關于船舶輪機自動化機艙動力裝置與系統研究

方學海

舟山中遠海運重工有限公司 浙江舟山 316131

在工業化和城市化不斷發展的大背景下，當下各類產業建設和群眾生產生活對交通運輸的要求相較于以往兒，也有了更加明顯的調整和轉變，不再把陸上運輸當作唯一的依靠，而是更加強調海上交通的延伸和拓展，這種變化也給造船行業注入了更多的生機與活力。輪機作為支撐船舶運行的重要基礎，在這種情況下也應當受到更加高度的重視和關注，特別是機艙動力裝置與系統的設計來講，要尤為強調自動化開發的重要價值，只有這樣才能真正保證船舶輪機狀態的穩定和可靠。

1 分析船舶輪機的動力裝置系統

近些年來，我國船舶的發展規模已經取得了較為明顯的拓展和延伸，在這一態勢的引導下，動力裝置系統兼顧的主客觀因素也更加復雜，逐漸顯露出了綜合性和系統性的特征，從本質上來講也是一種機電設備工程。在這里，船舶輪機機動化機艙的主要動力裝置涉及到不同類型的器材，例如主機，高彈性聯軸器等等。這也就意味著，要想保證船舶輪機的正常運轉，就必須要充分考慮到船舶輪機動力裝置在運行的過程中必須具備的條件以及必須滿足的要求，而后再展開一系列的研發和設計。就目前來看，我國制作的船舶輪機動力裝置，必須要滿足基本的船用條件，而且也應當充分參考國際法律的有關規定，需要與船舶整體的系統相吻合，同時要考慮到不同設備之間的協調性和關聯問題[1]。

與此同時，我國船舶輪機自動化機艙動力裝置與系統設計本身就包含了許多不同的方法，需要借助并行設計，優化設計，虛擬設計等多種途徑來打造完整的框架。對于動力系統的設計來講，還需要借助各種現代化的技術和手段，例如仿真技術和人工智能技術，由此來進一步提升我國船舶輪機的質量和水準。目前，我國科學技術的提升和進步，也讓工業產品的生產擁有了更多的可能性，在這其中，船舶輪機動力裝置的種類就變得更加多樣，涉及到更為繁瑣的小零件，功能結構也相對復雜。這也就意味著，我國工業生產企業也不能在短時間內把所有的零件全部生產完畢，因此，國家也應當在宏觀上針對工業企業制定相應的約束條件，要保證船舶動力系統的設計和研發，能夠滿足系統的需求，挑選合適的組件進行分配。一般情況下，船舶動力系統都是以柴油機作為主動力控制系統等，這一選擇能夠充分滿足自動化的基本需要。在這里，研究人員展開設計的時候，也需要謹慎考慮設計的模塊化和規范化問題。

2 分析船舶輪機自動化機艙動力裝置的安裝內容

2.1 主機安裝

目前，動力系統的主機安裝通常會混凝土底座相聯系，操作人員要想保證動力系統，后續的各類軸能夠處于同一中心線上，就應當在混凝土基座灌漿和凝固完畢之后，使用水平儀這一工具測量基座的平整度，保證主機軸之間有極高的同軸度。同時值得注意的是，主機機座在建設的時候，已經畫出了相應的主軸線，所以操作人員在展開吊裝作業時，也要保證主機軸線和基座上繪制的軸線處在同一垂直面內，在必要的情況下，需要使用水平儀展開測量。如果主機的安裝不能滿足宏觀上的要求和規范，操作人員也需要展開一系列的調整，確保主機的水平度滿足設計規范。在這里，操作人員也應當限制主機的軸心高度，這樣也可以為后續設備的組裝和建設奠定堅實的基礎，提供有效的參考和借鑒，當主機的位置確定完畢以后，要做好固定工作，在螺栓和螺母之間注入潤滑油，保證緊固力矩符合設計規范，為后續的維修做好準備，方便后期的拆卸[2]。

