关于船舶轮机自动化机舱动力装置与系统研究

方学海

舟山中远海运重工有限公司 浙江舟山 316131

在工业化和城市化不断发展的大背景下，当下各类产业建设和群众生产生活对交通运输的要求相较于以往儿，也有了更加明显的调整和转变，不再把陆上运输当作唯一的依靠，而是更加强调海上交通的延伸和拓展，这种变化也给造船行业注入了更多的生机与活力。轮机作为支撑船舶运行的重要基础，在这种情况下也应当受到更加高度的重视和关注，特别是机舱动力装置与系统的设计来讲，要尤为强调自动化开发的重要价值，只有这样才能真正保证船舶轮机状态的稳定和可靠。

1 分析船舶轮机的动力装置系统

近些年来，我国船舶的发展规模已经取得了较为明显的拓展和延伸，在这一态势的引导下，动力装置系统兼顾的主客观因素也更加复杂，逐渐显露出了综合性和系统性的特征，从本质上来讲也是一种机电设备工程。在这里，船舶轮机机动化机舱的主要动力装置涉及到不同类型的器材，例如主机，高弹性联轴器等等。这也就意味着，要想保证船舶轮机的正常运转，就必须要充分考虑到船舶轮机动力装置在运行的过程中必须具备的条件以及必须满足的要求，而后再展开一系列的研发和设计。就目前来看，我国制作的船舶轮机动力装置，必须要满足基本的船用条件，而且也应当充分参考国际法律的有关规定，需要与船舶整体的系统相吻合，同时要考虑到不同设备之间的协调性和关联问题[1]。

与此同时，我国船舶轮机自动化机舱动力装置与系统设计本身就包含了许多不同的方法，需要借助并行设计，优化设计，虚拟设计等多种途径来打造完整的框架。对于动力系统的设计来讲，还需要借助各种现代化的技术和手段，例如仿真技术和人工智能技术，由此来进一步提升我国船舶轮机的质量和水准。目前，我国科学技术的提升和进步，也让工业产品的生产拥有了更多的可能性，在这其中，船舶轮机动力装置的种类就变得更加多样，涉及到更为繁琐的小零件，功能结构也相对复杂。这也就意味着，我国工业生产企业也不能在短时间内把所有的零件全部生产完毕，因此，国家也应当在宏观上针对工业企业制定相应的约束条件，要保证船舶动力系统的设计和研发，能够满足系统的需求，挑选合适的组件进行分配。一般情况下，船舶动力系统都是以柴油机作为主动力控制系统等，这一选择能够充分满足自动化的基本需要。在这里，研究人员展开设计的时候，也需要谨慎考虑设计的模块化和规范化问题。

2 分析船舶轮机自动化机舱动力装置的安装内容

2.1 主机安装

目前，动力系统的主机安装通常会混凝土底座相联系，操作人员要想保证动力系统，后续的各类轴能够处于同一中心线上，就应当在混凝土基座灌浆和凝固完毕之后，使用水平仪这一工具测量基座的平整度，保证主机轴之间有极高的同轴度。同时值得注意的是，主机机座在建设的时候，已经画出了相应的主轴线，所以操作人员在展开吊装作业时，也要保证主机轴线和基座上绘制的轴线处在同一垂直面内，在必要的情况下，需要使用水平仪展开测量。如果主机的安装不能满足宏观上的要求和规范，操作人员也需要展开一系列的调整，确保主机的水平度满足设计规范。在这里，操作人员也应当限制主机的轴心高度，这样也可以为后续设备的组装和建设奠定坚实的基础，提供有效的参考和借鉴，当主机的位置确定完毕以后，要做好固定工作，在螺栓和螺母之间注入润滑油，保证紧固力矩符合设计规范，为后续的维修做好准备，方便后期的拆卸[2]。

