渤海环保船主推进系统设计

刘桂泉 欧阳可活

摘要：渤海环保船主推进系统为每船四台主机双调距桨模式。设三个控制站对推进系统进行控制，在每个控制站均能有效地操纵主推进装置。还设组合操纵系统（Joystick），当采用组合操纵形式时，在驾驶室后台用单手柄对左右主推进装置、艏艉侧推及舵进行联合控制。

关键词：环保船；主推进系统；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”是我国首批专业溢油应急环保船，是海上石油勘探开发过程中环境保护的专用船舶，用于接收海上石油勘探、开采过程中的测试井液、污油水，具有海面溢油回收作业功能和海面油污消除能力并具备对外消防灭火作业能力，被誉为“海上的溢油应急指挥中心”。该船船东首次在同类船舶“主推进动力系统”选用国产设备，打破了中海油以往一概选用进口设备的惯例，代表国内溢油回收工程船最先进的技术水平。

2主推进装置系统总体设计

本船设四主机、高弹性联轴器、双齿轮箱、双推进轴系及可调桨（带导管）、轴带发电机，其总体布置参见图1：渤海环保船主推进系统总体设计图。

主推进装置还包含集控台、舵机、操舵系统、艏艉侧推装置及组合操纵系统（Joystick）等。

2.1渤海环保船主推进装置系统控制

本船设三个控制站对推进系统进行控制，分别是驾驶室（前、后驾控台）、机舱集控室和机旁。在每个控制站均能有效地操纵主推进装置，设有有效的各控制站联锁机构，在任何时候，只能在一个控制站有效地进行操纵，各控制站的控制权均能方便地转换，转换时满足机旁优于集控室，集控室优于驾驶室的优先转换原则。在驾驶室控制站，设有前、后两个控制台，两个控制台之间其相应的控制系统控制权也能相互转换。

主推进装置操纵系统包括主机操纵系统、可调桨操纵系统、齿轮箱操纵系统、主推进装置遥控及监测保护系统，监测系统示意图请见图2。

2.2主机适应性改进

环保船主机选用我公司的8230ZC型柴油机，船东熟悉使用进口柴油机，8230ZC是其首次选用的国产柴油机。

主机的配置按船东要求进行选型，根据招标技术规格书要求，柴油机进行了适应性改进设计，燃油、滑油、冷却水、起动空气、控制系统都要作相应的改进。

1）增加机旁控制箱：主机运行参数均采用信号变送，液晶屏集中显示，并将所有参数通过RS485通讯至集控台监测系统；在机旁具有主机启动、停车、紧急停车、启动联锁、消防泵和主推离合器联锁、主机调速、离合器手动接脱排、双机手动并机运行等功能；

2）主机调速器改用电子调速器，满足两台主机并车转速同步、负荷平衡，满足轴带发电机之间并车运行及轴带发电机与柴油发电机组短时并车负荷转移的运行要求；

3）冷却水系统：增大机带低温水泵的流量，满足主机本身冷却水量的同时，还满足中间轴承和减速齿轮箱冷却器用水需求；

4）增加主机燃油总拉杆负荷位置反馈，可通讯到机旁控制箱和集控台监测系统。

5) 优化前端输出轴及联轴器的设计，采用圆锥面过盈连接的结构型式；

6）优化轴系扭振性能，采用板簧扭振减振器；

7）将弹性齿轮改为刚性齿轮，零件数量大幅度减少，降低前端的故障率。

3调试与试航

系泊与航行试验按照设计院出的《系泊与航行试验大纲》进行，各项工况和参数都达到设计要求，船检和船东都比较满意。

3.1主推进系统的试验

1）压缩空气起动试验：两只主机起动空气瓶的压力达到额定工作压力3.0Mpa。在中途不充气的情况下，主机能从冷机状态连续起动不少于3次。记录每次启动的压力降及最低启动压力。

2）主机滑油、冷却水的温度、压力等声、光报警装置和超速保护器进行模拟效用试验，报警动作准确可靠，安全保护功能进行实机试验，保护动作准确可靠。

3）在机旁控制操纵试验合格后，在集控台上进行主机起动、调速、停车、紧急停车等操纵效用试验各3次，主机动作按程序正确无误。

4）在驾驶台进行对主机的调速、恒速、紧停、越控试验，各控制功能均正确无误，并进行驾驶台遥控机舱集控室操纵及机旁控制站操纵的转换试验。检查各操纵站之间的联锁装置功能，正常。

5）为主机服务的设备的检测、故障报警、安全保护、数据记录和处理等装置，作调试、校正和效用试验。

6）主机运转试验。

7）检查机旁控制站,集控台相应监测仪表读数一致性。

8）操纵减速齿轮箱分别与左、右两机合上与脱离试验3次,检查其工作可靠性,并记录离合器的压力、温度数值。

9）检查轴系的运转情况，轴系工作时，不应有异常的振动及过热现象：尾轴前轴承温度应低于65℃，同时检查尾轴管的润滑油密封情况。

10）进行调距桨应急伺服泵与从正到负，再到正的调距试验3次并记录每次调距时间。桨叶工作稳定性检查，螺距角为0时的波动值（±0.50）,检查螺距角指示器准确性，实际螺距与驾驶室及机舱螺距角指示器不大于1。

11）手动泵应急调距效用试验3次应灵敏有效。12）调距桨液压系统压力稳定,无泄漏。

13）双机并车：先以左机作为主动机接排，右机作为从动机并车，操作分控、联控、调速/恒速、接/脱排功能；完成后再以右机作主动机、左机作从动机重复试验，船舶在正常情况下都是双机并车作主动力推进。

3.2我公司主动配合船舶建造和试航的进度要求，及时进行设计验证

环保船的建造和试航进度要求计划性较强，早在船舶建造前，各项工作的时间节点已明确，实施过程虽然遇到一些波折，但船东不轻易推迟进度要求。由于主机及相关设备采用了许多新选型的配置，有些未经台架试验，需在船上进行验证。结果绝大部分的配置一次通过验证，仍然不足的也已经在调试与试航期间作出调整或整改。

在试验双机并车时，经过反复试验，我们验证了一个问题：双机在怠速并车后，加速到额定转速有时会出现飞车现象。原因为双机并车要求两台主机的转速接近同步，理论上是可行的，但在加速过程中，两台主机总会有差别，所以在加速过程中调速器互相拉油，引起飞车，最后确定在额定转速再进行并车，避免了该问题发生。

4结论

2010年7月交船后，巧遇大连海域漏油事故，环保船“海洋石油252”和“海洋石油253”临危受命，为大连海域清理漏油做出巨大贡献。从环保船交船至今一年多的运行情况证实：渤海环保船主推进系统设计完全满足项目设计要求。

参考文献

[1]张有萱等编. 船用柴油机设计手册: 国防工业出版社, 1979.6

[2]中国船级社. 2006版钢质海船入级规范

[3]中国船舶工业总公司编. 船舶设计实用手册. 轮机分册: 国防工业出版社, 1999. 10