渤海環(huán)保船主推進系統(tǒng)設計

劉桂泉 歐陽可活

摘要：渤海環(huán)保船主推進系統(tǒng)為每船四臺主機雙調距槳模式。設三個控制站對推進系統(tǒng)進行控制，在每個控制站均能有效地操縱主推進裝置。還設組合操縱系統(tǒng)（Joystick），當采用組合操縱形式時，在駕駛室后臺用單手柄對左右主推進裝置、艏艉側推及舵進行聯(lián)合控制。

關鍵詞：環(huán)保船；主推進系統(tǒng)；控制

The Design of Main Propulsion system of Bohai Sea Green Ship

LIU Guiquan,OUYANG Kehuo

( Guangzhou Diesel Engine Factory Co., Ltd. Guangzhou 510371 )

Abstract: The main propulsion system of Bohai Sea green ship consist of four main engines and dual propeller.There are three control stations in the ship for controlling the propulsion system. At any control station, it is possible to effectively control the main propulsion unit. And in this ship, a combined control system (Joystick) is installed. In case of the combined control mode, the combination control is executed on the left and right propulsion units, bow and stern thrusters and the rudder with the single handle at the back stage of the navigation bridge.

Key words: Green Ship;Main propulsion system;Control

1概述

“海洋石油252”和“海洋石油253”是我國首批專業(yè)溢油應急環(huán)保船，是海上石油勘探開發(fā)過程中環(huán)境保護的專用船舶，用于接收海上石油勘探、開采過程中的測試井液、污油水，具有海面溢油回收作業(yè)功能和海面油污消除能力并具備對外消防滅火作業(yè)能力，被譽為“海上的溢油應急指揮中心”。該船船東首次在同類船舶“主推進動力系統(tǒng)”選用國產(chǎn)設備，打破了中海油以往一概選用進口設備的慣例，代表國內溢油回收工程船最先進的技術水平。

2主推進裝置系統(tǒng)總體設計

本船設四主機、高彈性聯(lián)軸器、雙齒輪箱、雙推進軸系及可調槳（帶導管）、軸帶發(fā)電機，其總體布置參見圖1：渤海環(huán)保船主推進系統(tǒng)總體設計圖。

主推進裝置還包含集控臺、舵機、操舵系統(tǒng)、艏艉側推裝置及組合操縱系統(tǒng)（Joystick）等。

2.1渤海環(huán)保船主推進裝置系統(tǒng)控制

本船設三個控制站對推進系統(tǒng)進行控制，分別是駕駛室（前、后駕控臺）、機艙集控室和機旁。在每個控制站均能有效地操縱主推進裝置，設有有效的各控制站聯(lián)鎖機構，在任何時候，只能在一個控制站有效地進行操縱，各控制站的控制權均能方便地轉換，轉換時滿足機旁優(yōu)于集控室，集控室優(yōu)于駕駛室的優(yōu)先轉換原則。在駕駛室控制站，設有前、后兩個控制臺，兩個控制臺之間其相應的控制系統(tǒng)控制權也能相互轉換。

主推進裝置操縱系統(tǒng)包括主機操縱系統(tǒng)、可調槳操縱系統(tǒng)、齒輪箱操縱系統(tǒng)、主推進裝置遙控及監(jiān)測保護系統(tǒng)，監(jiān)測系統(tǒng)示意圖請見圖2。

2.2主機適應性改進

環(huán)保船主機選用我公司的8230ZC型柴油機，船東熟悉使用進口柴油機，8230ZC是其首次選用的國產(chǎn)柴油機。

主機的配置按船東要求進行選型，根據(jù)招標技術規(guī)格書要求，柴油機進行了適應性改進設計，燃油、滑油、冷卻水、起動空氣、控制系統(tǒng)都要作相應的改進。

1）增加機旁控制箱：主機運行參數(shù)均采用信號變送，液晶屏集中顯示，并將所有參數(shù)通過RS485通訊至集控臺監(jiān)測系統(tǒng)；在機旁具有主機啟動、停車、緊急停車、啟動聯(lián)鎖、消防泵和主推離合器聯(lián)鎖、主機調速、離合器手動接脫排、雙機手動并機運行等功能；

2）主機調速器改用電子調速器，滿足兩臺主機并車轉速同步、負荷平衡，滿足軸帶發(fā)電機之間并車運行及軸帶發(fā)電機與柴油發(fā)電機組短時并車負荷轉移的運行要求；