2.2 轴安装

当主机安装告一段落之后，各类轴的安装就应当落到实处。笔者在上文中已经提到过，动力系统的规划本身就涉及到不同类型的装置，所以轴的种类也是多种多样的，一般情况下有长轴和短轴之分。要想保证动力系统的安全性和稳定性，操作人员就应当确保轴心线处于同一条直线上，而且还需要做好矫正工作，通常意义上所说的矫正方法，包括测力校中，最优化校准和直线校中。就弹性基础长轴来讲，操作人员要选择测力校中和最优化校中，特别是就排水量高于2万吨的船舶长轴来讲。就刚性基础轴来讲，大多都会选用直线校中的方式。值得注意的是，轴的安装必须要以主机动力输出轴为参照，不同轴的长度也要符合设计图纸的要求和规范。

2.3 减速器安装

一般情况下，船舶轮机系统对减速器的尺寸要求并不严格，减速器自身的尺寸也相对较小，但需要与传动轴展开有效衔接，才可以发挥应有作用。操作人员需要事先确定减速机的安装位置，然后再设计安装的支架，支架的设计应当重点考虑两个参数，首先是支架的水平位置，操作人员应当把支架浇筑在混凝土中来确保安装的稳定性。其次是支架的高度，如果高层已经确定，那么操作人员应当按照轴心位置测量参数，保证减速箱支撑支架和减速箱分离，并在两者之间设置活动垫片，这样也可以方便后期减速箱高度的灵活调整。

3 分析船舶轮机自动化机舱的动力系统设计

3.1 燃油系统

燃油系统是确保资源供给和输出的重要基础，在整个船舶轮机自动化机舱动力装置中，所发挥的作用都是不言而喻的，这一系统主要包括轻油系统和重油系统两个部分，这两个部分之间依靠阀门和管路来衔接，然后实现轻油和重油的转化。一般情况下，重油系统的设计都会配备均质机，这一操作的主要目的是为了细化燃油，降低燃油的粘度，确保劣质燃油的性能能够有效发挥出来，提高资源的分配率和利用率。除此之外，重油系统也可以发挥出计算机系耗油率的作用，可以在主控室中显示出主柴油机的耗油率。对于船舶运行来讲，之所以会使用大量的重油，主要是为了降低运行的成本[3]。

3.2 滑油系统

滑油系统也是相对重要的系统类型，包括油温调节装置和液位控制装置，这些都可以满足船舶运行的润滑需求。而且，滑油系统也可以对自动化机舱中的机油进行净化，分离杂质，这一分离和净化的过程也可以显示出自动化控制的水准，提高船舶轮机运行的可靠性。值得注意的是，设计人员在规划润滑系统的时候，必须要确保润滑系统，对机油进行连续的旁通净化，而且还应当对机油的循环过程进行调节和控制。

3.3 冷却系统

船舶机舱的主机和副机在冷却的时候都会依靠闭式冷却系统。如果船舶的主机处于备车状态，那么机舱副机的冷却水就可以流入主机的缸套中，这样不仅可以有效调节温度，也可以让自动化机舱冷却系统变得更加稳定，减少能源的消耗，发挥出节能减排的作用。再加上，当船舶轮机系统运行的时候，不同的机器都会产生相应的热量，这些机器所处的位置都需要接受冷却工作。目前，船舶大多都会在轮机舱外建设水池，水池中的水是海水，冷却系统中的海水包括高温海水系统和低温海水系统，高温海水系统主要针对的是主机中的淡水冷却器，低温海水系统针对的是其他不同类型的设施。部分操作人员为了降低能源的消耗量，通常都会用变频的方式来控制高温海水系统，降低能耗。

3.4 压缩空气系统

空气压缩主要分成两个路径，一方面可以作为主机的动力支撑，另一方面也可以发挥出控制的功能。这里所提到的自控用压缩空气，能够在空气净化器的引导下，对空气展开一系列的净化，并对其进行减压，提高遥控的灵活性和针对性。

