1.9万吨多用途船动力装置设计毕业论文

2020-04-09 02:04

摘要

船舶作为一种运输工具，其功能是装载着货物从一地到另一地，船身为船舶提供了装载货物的能力，而动力装置，则提供了船舶从一地到另一地的机动能力，其对于船舶的重要性是不言而喻的。动力装置除为船舶提供前进的动力之外，还担负着船员生活耗能，船舶维修机械耗能，货物储存（保温，液化）耗能的供应。动力装置设计的合理性很大程度影响了日后使用过程中的可靠性及安全性，而动力装置的稳定运行是保证船员安全与船舶安全的最基本的条件。

本次动力装置设计对象为19000DWT多用途船，主要工作包含：

主动力装置选型：由已给出的参数，通过阻力系数法计算出船身有效功率，假定一螺旋桨直径，进行初步匹配，得到主机功率，在选型图上选取合适机型，通过CEAS软件得到详细的发动机参数，再进行终结匹配设计得到最高航速及螺旋桨直径。

机舱主要设备计算与选型：包含燃油、滑油、压缩空气、冷却水、压载水、舱底水、消防、生活水和机舱通风各大系统设备的计算及选型。

完成设备明细表

撰写了轮机说明书

绘制了室布置图及管系原理图

撰写了专题小论文

关键字：船舶；计算和选型；动力装置；机舱设备；原理图

Abstract

As a means of transport, the ship’s function is to carry cargo from one place to another, the hull provides the ship with the ability to load cargo, and the power plant provides the maneuverability of the ship from one place to another. Its importance to the ship is self-evident. In addition to supplying power to the ship, the power plant is also responsible for the energy consumption of the crew, the energy consumption of the ship maintenance machinery, and the supply of energy for storage (insulation, liquefaction). The rationality of the power plant design greatly affects the reliability and safety in the future use process, and the stable operation of the power plant is the most basic condition for ensuring the safety of the crew and the safety of the ship.

The power plant design object is a 19000 DWT multi-purpose vessel. The main tasks include:

Selection of main power device: Calculate the effective power of the hull by the resistance coefficient method from the given parameters. Assuming the diameter of a propeller, perform preliminary matching to obtain the power of the host. Select the appropriate model on the selection chart and obtain it through CEAS software. The detailed engine parameters, and then the final match design to get the highest speed and propeller diameter.

The calculation and selection of the main equipments of the nacelle include the calculation and selection of major equipments such as fuel oil, lubricating oil, compressed air, cooling water, ballast water, bilge water, fire protection, domestic water, and cabin ventilation.

Complete device schedule

Wrote the marine engineering instructions

Draw the cabin layout and piping schematics

Wrote a thesis paper

Key Words: ship; calculation and selectionII; power plant; cabin equipment; schematic

