1、第一章 船舶動(dòng)力裝置系統(tǒng)現(xiàn)代船舶動(dòng)力裝置，按推進(jìn)裝置的形式，可分為5大類(lèi)：（1）·柴油機(jī)推進(jìn)動(dòng)力裝置；（2）·汽油機(jī)推進(jìn)動(dòng)力裝置；（3）·燃?xì)廨啓C(jī)推進(jìn)動(dòng)力裝置；（4）·核動(dòng)力推進(jìn)動(dòng)力裝置；（5）·聯(lián)合動(dòng)力推進(jìn)裝置。現(xiàn)代民用船舶中，所采用的動(dòng)力裝置系統(tǒng)絕大多數(shù)是柴油機(jī)動(dòng)力裝置，因此，本書(shū)主要介紹以柴油機(jī)為動(dòng)力裝置的船舶，圖11為船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置系統(tǒng)燃油供應(yīng)系統(tǒng)原理圖。圖11 柴油機(jī)動(dòng)力裝置系統(tǒng)燃油供應(yīng)系統(tǒng)原理圖 柴油機(jī)燃油系統(tǒng)包括三大功能系統(tǒng)，分別是輸送、日用和凈化。1）油輸送系統(tǒng)燃油輸送系統(tǒng)是為了實(shí)現(xiàn)船上各燃油艙柜間駁運(yùn)及注入排出而設(shè)計(jì)的，所

2、以，系統(tǒng)應(yīng)包括燃油艙柜、輸送泵、通岸接頭和相應(yīng)的管子和閥件。通過(guò)管路的正確連接和閥件的正確設(shè)置 ，實(shí)現(xiàn)規(guī)格書(shū)所要求的注入、調(diào)撥和溢流等功能。設(shè)計(jì)前，要認(rèn)真閱讀規(guī)格書(shū)和規(guī)范的有關(guān)章節(jié)，落實(shí)本系統(tǒng)所涉及的艙柜和設(shè)備所要求的輸送功能。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意如下幾個(gè)方面：a.規(guī)格書(shū)無(wú)特殊要求，注入管應(yīng)直接注入至各儲(chǔ)油艙，再通過(guò)輸送泵送至各日用柜和沉淀柜，各種油類(lèi)的注入總管應(yīng)設(shè)有安全閥，泄油至溢流艙，泄油管配液流視察器；b.所有用泵注入的燃油艙柜都要有不小于注入管直徑的溢流管，溢流至相應(yīng)的溢流艙或儲(chǔ)油艙，具體規(guī)定見(jiàn)各船級(jí)社規(guī)范，溢流管要配液流視察器；c.從日用柜至沉淀柜的溢流，在日用柜哪的管子上都要開(kāi)透氣孔以防

3、止虹吸作用，兩柜的連接管處要有液流視察器。d.裝在日用柜和沉淀壁上低于液面的閥，有的船級(jí)社規(guī)范對(duì)其材料有具體的規(guī)定，選閥時(shí)應(yīng)予以注意。e.一般情況下輸送系統(tǒng)的介質(zhì)，溫度和壓力都是較低的，所以系統(tǒng)的管材選用III級(jí)管即可。f.通岸接頭處要配有溫度計(jì)、壓力表和取樣考克。g.燃油輸送泵和柴油輸送泵互為備用時(shí)，兩泵進(jìn)口與出口的連通管中，雙聯(lián)盲板法蘭要設(shè)在截止閥柴油側(cè)。2）燃油日用系統(tǒng)燃油日用系統(tǒng)是為主機(jī)、輔機(jī)、鍋爐等燒油設(shè)備能正常服務(wù)而設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，主要內(nèi)容是根據(jù)設(shè)備的要求，配置適當(dāng)?shù)挠凸瘛⒂捅谩⒓訜崞鳌V器和閥件、管子等，保證所供給的燃油在數(shù)量、質(zhì)量、溫度和壓力等各方面都能滿(mǎn)足設(shè)備正常運(yùn)行的要求。在設(shè)

