5 1263 6
表 1 13 1452 0
13 5 1664 2
14 1905 3
14 5 2226 6
15 2728 1
目前该类船型的船舶主推进动力系统形式主要
收修改稿日期 : 2008 10 07
有三种: 单机单桨、双机单桨和双机双桨, 根据船
1! 主机 8! 螺旋桨轴
2! 高弹性联轴器 9! 尾轴管
3! 齿轮箱 图1
4! 螺旋桨止 动装置
5! 接地装 置
6! 高弹 性联 轴器
7! 轴 带发 电机
10! 螺旋桨 7500DW T 化学品船主推进动力系统布置图
推进主机为两台 MAN B&W 8L21 / 31 中速柴油 机 , 功率 1 720 k W, 转速 1 000 r /m in, 可航行于无
限航区, 每台主机自带燃油系统、滑油系统、空气 起动系统、海水泵、淡水泵、带故障报警的电子调
2009 年 1 月
卫冬生等 : 7 500 DW T 化学品船主推进动力系统设计简介
∀ 39∀
速器、安全控制监测系统等; 配套提供有空气瓶、 柴油机缸套水预热装置、机旁控制箱、滑油自清式 滤器等辅助设备。该型主机具有尺寸小、重量轻 , 模块化结构 , 流线型无管道, 零部件数量较少 , 维 护要求低, 功率大, 噪声低, 运行经济和低废气排 放等特点。 主推进传动系统为两套 高弹性联轴器 ( 每套 各两台 ) 和两台齿轮箱组成 , 高弹性联轴器为伏 尔康公司产品, 一套连接主机和齿轮箱, 额定转矩 25 kNm, 最大转 矩 37 5 kNm; 另一 套联轴 器由齿 轮箱输出端连接轴带发电机 , 额定转矩 5 kNm, 最 大转矩 7 5 kNm, 该 型联 轴器 除传 递功 率和 转速 外 , 具有减振降噪, 补偿轴向、径向和角向位移的 功能, 同时具有更换扇形弹性块方便、使用维护简 单等特点。 齿轮箱为国际知名公司 ZF 海事集团产品 , 减 速比 5 917 , 输入方向与主机相同 , 输出与主机转 向相反 , 为两轴 , 单级减速, 内置带液压驱动多片 式离合器。该离合器由一个位于齿轮箱顶部的控制 单元内的电力驱动的电磁阀控制接排和脱排, 紧急 情况下离合器保持原位并可手动与主机脱开, 离合 器内置减压阀, 可以控制离合器内的压力升高 , 以 使各种情况下都能够平稳动作。同时齿轮箱内置式 的推力轴承可以满足承受螺旋桨在前进和倒车时的 最大推力, 轴向自对中滚动轴承能够将螺旋桨推力 经由壳体传递到船的基座上。 可调桨及推 进轴系也是由 ZF 海 事集团供货 , 可调桨为 4 叶桨 , 螺旋桨直径 3 300 mm, 桨毂直径 850mm, 桨毂单壳体 设计, 在齿轮 箱前端装有配 油器, 配油器上配有机械式螺距指针 , 可显示调距 桨叶的实际位置 , 桨毂内置的伺服装置可使液压油 ( 上接第 8页 )
wk.baidu.com
1 前
言
7 500 DWT 化学品船装载对环境有较严重危害 的化学品, 具有高技术含量、高建造难度、高规格 标准、高附加值的特点, 该船设计及各系统设备满 足法国船级社 ( BV ) 规范及造船规格书的 冰区 加强 1A, 水下检验, 尾轴及尾轴温度监测 , 无限 航区 的要求。 根据船东要求和总体技术规格书 , 提出了该船 的一整套主推进动力系统解决方案, 保证整船的设
2 主推进动力系统方案论证
在船舶主推进系统的设计中, 发动机、螺旋桨 与船舶水动力性能之间的相互作用有特殊重要意义, 只有考虑了船、机、桨的配合, 并且使之达到最佳 配置时, 船舶主推进系统才具有最好的经济性 [ 1] 。 根据设计任务书的要求 , 该船的主推进系统要 保证该船在 85 % MCR 时, 航速不小于 14 kn , 经船 模试验, 计算该船有效功率如表 1 。
参考文献
[ 1] 徐爱卿等 . I NTEL16 位单片机 ( 修订版 ) [ M ]. 北京 : 北京 航空航天大学出版社 , 2002. [ 2] 童诗白等 . 模拟电子技术基础 ( 第 3 版 ) [M ]. 北京 : 高等 教育出版社 , 2003. [ 3] 王华祥等 . 传 感器原 理及 应用 ( 修 订版 ) [M ]. 天津 : 天 津大学出版社 , 2003.