2.2 軸安裝

當主機安裝告一段落之后，各類軸的安裝就應當落到實處。筆者在上文中已經提到過，動力系統的規劃本身就涉及到不同類型的裝置，所以軸的種類也是多種多樣的，一般情況下有長軸和短軸之分。要想保證動力系統的安全性和穩定性，操作人員就應當確保軸心線處于同一條直線上，而且還需要做好矯正工作，通常意義上所說的矯正方法，包括測力校中，最優化校準和直線校中。就彈性基礎長軸來講，操作人員要選擇測力校中和最優化校中，特別是就排水量高于2萬噸的船舶長軸來講。就剛性基礎軸來講，大多都會選用直線校中的方式。值得注意的是，軸的安裝必須要以主機動力輸出軸為參照，不同軸的長度也要符合設計圖紙的要求和規范。

2.3 減速器安裝

一般情況下，船舶輪機系統對減速器的尺寸要求并不嚴格，減速器自身的尺寸也相對較小，但需要與傳動軸展開有效銜接，才可以發揮應有作用。操作人員需要事先確定減速機的安裝位置，然后再設計安裝的支架，支架的設計應當重點考慮兩個參數，首先是支架的水平位置，操作人員應當把支架澆筑在混凝土中來確保安裝的穩定性。其次是支架的高度，如果高層已經確定，那么操作人員應當按照軸心位置測量參數，保證減速箱支撐支架和減速箱分離，并在兩者之間設置活動墊片，這樣也可以方便后期減速箱高度的靈活調整。

3 分析船舶輪機自動化機艙的動力系統設計

3.1 燃油系統

燃油系統是確保資源供給和輸出的重要基礎，在整個船舶輪機自動化機艙動力裝置中，所發揮的作用都是不言而喻的，這一系統主要包括輕油系統和重油系統兩個部分，這兩個部分之間依靠閥門和管路來銜接，然后實現輕油和重油的轉化。一般情況下，重油系統的設計都會配備均質機，這一操作的主要目的是為了細化燃油，降低燃油的粘度，確保劣質燃油的性能能夠有效發揮出來，提高資源的分配率和利用率。除此之外，重油系統也可以發揮出計算機系耗油率的作用，可以在主控室中顯示出主柴油機的耗油率。對于船舶運行來講，之所以會使用大量的重油，主要是為了降低運行的成本[3]。

3.2 滑油系統

滑油系統也是相對重要的系統類型，包括油溫調節裝置和液位控制裝置，這些都可以滿足船舶運行的潤滑需求。而且，滑油系統也可以對自動化機艙中的機油進行凈化，分離雜質，這一分離和凈化的過程也可以顯示出自動化控制的水準，提高船舶輪機運行的可靠性。值得注意的是，設計人員在規劃潤滑系統的時候，必須要確保潤滑系統，對機油進行連續的旁通凈化，而且還應當對機油的循環過程進行調節和控制。

3.3 冷卻系統

船舶機艙的主機和副機在冷卻的時候都會依靠閉式冷卻系統。如果船舶的主機處于備車狀態，那么機艙副機的冷卻水就可以流入主機的缸套中，這樣不僅可以有效調節溫度，也可以讓自動化機艙冷卻系統變得更加穩定，減少能源的消耗，發揮出節能減排的作用。再加上，當船舶輪機系統運行的時候，不同的機器都會產生相應的熱量，這些機器所處的位置都需要接受冷卻工作。目前，船舶大多都會在輪機艙外建設水池，水池中的水是海水，冷卻系統中的海水包括高溫海水系統和低溫海水系統，高溫海水系統主要針對的是主機中的淡水冷卻器，低溫海水系統針對的是其他不同類型的設施。部分操作人員為了降低能源的消耗量，通常都會用變頻的方式來控制高溫海水系統，降低能耗。

3.4 壓縮空氣系統

空氣壓縮主要分成兩個路徑，一方面可以作為主機的動力支撐，另一方面也可以發揮出控制的功能。這里所提到的自控用壓縮空氣，能夠在空氣凈化器的引導下，對空氣展開一系列的凈化，并對其進行減壓，提高遙控的靈活性和針對性。