4、計(jì)時(shí)，應(yīng)注意如下幾方面：a.認(rèn)真閱讀規(guī)格書(shū)有關(guān)章節(jié)和各有關(guān)設(shè)備的資料，了解清楚設(shè)備燃燒對(duì)燃油的要求，以便能準(zhǔn)確的配置各種附屬的設(shè)備。b.加溫加壓后的燃油，要根據(jù)不同船級(jí)社的規(guī)范要求，準(zhǔn)確的給予管子和附件相應(yīng)的定級(jí)，使今后在材料定購(gòu)、加工和檢驗(yàn)等方面都能滿(mǎn)足船檢的要求。c.如果主機(jī)和輔機(jī)共用一個(gè)供油系統(tǒng)，則要考慮其供油和回油管的壓力調(diào)整能分別滿(mǎn)足主、輔機(jī)的不同要求。3）燃油凈化管系燃油凈化管系需進(jìn)行分油機(jī)流量計(jì)算。按規(guī)格書(shū)的要求進(jìn)行分油機(jī)的選用，并按計(jì)算出的通流量進(jìn)行分油機(jī)型號(hào)的選定。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意如下幾個(gè)方面： 1) 對(duì)于兩臺(tái)分油機(jī)，管路連接應(yīng)做到既能串聯(lián)又能并取或單機(jī)工作，以便使用者根據(jù)

5、實(shí)際需要按所用分油機(jī)的規(guī)定進(jìn)行操作。 對(duì)于HFO，尤其是密度達(dá)991kgm3(15)者，為改善分離效果，廠商推薦串聯(lián)使用。第一臺(tái)作分離水分用(Purifier)，第二臺(tái)作分離雜質(zhì)用(Clarifier)，當(dāng)需大量分水時(shí)，則需兩臺(tái)并聯(lián)使用。 對(duì)于密度達(dá)到1010kgm3(15)、粘度達(dá)700mm2s(50)的燃料油，AlfaLaval公司推薦使用FOPXFMPX分油機(jī)，并同時(shí)推薦單機(jī)使用而不推薦雙機(jī)串聯(lián)，而僅在油中出現(xiàn)過(guò)量淤渣和水時(shí)，可雙機(jī)并聯(lián)。而Westfalia則推薦，當(dāng)油中出現(xiàn)過(guò)量水分時(shí)使用并聯(lián)，當(dāng)油中出現(xiàn)過(guò)量淤渣時(shí)使用串聯(lián)。 2) 分油機(jī)的供油泵可以是獨(dú)立布置的，也可以是與分油機(jī)安裝在一

6、起的整體式的。選用分油機(jī)時(shí)應(yīng)向廠商明確。一般，對(duì)大中型船舶，多選用獨(dú)立布置供油泵，以便適應(yīng)機(jī)艙中燃油柜及分油機(jī)的布置，達(dá)到較好的吸油、泵油效果均采用獨(dú)立布置供抽泵。該泵可布置在沉淀柜附近。 3) 由于分油機(jī)廠商所提供的供油泵的撐量不可能正好與分油機(jī)所需要的計(jì)算流量相配，而常偏大。因此，應(yīng)在供油系的出口管路上安裝一個(gè)恒流量調(diào)節(jié)閩，使進(jìn)分油機(jī)的流量恒定，而多余的油則返回沉淀柜。第一節(jié) 燃油管系一、燃油管系的作用及組成燃油管系的基本任務(wù)是保證動(dòng)力裝置在燃油方面的需要。燃油管系的組成與型式和發(fā)動(dòng)機(jī)型式、艦船類(lèi)型及所用燃油的種類(lèi)有密切的關(guān)系，例如：燃?xì)廨唽?duì)日用燃油的油質(zhì)要求就要高一些，為此需配置除水設(shè)備

7、。但是一切燃油管系一般能實(shí)現(xiàn)下列各項(xiàng)職能：1、 貯藏：有足夠大的油艙容積，能夠滿(mǎn)足最大續(xù)航力的要求。大多數(shù)船舶的燃油貯藏在雙層底油艙及深油艙中，潛艇的燃油則貯藏的耐壓殼外的燃油壓載水艙中及耐壓殼體內(nèi)的燃油艙中。小型船舶也有做成柜的型式安放在機(jī)艙內(nèi)。2、注入：根據(jù)艦船的續(xù)航力要求，確定燃油裝載量，設(shè)有燃油注入管路，由基地或其它艦船裝入貯藏艙。3、 調(diào)撥：能將各油艙的燃油互相調(diào)撥或輸送到別的油艙柜，以及自本船調(diào)撥至他船。4、燃油凈化與供應(yīng)：將燃油中的水分和雜質(zhì)分離出來(lái)，然后將凈化后的燃油向發(fā)動(dòng)機(jī)輸送，并保證供應(yīng)不斷。發(fā)動(dòng)機(jī)使用的燃油有燃料油、重柴油和輕柴油三種。燃油中含有一定的雜質(zhì)和水分，因此根據(jù)

