某型船多功率输出推进系统陆上联调试验

杨达梅 伍友平 严姬

摘    要：目前国内多功率输出推进系统陆上联调经验有限，配套设施不全，核心技术需要进一步研究。本文简要介绍某型船多功率输出推进系统陆上联调试验的目的、系统组成、试验场地技术要求、联调试验方案、试验大纲编制、联调试验验收及试验情况。

关键词：多功率输出;推进系统;陆上联调;

中图分类号：U664.23                               文献标识码：A

Land- based Integration Test for Ship Multi-power

Output Propulsion System

YANG Damei， WU Youping， YAN Ji

（ Guangzhou Marine Engineering Corporation， Guangzhou 510250 ）

Abstract： At present， there is insufficient experience in the land-based integration test for the ship multi-power output propulsion system， and the supporting facility is not complete， so the core technology needs further study. This paper introduces the test purpose， system composition， requirements of test site， test scheme， testing schedule preparation， test acceptance and test situation of the land-based integration test for the ship multi-power output propulsion system.

Key words： Multi-power output; Propulsion system; Land-based integration test

1     前言

多功率輸出推进系统是多用途工程船上常用的一种推进型式，其中应用最广泛的型式是双机双轴驱动调距螺旋桨推进。该型式通常配置方式是：主机飞轮端通过输出端齿轮箱和高弹性联轴节驱动一台可调螺距螺旋桨及一台轴带发电机、其它类似负荷，而主机自由端通过齿轮箱和高弹性联轴节驱动一台对外消防泵或液压泵或其它类似负荷。此类推进系统设备多，接口关系繁琐，工况多变，转换程序复杂，国内集成配套技术水平有限，现多为成套进口为主。为了提前验证系统的匹配性，提高船上试验成功率，宜在上船安装前进行陆上联调试验。

2      多功率输出推进系统组成

某型船采用2套多功率输出推进系统，每套系统由主机组、可调桨装置及轴系附件、轴带发电机、对外消防泵、主推进监控系统和机舱监测系统以及相关的辅助动力系统等组成，参见图1。

每套主机组由1台船用中速柴油机、1台输出端齿轮箱、1台自由端齿轮箱组成，两台齿轮箱均带离合功能，根据需要可与主机结合或脱排;主机与齿轮箱之间均设高弹性联轴器。

可调桨带固定导管，轴带发电机由输出端齿轮箱的PTO轴驱动，对外消防泵分别由主机通过自由端齿轮箱驱动。

主推进监控系统，由主推控制系统及机舱监测报警系统组成，主要包括：控制台、气源装置、控制阀箱、主机测速装置、电源柜、监测分站等。

动力辅助系统，主要包括：燃油、滑油、冷却水、起动及排气系统等。

3     陆上联调试验的必要性

多功率输出动力系统，包括：主机、齿轮箱、可调桨、轴带发电机、对外消防泵等20多个设备。运行工况复杂多变，其主要有：自由航行、拖带、对外消防、轴发、对外消防+轴发等五种工况，系统具有各工况联控操纵功能。

某型船综合动力推进系统为国内首次集成设计，系统中的主机、齿轮箱、轴发、遥控系统等设备在可靠性、维修性、保障性等方面与舰船设备存在一定的差距，很多设备属于首次装船;系统中设备种类繁多，工况多变，相互之间的接口多，控制逻辑关系复杂，目前国内对于此类动力系统集成配套经验不足。为提前校验动力主要设备各接口的合理性、正确性、参数匹配性和信息传输的可靠性，以及系统联动工作的协调性，宜将其主动力设备进行陆上联调试验。

4    陆上联调试验方案

陆上联调试验目的是将主动力推进系统的各个设备及系统在陆上试验台架上组装、运行及调试：检查设备接口的正确性、各工况下系统运行的可靠性和安全性;验证系统功能和指标，发现可能存在的问题，提前解决系统中存在的设计问题和缺陷。

为了能全面检查系统性能，应该让整个推进系统设备参与陆上联调。但本船可调桨桨叶直径达φ3200 mm，对外消防泵排量大，实际推进装置长达35 m。若整套系统设备按常规要求进行系统陆上联调，则需长度超百米的试验场地，提供一个足够宽度及深度的试验水池用于可调桨动态试验，配置排量1 850 m3/h的泵进行泵水试验。基于上述要求，目前国内尚无能满足该条件的试验场所，如新建试验场，投资过大，难以实现。