3）冷卻水系統(tǒng)：增大機帶低溫水泵的流量，滿足主機本身冷卻水量的同時，還滿足中間軸承和減速齒輪箱冷卻器用水需求；

4）增加主機燃油總拉桿負荷位置反饋，可通訊到機旁控制箱和集控臺監(jiān)測系統(tǒng)。

5) 優(yōu)化前端輸出軸及聯(lián)軸器的設計，采用圓錐面過盈連接的結構型式；

6）優(yōu)化軸系扭振性能，采用板簧扭振減振器；

7）將彈性齒輪改為剛性齒輪，零件數(shù)量大幅度減少，降低前端的故障率。

3調試與試航

系泊與航行試驗按照設計院出的《系泊與航行試驗大綱》進行，各項工況和參數(shù)都達到設計要求，船檢和船東都比較滿意。

3.1主推進系統(tǒng)的試驗

1）壓縮空氣起動試驗：兩只主機起動空氣瓶的壓力達到額定工作壓力3.0Mpa。在中途不充氣的情況下，主機能從冷機狀態(tài)連續(xù)起動不少于3次。記錄每次啟動的壓力降及最低啟動壓力。

2）主機滑油、冷卻水的溫度、壓力等聲、光報警裝置和超速保護器進行模擬效用試驗，報警動作準確可靠，安全保護功能進行實機試驗，保護動作準確可靠。

3）在機旁控制操縱試驗合格后，在集控臺上進行主機起動、調速、停車、緊急停車等操縱效用試驗各3次，主機動作按程序正確無誤。

4）在駕駛臺進行對主機的調速、恒速、緊停、越控試驗，各控制功能均正確無誤，并進行駕駛臺遙控機艙集控室操縱及機旁控制站操縱的轉換試驗。檢查各操縱站之間的聯(lián)鎖裝置功能，正常。

5）為主機服務的設備的檢測、故障報警、安全保護、數(shù)據(jù)記錄和處理等裝置，作調試、校正和效用試驗。

6）主機運轉試驗。

7）檢查機旁控制站,集控臺相應監(jiān)測儀表讀數(shù)一致性。

8）操縱減速齒輪箱分別與左、右兩機合上與脫離試驗3次,檢查其工作可靠性,并記錄離合器的壓力、溫度數(shù)值。

9）檢查軸系的運轉情況，軸系工作時，不應有異常的振動及過熱現(xiàn)象：尾軸前軸承溫度應低于65℃，同時檢查尾軸管的潤滑油密封情況。

10）進行調距槳應急伺服泵與從正到負，再到正的調距試驗3次并記錄每次調距時間。槳葉工作穩(wěn)定性檢查，螺距角為0時的波動值（±0.50）,檢查螺距角指示器準確性，實際螺距與駕駛室及機艙螺距角指示器不大于1。

11）手動泵應急調距效用試驗3次應靈敏有效。12）調距槳液壓系統(tǒng)壓力穩(wěn)定,無泄漏。

13）雙機并車：先以左機作為主動機接排，右機作為從動機并車，操作分控、聯(lián)控、調速/恒速、接/脫排功能；完成后再以右機作主動機、左機作從動機重復試驗，船舶在正常情況下都是雙機并車作主動力推進。

3.2我公司主動配合船舶建造和試航的進度要求，及時進行設計驗證

環(huán)保船的建造和試航進度要求計劃性較強，早在船舶建造前，各項工作的時間節(jié)點已明確，實施過程雖然遇到一些波折，但船東不輕易推遲進度要求。由于主機及相關設備采用了許多新選型的配置，有些未經(jīng)臺架試驗，需在船上進行驗證。結果絕大部分的配置一次通過驗證，仍然不足的也已經(jīng)在調試與試航期間作出調整或整改。

在試驗雙機并車時，經(jīng)過反復試驗，我們驗證了一個問題：雙機在怠速并車后，加速到額定轉速有時會出現(xiàn)飛車現(xiàn)象。原因為雙機并車要求兩臺主機的轉速接近同步，理論上是可行的，但在加速過程中，兩臺主機總會有差別，所以在加速過程中調速器互相拉油，引起飛車，最后確定在額定轉速再進行并車，避免了該問題發(fā)生。

4結論

2010年7月交船后，巧遇大連海域漏油事故，環(huán)保船“海洋石油252”和“海洋石油253”臨危受命，為大連海域清理漏油做出巨大貢獻。從環(huán)保船交船至今一年多的運行情況證實：渤海環(huán)保船主推進系統(tǒng)設計完全滿足項目設計要求。

參考文獻

[1]張有萱等編. 船用柴油機設計手冊: 國防工業(yè)出版社, 1979.6

[2]中國船級社. 2006版鋼質海船入級規(guī)范

[3]中國船舶工業(yè)總公司編. 船舶設計實用手冊. 輪機分冊: 國防工業(yè)出版社, 1999. 10