8、發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)油質(zhì)的不同要求，在進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)之前應(yīng)予凈化。凈化的方式有聚水型濾器，機(jī)械分離和沉淀三種方法。5、測(cè)量：燃油貯藏的艙柜中，為保證不斷地供應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)用油的需要，必須設(shè)有測(cè)量和指示艙柜內(nèi)油面高低的指示裝置。一般貯油艙設(shè)有測(cè)量管與自動(dòng)測(cè)量裝置，測(cè)其貯藏量、消耗量。6、加熱：在使用燃料油、重柴油的燃油管系中，燃油在艙、柜中，在分油機(jī)和過(guò)濾器、燃油輸送泵、發(fā)動(dòng)機(jī)高壓油泵等之前，以及輸送管路中均需進(jìn)行加熱，以提高油溫而降低其粘性，使油具有良好的流動(dòng)性。一般艦船內(nèi)燃動(dòng)力裝置的燃油管系的組成如圖12所示：燃油由供油船或基地碼頭用軟管接頭與艦船甲板上的裝油管接頭連接，注入燃油艙，貯油艙的數(shù)量根據(jù)艦船的具體情況

9、而定，貯油艙一般設(shè)有一根吸油管，油艙的艙頂最高處設(shè)有透氣管，以便艙內(nèi)的燃油貯量變化時(shí)，其上方的空氣可以自由排出或向內(nèi)補(bǔ)充。透氣管出口位置應(yīng)在最大破艙水線(xiàn)之上，以免海水從透氣管口進(jìn)入貯油艙，引起船體進(jìn)一步下沉。在實(shí)際管理工作中，常常需要將各貯油艙之間的燃油相互調(diào)撥，將燃油駁運(yùn)至日用燃油艙、柜，有時(shí)甚至將本船的燃油調(diào)給別船使用。燃油管系的設(shè)計(jì)必須能夠?qū)嵤┻@些工作。燃油的駁運(yùn)工作必須有獨(dú)立燃油輸送泵或手搖泵輔助。燃油在到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)高壓油泵之前，必須嚴(yán)格地清除其中的固體雜質(zhì)和水分，清除工作分階段進(jìn)行，大量的水分和重量較大的固體，先用沉淀法自油中析出，此后用不同過(guò)濾精度的濾器在到發(fā)動(dòng)機(jī)以前的管路上分多次將

10、軟細(xì)的固體濾出，混在油中的微粒水點(diǎn)及固體雜質(zhì)在中大型船舶上則常常利用離心分離機(jī)進(jìn)行清除。對(duì)于民用船舶，日用燃油柜一般放在比發(fā)動(dòng)機(jī)稍高的位置處，使燃油自日用油柜到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油系統(tǒng)時(shí)有足夠的靜壓頭。日用油柜上應(yīng)有測(cè)量油位的指示器，以便測(cè)量燃油的耗量，日用油柜裝滿(mǎn)時(shí)可由溢流管返回油艙。圖12 一般船舶的燃油管系組成二、補(bǔ)重式燃油管系艦船的燃油貯藏量隨著航行的時(shí)間增加而逐漸減少。燃料藏量的減少引起排水量下降和船的重心的轉(zhuǎn)移。這些變化對(duì)某些艦船的浮態(tài)將產(chǎn)生重大的影響，最顯著的是潛艇。遠(yuǎn)程潛艇的燃油貯量常占其排水量的10%以上，如果采用一般燃油管系，則當(dāng)燃油大量消耗之后，船體將大量上浮或發(fā)生傾斜。所以必

11、須在燃油消耗的同時(shí)自動(dòng)將海水引入貯藏柜，以海水重量抵償消耗掉的燃油重量，這種管系稱(chēng)為補(bǔ)重管系或稱(chēng)置換管系。相應(yīng)地在貯藏、調(diào)撥和計(jì)量方法上也具有獨(dú)物之處。補(bǔ)重燃油管系實(shí)際上是一種自動(dòng)式的壓載管系補(bǔ)重式燃圖13 燃油補(bǔ)重管系原理圖油管系中貯存油艙的組合型式通常為三種組合：獨(dú)立式、串聯(lián)式、分組式。而分組式是最常用的一種油柜使用方法，它外部用獨(dú)立式，內(nèi)部用串聯(lián)式，是混合消耗形式。圖13中共計(jì)9個(gè)油艙，其中1號(hào)燃油艙在耐壓殼體內(nèi)，其余均在耐壓殼體和非耐壓殼體之間。4、7、8號(hào)燃油壓載水艙，一般只有在遠(yuǎn)程航行時(shí)方作油艙使用，共分成4組，燃油消耗次序如下：先由8、7、4號(hào)燃油壓載水艙，經(jīng)4號(hào)燃油壓載水艙消耗