4 分析船舶轮机自动化机舱的设计

首先，设计人员应当做好系统的选型工作，要计算出动力系统的主要参数和信息，充分考虑到船舶的建设规模与实际功率，分析船舶的航行速度和船舶螺旋桨的直径，避免出现设备型号上的误差和错误。一旦出现参数不吻合的问题，就必然会出现齿轮箱不适合机舱自动化控制的现象，最终破坏了整个动力装置系统的合理性。其次，设计人员也应当针对自动化系统的运行做出全方位的考量，要将其划分成电动和气动两个主要部分，考虑船舶螺旋桨转动的速度，调速器的速度，以及船舶的航行数据，这样也可以保证系统的运行能够提供充足的动力。目前，许多企业都在造船的时候使用了电子调速器，实现了驾驶室和集控室的自动化调节，可以打破时间和空间的限制推，动了主机控制向着自动化的方向迈进，发挥了机舱的利用价值。

5 分析船舶轮机运行中的常见缺陷和解决方法

5.1 主机系统检验缺陷

一般情况下，主机系统在检验过程中会出现两个方面的问题，首先是机械故障，其次是设备安装故障。零件的安装本身就需要依靠技术人员来完成，目的是为了保障后续的运行，再加上，船舶的行驶具有高精密的特点，对系统和零件之间的配合提出了严格的要求，如果技术人员出现了一丁点误差，就有可能影响后期的正常使用。例如，假如船舶上有某个螺丝松动或者是螺钉错位，那么主机系统就有可能因此而瘫痪，特别是就轮机轴尾部的错位问题来讲，必然会进一步损害主机，缩短使用寿命。另外，主机系统的稳定与否也与水套气压控制有关，如果水套阀温度过高，那么冷却水套气压也会短时间内骤然上升，最终产生压力差，导致缸套爆裂。

要想预防这样的问题，就必须针对主机的安装缺陷进行细致排查和筛选。在设备安装完毕以后，要进行调试，并针对设备的性能和运行参数进行准确的记录，方便后期跟踪对比，工作人员要撰写材料报告，保证调试过程有据可查。按照具体的运行情况来看，螺丝松动和螺钉错位应当是较为常见的问题，所以要展开重点排查，工作人员要针对这些零部件展开日常的检测，因为系统内部机械运转速度相对较快，振动频率也高，螺丝松动和螺钉错位都是极为容易产生的。还有，在解决冷却系统问题的时候，要坚持具体问题具体分析的原则，如果是机械设备本身的问题，就需要考虑到螺栓安装，如果是为了防止螺丝松动，就要先最好预紧力控制。

5.2 辅助系统检验问题

辅助系统的运行往往能够给轮船提供大量的资源，发挥着重要的供给作用，同时也能够存贮油料，保证正常供应，那些等待使用的船舶燃料也都一并存放在辅助系统内部。在航行的时候，燃料会通过特定的渠道传输到需要使用的设备中去，保证航路稳定。据此可以推断出，辅助系统的问题大多都集中在滑油舱，燃油舱和管道运输上面。例如，如果燃油舱和滑油舱之间缺乏有效的隔离工具，就有可能导致不同化学品的混合交叉，严重时甚至会引发火灾。

在检测辅助系统的时候，要把重点放在滑油舱和燃油舱以及运输管道上，工作人员要做好燃油舱与滑油舱的隔离，保证化学品的性质稳定，不破坏燃料。而且，工作人员在检修的时候也要做好防护，认真分析辅助系统运行参数的故障，找到问题产生的位置，在排除意外因素以后，展开及时的维修和保养，尽可能把故障扼杀在摇篮里。

6 结语

综上所述，持续性推动船舶轮机自动化机舱动力装置与系统的优化设计是合理且必要的举动，这是推动我国造船业向着智能化方向迈进的应有之策，也是提高船舶设计质量和效率的有效措施。本文通过燃油系统，润滑系统，冷却系统，压缩空气系统这几个角度，论述了船舶轮机自动化改革的方法，充分结合了我国船舶业发展的现状，具有理论上的合理性与实践上的可行性，能够作为从业人员的参考依据。