第一章绪论 1

1.1研究目的及意义 1

1.2 课题研究内容 2

1.3 预期目标 2

第二章设计基本参数 2

第三章主机选型论证 3

3.1船身有效功率计算 3

3.1.1 船舶航行总阻力的计算 3

3.1.2船身有效功率计算 5

3.2船机桨三者能量传递 5

3.2.1机、桨的匹配计算 5

3.2.2螺旋桨直径确定 6

第四章机电设备估算选型 11

4.1燃油系统 11

4.1.1 主柴油机 11

4.1.2辅柴油机（参考同类型大小船舶功率的需要选择） 11

4.1.3 燃油锅炉（参考同类型大小船舶功率的需要选择） 12

4.1.4燃油总消耗量Q总 13

4.1.5日用重燃油柜容积 13

4.1.6日用柴油柜容积 13

4.1.7油渣柜容积 13

4.1.8污油柜容积 14

4.1.9重燃油沉淀柜容积 14

4.1.10重燃油舱 14

4.1.11轻柴油舱 15

4.1.12 燃油系统泵计算 15

4.1.13燃油系统中泵的选型 16

4.1.14 分油机选型 17

4.2 滑油系统 17

4.2.1 主机滑油消耗量（一台） 17

4.2.2 辅机滑油消耗量 17

4.2.3 主机滑油循环柜容积 18

4.2.4 滑油储油舱容积 18

4.2.5 滑油沉淀柜容积 18

4.2.6 污油柜容积 18

4.2.7 滑油输送泵选型 18

4.2.8 主机滑油循环泵选型 19

4.2.9 主机滑油分油机 19

4.3 压缩空气系统 19

4.3.1 主机启动空气瓶（按国外经验公式估算） 19

4.3.2 主空压机（两台） 20

4.4 舱底水系统 20

4.4.1 舱底水总管内径 20

4.4.2 舱底水泵排量（每台） 21

4.4.3 舱底水油水分离器选型 21

4.5 压载系统 21

4.6 消防系统 22

4.6.1 主消防泵 22

4.6.2 应急消防泵 22

4.7 供水系统 22

4.7.1 淡水压力柜容积 22

4.8 机舱通风系统 23

4.8.1 机舱通风机排量 23

4.8.2 机舱通风系统设备选型 25

4.9 冷却系统 25

4.9.1 主冷却海水泵 25

4.9.2 海水总管直径估算 25

4.10 防污染系统 26

4.10.1 舱底水油水分离器(一台) 26

4.10.2 生活污水处理装置 26

第五章机舱设备明细表 27

第六章轮机说明书 37

6.1 概述 37

6.2 主机 37

6.3 电站 38

6.3.1 柴油发电机组 38

6.3.2 应急柴油发电机组 39

6.4 辅助设备 40

6.4.1泵 40

6.4.2 空气压缩机 42

6.4.3 离心分离机 42

6.4.4 机舱风机 43

6.4.5 空气瓶及压力水柜 43

6.4.6 环保设备 44

6.4.7 其他设备 45

6.5 系统及机舱布置 46

6.5.1 海水冷却系统 46

6.5.2 淡水冷却系统 46

6.5.3 燃油系统 47

6.5.4 滑油系统 49

6.5.5 压缩空气系统 50

6.5.6 机舱蒸汽、凝水、给水系统 51

6.5.7 排气系统 51

6.5.8 油舱柜快关阀操纵系统 52

6.5.9 机舱通风系统 52

6.5.10 舱底泵及管系 52

6.5.11 压载水系统 53

6.5.12 淡水系统 53

6.5.13 卫生水系统 53

6.5.14 污水系统 53

6.5.15 机舱舱底水处理系统 54

附录：专题小论文 55

船舶通风系统 55

参考文献 58

致谢 59

第一章绪论

1.1研究目的及意义

大型船舶是现代工业集成度最高，技术最先进的产物之一。船舶动力装置是保证船舶正常航行，作业，停泊及船员正常工作生活的机械设备综合体。现代船舶行业中，为船舶设计一套合适的动力装置，其目的就是在技术性要求，经济性要求及政策要求之间达到平衡，使船舶能够达到要求的航速，排放达标，全寿命费用尽量低，工作可靠，这就是船舶动力装置设计的主要目的。

不论采用何种主动力装置，其动装设计所包含的内容都是相似的：主推进装置设计，辅助功能装置设计，管路系统与设备设计及机舱布置总体设计。

当前商业运输船的动力装置设计的趋势就是在满足排放法规的前提下，尽量节省费用，而这一目的的实现，通常要依赖于船机桨匹配的优化，即使柴油机与螺旋桨尽可能的运行在高效率区间，以达到主机选型功率尽可能小，费用尽可能低，燃油消耗率尽可能低的目的。但是，许多选择是互为悖反的，比方同一功率要求，NMCR较大的发动机减额输出所得到的燃油消耗率更低，但是购置成本更高，用主机轴带发电机可以减少发电所消耗的燃料费用，但主机功率位上升造成成本增加等等，必须在各种方案中不断取舍。何为最优，通常是依据设计人员的经验做出判断。

当前船舶动力装置大潮流是燃用双燃料发动机或气体发动，与传统重燃油相比，使用LNG可基本消除颗粒物的排放，减少90%～95%的SOX排放以及20%～25%的CO2排放。NOX排放的减少程度根据发动机类型的不同会有所差异，如果使用稀薄燃烧的4冲程气体燃料发动机，可减少90%的NOX排放，这类发动机适用于旅游船、小型货船和工程船舶，但对于大型商船适用的低速二冲程发动机，NOX排放的减少量相对较少。经济性上，当前在欧洲和美国，LNG价格与重燃油相差不多，并且比低硫汽油更具价格优势。船舶使用LNG的最主要的挑战在于燃料舱的容积比传统油舱大2～3倍，且需要冷却加压，因此燃料舱成本较高，通常LNG燃料船的建造成本比同等尺度的柴油驱动船舶高10％～20%。另外补给LNG燃料的基础设施目前比较缺乏，也使LNG的大量推广有所限制。不过由于技术较成熟以及排放上和价格上的优势，LNG是发展潜力最大的清洁能源，未来有望在多种船型上使用，特别是那些需要在排放控制区长时间航行的船舶。