12、。然而由2、3、4號(hào)油艙，經(jīng)4號(hào)燃油艙消耗。其次由6、5號(hào)油艙，經(jīng)5號(hào)油艙消耗。最后由1號(hào)油艙消耗。在消耗燃油時(shí)，用補(bǔ)重水輸入燃油艙將燃油壓至日用油柜。按順序消耗過(guò)程中，要經(jīng)常注意油艙油量消耗情況，如發(fā)現(xiàn)檢查管內(nèi)有水出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)立即停止使用并轉(zhuǎn)換油艙。每一油艙上的附屬設(shè)備管路如圖14所示。二根檢查管分別用來(lái)測(cè)量油艙是否已經(jīng)裝滿(mǎn)和用完，打開(kāi)該管的閥，在漏斗處，檢查流出的是油或水，以此來(lái)判別。充氣閥在必要時(shí)向油艙內(nèi)送入壓縮空氣，借以排除艙內(nèi)的油或水。放氣閥僅在新艇下水第一次裝入燃油或修船時(shí)，油艙的油和水被排空，竣工后又重新裝船的情況下才使用，此時(shí)艙內(nèi)全是空氣，裝油時(shí)打開(kāi)放氣閥，讓艙內(nèi)空氣全部排出艙外

13、，裝油完畢后，在正常圖圖14 油艙上的附屬設(shè)備管路圖使用中，放氣閥始終關(guān)閉。三、燃油貯存量及設(shè)備的估算各種艦船燃油貯存量計(jì)算有所不同，主要是因?yàn)楹叫泄r等有所不同，但其基本原理是一樣的。（1）燃油貯存量計(jì)算：（t） （11）式中 燃油儲(chǔ)備量（t）；主機(jī)總耗油量（t）；輔機(jī)在航行工況、停泊工況、裝卸貨工況下（軍用艦艇為滿(mǎn)足續(xù)航力和自給力情況下）總共耗油量（t）；輔鍋爐總耗油量（t）。（2）主機(jī)耗油量計(jì)算： （12）式中 主機(jī)每馬力小時(shí)的耗油率（g/Hp·h）；主機(jī)長(zhǎng)期持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大輸出功率（Hp）；續(xù)航力（h）。在計(jì)算艦艇的燃油貯存量時(shí)，以特定巡航速度下所需之發(fā)動(dòng)機(jī)功率進(jìn)行計(jì)算。（3）

14、輔機(jī)耗油量計(jì)算： （13）式中 輔機(jī)每馬力小時(shí)的耗油率（假定在各種工況下取同一值）（g/Hp·h）；輔機(jī)功率（Hp）；分別為柴油發(fā)電機(jī)組在航行工況、停泊工況、裝卸貨工況的功率（Hp）；三種工況下相應(yīng)的時(shí)間（h）。（4）輔鍋爐耗油量計(jì)算： （14）式中 輔鍋爐蒸發(fā)量（kg/h）；蒸汽熱焓（kcal/kg）；輔鍋爐給水熱焓（kcal/kg）；燃油低發(fā)熱值（kcal/kg）；輔鍋爐效率；在規(guī)定航速續(xù)航力下輔鍋爐使用的時(shí)間（d）；停泊時(shí)使用輔鍋爐的時(shí)間（d）；每天輔鍋爐使用的時(shí)間（h）。（5）燃油貯油艙容積計(jì)算：燃油貯油艙的總?cè)莘e是根據(jù)燃油儲(chǔ)備量而定。油艙容積計(jì)算（式1.1.5）： （15）

15、式中 油艙容積（m3）；燃油密度（t/m3）；風(fēng)浪系數(shù)，海船一般取1.1.151.1.2；貯備系數(shù)，一般取1.1.1；容積系數(shù)，一般取1.1.15。注：若主機(jī)采用重油或燃料油，則油艙總貯藏量中應(yīng)有20%為輕柴油，作為主機(jī)進(jìn)出港起動(dòng)及停車(chē)之用，并作為加熱和凈化設(shè)備發(fā)生故障時(shí)的應(yīng)急用油。（6）主機(jī)日用油柜容積計(jì)算： （16）式中 容積系數(shù)，輕柴油采用0.9，重柴油或燃料油采用0.8；供給時(shí)間（軍用艦艇日用燃油艙柜的容量只要滿(mǎn)足主、輔機(jī)在持續(xù)功率下運(yùn)行4h的耗油量）；油艙容積（m3）。注：日用油柜數(shù)量根據(jù)計(jì)算容積，通常燃料油或重油可設(shè)置兩個(gè)，輪流使用，輕柴油一般可取用一個(gè)，如容積過(guò)大時(shí)，最好隔開(kāi)。（