为能在有限条件下最大程度达到试验目的，采用简化变通的方法进行阹上联调试验。基于陆上联调试验实际需求，综合考虑试验场地设计建造、试验周期等实际情况，决定船上配套的可调桨及轴系装置、对外消防泵等装置不参与陆上联调，而利用水利测功器模拟可调桨及对外消防泵的负荷，其余设备如主机、齿轮箱、轴带、冷却系统等均参与陆上联调试验。

4.1   陆上联调试验场地要求

陆上联调试验场地设计时，应尽量模拟实际舰船运行条件和工况，并结合参试设备和配试设备的安装布置、油水气电需求、安全及环保等因素综合考虑。

本项目主动力联调装置长约20 m，主机为干式油底壳，主机下方设有足够容量的滑油循环舱;试验台架的设计需满足主机、齿轮箱、轴带发电机、水力测功器的布置及安装要求;试验场供水量需满足两套水力测功器、主机、齿轮箱的冷却需求;配置足够容量水电阻及电抗器，实现轴发工况试验;提供足够的通风、排气、压缩空气等设施，满足主机起动、运行要求;配置必要的安全及环保保护措施。

（1）试验室

试验室作为主机及相关参试、配试设备的安装、运行、调试主要场地，需要满足联调设备的安装、布置的需求，便于试验操作、观察和调整。该型船主机为8DKM～28e柴油机，重量为30 t，其行车的最大起吊能力需大于30 t。

建议试验室的尺寸约为长54 m、宽21 m、高10 m，四周必须封闭，未经允许非工作人员不得入内。

（2）控制室

设一间控制室，长约10 m、宽约4 m、高约3 m，应能满足集控台安装及人员操作空间需求。控制室应有玻璃窗可以实时观测联调设备运行情况，控制室的噪音不高于75 dB，配备的测试、监控设备及通信指挥设施满足联調试验需要。

（3）会议室

设一间会议室，作为联调试验时工作人员开会、讨论、记录、休息的场所，可同时容纳约15人左右。会议室亦可由控制室兼用，但面积需足够大，满足会议室和控制室的功能需求。

（4）燃油系统

储油罐容积应满足主机满负载运行约8 h时的需要，储油罐设计有透气口、注油口、出油口、回油口、放泄口;储油罐布置高度需满足主机说明书要求，考虑到用油量较大，建议配1台电动燃油输送泵向储油罐注燃油。

（5）滑油系统

本船主机为干式油底壳，因此需在试验场地内配置滑油循环箱（该型船为7 000 L）。滑油循环箱上设计有透气口、注油口、出油口、回油口、放泄口;为了保证主机滑油回流，滑油循环箱的安装位置需低于主机回油口，滑油管路的布置需保证主机内滑油顺利回流至滑油循环箱。

（6）冷却水系统

主机冷却水系统分为海水、低温水和高温水冷却系统。冷却水温不大于32 ℃，冷却水水量230 m3/h，需要试验场提供。为节约水量，该冷却水可采用冷却塔冷却形式，即低温冷却水冷却低温冷却器后回到冷却塔，冷却塔由空气冷却。其冷却系统为闭式循环，由主推进低温淡水输送泵（160 m3/h）供水;其高温淡水冷却系统也为闭式循环，由机带高温水泵供水，冷却柴油机的缸盖、缸套等。

为保证闭式循环的低温冷却水和高温冷却水系统排气，需设置一只主机缸套水膨胀水箱（容积约0.5 m3）和一只低温水膨胀水箱（容积约0.8 m3）;膨胀水箱的安装高度满足设备厂家要求，为距主机曲轴中心线3～10 m。

陆上联调冷却系统原理，见图2。

（7）压缩空气

试验场内需提供压力为3.0 MPa的柴油机起动压缩空气及压力为1.0 MPa的控制空气。

（8）通风和排气系统

试验场内需配备完善的通风和排气系统，满足主机20 180 Nm3/h燃烧空气量及主机散热要求;排气管通径为DN650，配置降噪设施，系统排气背压不大2.45 kPa。

（9）电源系统

试验场地提供AC380 V / 50 Hz、AC220 V / 50 Hz和DC24 V三路电源，以满足联调设备试验的需要。

4.2  试验设备的选择

参试设备应是直接装船的设备，符合产品技术规格书要求，并已完成出厂鉴定（评审），有出厂合格证明文件;参试设备所需的专用设备、仪表、工具、特种油料、备品和备件等应符合要求，并具有履历簿、有效合格证或质量保证书。