4 分析船舶輪機自動化機艙的設計

首先，設計人員應當做好系統的選型工作，要計算出動力系統的主要參數和信息，充分考慮到船舶的建設規模與實際功率，分析船舶的航行速度和船舶螺旋槳的直徑，避免出現設備型號上的誤差和錯誤。一旦出現參數不吻合的問題，就必然會出現齒輪箱不適合機艙自動化控制的現象，最終破壞了整個動力裝置系統的合理性。其次，設計人員也應當針對自動化系統的運行做出全方位的考量，要將其劃分成電動和氣動兩個主要部分，考慮船舶螺旋槳轉動的速度，調速器的速度，以及船舶的航行數據，這樣也可以保證系統的運行能夠提供充足的動力。目前，許多企業都在造船的時候使用了電子調速器，實現了駕駛室和集控室的自動化調節，可以打破時間和空間的限制推，動了主機控制向著自動化的方向邁進，發揮了機艙的利用價值。

5 分析船舶輪機運行中的常見缺陷和解決方法

5.1 主機系統檢驗缺陷

一般情況下，主機系統在檢驗過程中會出現兩個方面的問題，首先是機械故障，其次是設備安裝故障。零件的安裝本身就需要依靠技術人員來完成，目的是為了保障后續的運行，再加上，船舶的行駛具有高精密的特點，對系統和零件之間的配合提出了嚴格的要求，如果技術人員出現了一丁點誤差，就有可能影響后期的正常使用。例如，假如船舶上有某個螺絲松動或者是螺釘錯位，那么主機系統就有可能因此而癱瘓，特別是就輪機軸尾部的錯位問題來講，必然會進一步損害主機，縮短使用壽命。另外，主機系統的穩定與否也與水套氣壓控制有關，如果水套閥溫度過高，那么冷卻水套氣壓也會短時間內驟然上升，最終產生壓力差，導致缸套爆裂。

要想預防這樣的問題，就必須針對主機的安裝缺陷進行細致排查和篩選。在設備安裝完畢以后，要進行調試，并針對設備的性能和運行參數進行準確的記錄，方便后期跟蹤對比，工作人員要撰寫材料報告，保證調試過程有據可查。按照具體的運行情況來看，螺絲松動和螺釘錯位應當是較為常見的問題，所以要展開重點排查，工作人員要針對這些零部件展開日常的檢測，因為系統內部機械運轉速度相對較快，振動頻率也高，螺絲松動和螺釘錯位都是極為容易產生的。還有，在解決冷卻系統問題的時候，要堅持具體問題具體分析的原則，如果是機械設備本身的問題，就需要考慮到螺栓安裝，如果是為了防止螺絲松動，就要先最好預緊力控制。

5.2 輔助系統檢驗問題

輔助系統的運行往往能夠給輪船提供大量的資源，發揮著重要的供給作用，同時也能夠存貯油料，保證正常供應，那些等待使用的船舶燃料也都一并存放在輔助系統內部。在航行的時候，燃料會通過特定的渠道傳輸到需要使用的設備中去，保證航路穩定。據此可以推斷出，輔助系統的問題大多都集中在滑油艙，燃油艙和管道運輸上面。例如，如果燃油艙和滑油艙之間缺乏有效的隔離工具，就有可能導致不同化學品的混合交叉，嚴重時甚至會引發火災。

在檢測輔助系統的時候，要把重點放在滑油艙和燃油艙以及運輸管道上，工作人員要做好燃油艙與滑油艙的隔離，保證化學品的性質穩定，不破壞燃料。而且，工作人員在檢修的時候也要做好防護，認真分析輔助系統運行參數的故障，找到問題產生的位置，在排除意外因素以后，展開及時的維修和保養，盡可能把故障扼殺在搖籃里。

6 結語

綜上所述，持續性推動船舶輪機自動化機艙動力裝置與系統的優化設計是合理且必要的舉動，這是推動我國造船業向著智能化方向邁進的應有之策，也是提高船舶設計質量和效率的有效措施。本文通過燃油系統，潤滑系統，冷卻系統，壓縮空氣系統這幾個角度，論述了船舶輪機自動化改革的方法，充分結合了我國船舶業發展的現狀，具有理論上的合理性與實踐上的可行性，能夠作為從業人員的參考依據。