16、7）輔機(jī)日用油柜容積計(jì)算（以表示）：計(jì)算同主機(jī)日用油柜（8）輔鍋爐日用油柜容積計(jì)算（以表示）：計(jì)算同主機(jī)日用油柜。（9）燃油沉淀柜容積計(jì)算：使用含雜質(zhì)和水分較多的燃油，可采用沉淀柜來(lái)澄清，燃油在沉淀柜中一般要沉淀24小時(shí)以上，具體時(shí)間視油的品質(zhì)以及溫度等條件而定。沉淀柜的容積計(jì)算如下： （17）式中 TC計(jì)算時(shí)間，一般取2448h；沉淀柜容積（m3）；容積系數(shù)，一般取0.8。（10）油渣柜容積計(jì)算：用來(lái)存放離心分油器中分離出來(lái)的水分、雜質(zhì)和油渣之用，容量可根據(jù)使用燃油的性質(zhì)及主機(jī)總耗量來(lái)決定，一般取用的容積計(jì)算為： （18）式中 計(jì)算時(shí)間，一般取3h；容積系數(shù)，一般取0.9；油渣柜容積（m3）

17、。（11）燃油輸送泵計(jì)算： 排量： （19）式中 注油時(shí)間，一般取0.51h；需要泵的排量（m3/h）。 壓頭：一般采用2035mH2O。 選型及軸功率計(jì)算：根據(jù)計(jì)算所得能量及壓頭，選擇現(xiàn)成系列產(chǎn)品，一般采用電動(dòng)齒輪泵，大型船舶采用螺桿泵，軸功率計(jì)算如下： （110）式中： 油泵排量（m3/h）；油泵使用壓頭（mH2O）；油密度（t/m3）；油泵軸功率（Hp）；油泵效率，齒輪泵取0.40.60；油類(lèi)粘度對(duì)油泵功率的影響，由下式計(jì)算： （111）式中 液體的恩氏粘度（溫度在50時(shí)）；油泵齒輪的圓周速度（m/s）；油泵壓頭（mH2O）。（12）離心分油器能量的決定，一般以8h以?xún)?nèi)能分離主機(jī)工作24

18、h所需的用油量計(jì)算。由下式計(jì)算： （112）式中 離心分油器的能量（L/h）；考慮油類(lèi)粘度影響的系數(shù)，燃料油取225，重柴油取1.21.5。分油器的能量可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)決定，見(jiàn)下表11：表11 分油器能量主機(jī)功率（Hp）200400400700700120012001800180035003500以上分離器能量（L/h）75275175650300120080030001200450025008000（13）分油加熱器：分油加熱器的加熱溫度和燃油粘度與分油器的性能有關(guān)，一般說(shuō)，燃油粘度越大則加熱溫度要求越高。輕柴油在分離前可以不必加熱。燃料油為保證分油器性能一般可加熱至7590，如加熱溫度不

19、足時(shí)可以降低分離燃油量以相適應(yīng)。加熱器一般與分油器成套供應(yīng)。（14）油艙及油柜加熱計(jì)算：使用重柴油及燃料油需要加熱，以便于輸送和濾清，加熱溫度由燃油的粘度決定。一般情況下，燃料油艙加熱溫度為2032保證燃油的可泵性，但最高不超過(guò)40；沉淀柜加熱溫度為4060，日用油柜保溫60，重柴油可稍低。加熱所需要的熱量大致分為四部分： 將燃油自最初溫度加熱到設(shè)計(jì)要求溫度的實(shí)際吸收熱量。 經(jīng)油艙（柜）壁與外界空氣相接觸的散熱損失。 經(jīng)油艙壁與外界海水或江水相接觸的散熱損失。 經(jīng)油艙壁與相鄰油艙或艙室所散失的熱量。上述四部分的熱量都可以用理論方法進(jìn)行計(jì)算： 燃油加熱所需的熱量：（kcal/h） （113）式中 燃油量（t）；燃油加熱終