本试验设备为船上左舷推进系统，其中可调桨装置、对外消防泵、轴系及轴系不参与陆上联调，分别采用水利测功器模拟可调桨及对外消防泵的工况。因篇幅所限，参试设备清单（略）。

4.3   配试设备

配试设备是为了配合完成陆上联调而配置的设备：采用两台水力测功器分别模拟可调桨装置及对外消防泵。其中一台水力测功器转速不满足要求，需要配置增速齿轮箱;另配中间轴用于齿轮箱与水力测功器之间的连接。因篇幅所限，配试设备清单（略）。

4.4 设备布置与连接

陆上联调试验时，多功率输出推进系统主要设备配置连接如下：主机飞轮端经高弹性联轴器与输出端齿轮箱相连，输出端齿轮箱输出法兰通过中间轴与增速齿轮箱相连，增速齿轮箱通过高弹性联轴器驱动水力测功器1，输出端齿轮箱PTO经高弹性联轴器驱动轴带发电机;主机自由端经高弹性联轴器与自由端齿轮箱相连，自由端齿轮箱通过高弹性联轴器驱动水力测功器2。

试验场地为长54 m、宽21 m。根据实船配置状态，将各种冷却器、滑油泵、燃油泵、水泵等参试设备和其他配试设备合理布置在试验场地内。陆上联调试验设备布置和场地布置，见图3及图4。

5    陆上联调试验大纲

陆上联调试验项目及程序，主要参照《水面舰艇动力系统陆上联调试验规程》的相关要求设定，有关试验项目的试验内容参照《海船系泊及航行试验通则》及实际情况进行编制。针对本项目PTO驱动轴带发电机、主机自由端驱动对外消防泵多种使用工况，针对性地增加了轴发、轴发+航行、对外消防等工况的试验内容。

为了确保陆上联调试验能顺利安全进行，试验按照由简入繁、先设备后系统、分层次分阶段的原则进行。试验项目主要包括：成套性检查和外观检查;动力管路系统试验;控制系统试验;盘车装置试验;报警装置（模拟）试验;主机试验;齿轮传动装置试验;推进系统运行试验;推进系统拆检共9大项。

试验大纲除了明确相关的试验内容及程序，还对试验条件（包括试验文件、试验用仪器仪表）、试验记录、试验后设备技术状态的保持等作出了规定及要求。

6     陆上联调试验评审验收

为确保联调试验严格按照要求进行并提高联调试验结果的可信度，在试验过程及试验后需组织专家进行检查验收，主要包括陆上联调试验台评审和下台架评审。

陆上联调试验台评审，主要是对联调试验准备情况进行检查，要求试验计划安排合理、组织结构完善、管理措施齐全、准备工作充分，并重点检查核实试验场地是否符合《联调试验对場地的技术要求》和《联调试验大纲》的技术要求。经审查批准后，陆上联调方可转入下步试验阶段。

下台架评审主要是检查核实陆上联调试验是否完成了陆上联调试验大纲规定的全部内容，试验记录是否完整，试验结果是否满足要求等，同时检查联调试验期间暴露出的问题是否得到解决或整改，除提供联调试验成果文件外，陆上联调试验组织实施单位还需提供联调试验实施总结报告、联调试验技术总结报告、陆上联调验收报告供专家组审查，评审通过后，陆上联调试验才告结束，联调试验设备方可下台架。

本次陆上联调试验共开展了9个大项35个小项的试验，试验中解决了主机起动联锁故障、离合器工作油压低、轴发工况时主机转速波动等问题。通过陆上联调试验，验证了多功率输出推进系统主要接口匹配，信息传输通畅，各系统及设备协调工作准确，达到了陆上联调试验的目的。

试验结束后，应冻结固化各设备或系统的技术状态，并进行设备拆装，拆装后的单元结构型式应与参试进场时状态一致;设备拆装时，必须按有关设备厂家要求进行保养、清洁和整理，并进行必要的油封;离场时，确认所有参试设备完整，包装、运输符合相关规定。

7     结语

多功率输出推进系统陆上联调试验是本船推进系统研发设计的重要环节。通过陆上联调试验，提前解决了各运行工况的未知问题，为船舶顺利交付奠定了良好基础，缩短了生产周期，提高了船舶产品质量。

参考文件

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