第 31 卷 ( 2009) 第 1期
柴油机 D iesel E ngine
V o. l 31( 2009 ) N o . 1
系统与附件
7 500 DWT 化学品船主推进动力系统设计简介
卫冬生, 艾 钢, 曾宪友, 张 庆 , 郭丰泽 (七一一研究所, 上海 200090) 摘 要: 介绍了 7500DWT 化学品船主推进动力系统的组成和设计特点, 应用 H ydrocom p P ropExpert软 件对几种设计方案作了比较, 最终选用双机双浆双齿轮箱带双轴带发电机的推进方案, 保证了该化学 品船的稳定性和经济性。 关键词: 化学品船; 主推进动力系统; 双机双桨 中图分类号: U664 33 文献标识码: A 文章编号: 1001 4357( 2009) 01 0037 03
。 单机单桨方案。要使单机单桨方案能既满足限
制的尺度, 又满足大于 14 kn航速, 则满足功率需 要的主机尺度已无法在既定尺度的船体内布置 , 且 很难选到合适的国产机型 , 而且本船属远洋运输船 舶 , 需考虑到一定的功率冗余 , 单机远洋运行时万 一主机 发生故障 , 该 船将寸步难行 , 容易造成事 故 , 所以综合考虑下 , 单机单桨方案是不合适的。 双机并车单桨和双机双桨主推进方案比较。采 用美国 H ydrocomp 公司推出的计算机辅助船舶推进 系统设计软件 H ydrocom p P ropExpert进行方案设计 比较。该软件系用于解决船舶推进系统设计、选择 和分析的专业软件, 也是目前世界上该领域最先进 和完善的软件之一, 提供了多种用于选择合适的推 进系统单元 ( 主机、齿轮箱和推进器 ) 的工具, 只 需输入少量数据 , 系统就能精确地描述出船体特征, 分析出螺旋桨的最佳直径、螺距、盘面面积及转速。 由于本船设计吃水 6 4 m, 螺旋桨直径相应受 到一定的限制, 单桨方式螺旋桨负荷较大 , 计算得 出在相同主机功率情况下 , 单桨采用可调桨时螺旋 桨本身效率较双桨时低大约 8 % (已根据经验资料
能通过轴系中的油管往返至桨毂内置活塞的空腔。 对螺距的控制由电子调节电磁控制阀完成, 可保证 从全螺距正车到全螺距倒车只需 30 s。 本船选用的 ZF ECS- 4000 遥控系统为以 PLC 控制为基础的船舶推进机械闭环控制系统, 主要用 于对螺旋桨螺距和主机转速的遥控, 该遥控系统可 使主推进系统在以下工况下运行 : 主机转速恒定以 满足拖带轴带发电机的要求 , 按负荷调节可调桨的 螺距运行 ; 还可以操作综合控制手柄, 对主机和螺 距进行综合跟踪控制, 使主机按照预订的最佳运行 特性曲线运行 , 主机始终保持最佳工作状态 [ 4], 当遥控装置发生故障或需要时, 可转换至机舱集控 室和机旁实现对主机和调距螺旋桨进行遥控或手动 操作 , 其转换联锁满足 BV 规范相应要求。
4 结
论
该主推进动力系统 , 很好地解决了主机、齿轮 箱、调距桨、高弹、轴带发电机、遥控系统等各设 备间的接口协调, 为船东和船厂提供了该船主推进 动力系统最优化的整体解决方案 , 有效地保证了该 船动力系统运行的稳定性和经济性。 参考文献
[ 1] 徐筱欣 . 船 舶动 力系 统 [ M ] . 上海 : 上 海交 通 大学 出版 社 , 2007. [ 2] 吴立斌 . 省级 500T 渔 政船 主 推进 系统 简 介 [ J]. 船 舶 , 2003 . 10 . [ 3] 美国 H ydrocomp 公 司 , H ydroco m p P ropExpert 2004 H elp [ R ] . 2004 . [ 4] 朱树文 , 陆志 强 . 船 机桨工 况与配 合 [ M ]. 上 海 : 上海交 通大学出版社 , 1990.