基于優(yōu)化設(shè)計理念輪機綜合實驗實訓(xùn)室建設(shè)

盧劍虹，戴蘭平，謝培甫

(湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙 410132)

0 引言

湖南省近期出臺了《湖南省內(nèi)河水運發(fā)展規(guī)劃》，其中指出，用20a左右時間，建成暢通、高效、平安、綠色的現(xiàn)代化內(nèi)河水運體系，湖南水運將迎來飛速發(fā)展時期。湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院緊抓這一機遇，開設(shè)了我省第一個水上運輸專業(yè)——輪機工程技術(shù)專業(yè)。作為水運教育，有著它的特殊性，其主要特點在于強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)與素質(zhì)教育環(huán)節(jié)，而實踐教學(xué)環(huán)節(jié)具有綜合性與實踐性融為一體的特點，眾所周知，STCW78/10公約于2012年3月1日起正式實施，修訂后的公約主要體現(xiàn)在職能發(fā)證方法、適任證評估、遵章和核實機制這三個方面提出了新的要求。為滿足我院輪機工程技術(shù)專業(yè)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)科研與船員適任證考試和評估的需求，學(xué)院決定斥資建設(shè)集經(jīng)濟性、環(huán)保性、實用性與前瞻性于一體的我省首個輪機綜合實驗實訓(xùn)室。

1 輪機綜合實驗實訓(xùn)室的設(shè)計與優(yōu)化

輪機綜合實驗實訓(xùn)室設(shè)計的首要任務(wù)是:機艙設(shè)計必須真實地體現(xiàn)現(xiàn)代化實船的設(shè)計特色，除了滿足CCS船級社要求外，還必須滿足我院輪機工程專業(yè)實驗實訓(xùn)教學(xué)與科研、船員適任證培訓(xùn)與評估等項需求。為此，在設(shè)計過程中，我們考慮對實船機艙設(shè)計方案進行優(yōu)化設(shè)計，從機艙布局新穎，到動力設(shè)備選型合理，動力系統(tǒng)配置優(yōu)化且經(jīng)濟，使它的設(shè)計既能滿足實驗實訓(xùn)教學(xué)的綜合訓(xùn)練，又能滿足單機單項實驗，既能完整地反映內(nèi)河船舶機艙的特點，又能兼顧遠洋船舶機艙的特點，既能為教學(xué)科研服務(wù)，又能為社會培訓(xùn)服務(wù)。整個設(shè)計優(yōu)化方案如下。

1.1 船舶柴油機主推進系統(tǒng)

主動力裝置(即主機)采用WD615.C—28，主機采用閉式冷卻、壓力潤滑、電力起動，排氣系統(tǒng)安裝消音器，排煙管伸出至實驗室外認可的高度。要求有與主機配套的主機底座一套，包括彈性減震器，配置主機遙控系統(tǒng)，根據(jù)需要可在機旁、集控室或駕駛臺對主機進行起動、停車、換向和調(diào)速等操作。高彈性聯(lián)軸器與主機配套，齒輪箱可正反轉(zhuǎn)并與主機配套，水力測功器為雙向、集控，以水力測功器代替實際船舶的螺旋槳，測功器的選型能使主機在額定轉(zhuǎn)速下達到額定負荷。示意圖如圖1。

1.2 船舶電力系統(tǒng)

發(fā)電機組2套，發(fā)電柴油機為自帶冷卻水箱，或定制配套冷卻循環(huán)系統(tǒng)。配電板1套三屏，水電阻1套，要求與并車總額定發(fā)電量匹配，動力電纜1套，符合船用標準。

1.3 柴油機動力管路系統(tǒng)

1.3.1 冷卻水系統(tǒng)

主機采用淡水閉式循環(huán)冷卻，通過滑油冷卻器和淡水冷卻器與海水(江水)系統(tǒng)進行熱交換。主機冷卻水系統(tǒng)包括以下設(shè)備:滑油冷卻器，淡水冷卻器，淡水循環(huán)泵，滑油循環(huán)泵，主海水泵，缸套水預(yù)熱器，膨脹水柜，缸套水溫度控制系統(tǒng)，系統(tǒng)附件(如管路、濾器、閥門等)，冷卻水池，海水(江水)水池采用淡水模擬。冷卻水池用于為冷卻水系統(tǒng)提供模擬海水，同時也為作為水力測功器的工作水源。冷卻水池的體積根據(jù)主機的熱負荷和測功器的耗水量進行計算，設(shè)備參數(shù)(如排量、通徑和功率等)根據(jù)主機額定工況計算得出。示意圖如圖2。

圖1 主動力裝置推進系統(tǒng)

圖2 機艙冷卻水管系統(tǒng)

1.3.2 主機燃油系統(tǒng)

燃油系統(tǒng)包括燃油柜、燃油凈化系統(tǒng)(凈油單元)和燃油供給系統(tǒng)(供油單元)。

1)燃油柜。

考慮實際情況和教學(xué)需要，主機用輕柴油。

設(shè)置燃油沉淀柜和燃油日用柜各一只，容量在0.5m3及以上，沉淀柜的燃油經(jīng)燃油凈化系統(tǒng)處理后送至燃油日用柜，日用柜燃油經(jīng)燃油供給系統(tǒng)送至主機。油柜具有液位顯示，設(shè)置放殘閥和速閉閥。

2)燃油凈化系統(tǒng)。

燃油凈化系統(tǒng)遵循當前造船技術(shù)的發(fā)展方向，采用模塊化設(shè)計與制造來實現(xiàn)。燃料油分油機共1臺，用于燃料油的凈化，分油機系統(tǒng)能提供跑油報警。另設(shè)底盤收集污油，污油送至污油柜。分油機配置有工作水閥組、溫度計、燃油電加熱器、控制箱和專用工具等必要附件。配備配電箱;具體準確的選型數(shù)據(jù)根據(jù)用油設(shè)備如主機等的運行參數(shù)并按實船經(jīng)驗公式計算得到，同時考慮教學(xué)效果的需要。

3)燃油供給系統(tǒng)。

燃油供給系統(tǒng)也采用模塊化設(shè)計，形成完整的供油單元。

示意圖如圖3。

1.3.3 主機滑油系統(tǒng)

滑油系統(tǒng)包括滑油儲存柜、滑油循環(huán)柜、滑油分油機、加熱器、輸送泵、控制箱、管路和濾器等?；蛢Υ婀窈脱瓋Υ婀裨?.5m3及以上，具有液位指示。儲存柜的滑油可自然放至滑油循環(huán)柜，循環(huán)柜滑油經(jīng)輸送泵駁運至儲存柜，循環(huán)柜有電加熱盤管。示意圖如圖4。

1.3.4 壓縮空氣系統(tǒng)

空壓機2臺，風冷，排量按工況計算得出，主空氣瓶2只，容量、壓力滿足主機啟動要求，控制空氣瓶1只，壓力滿足控制氣路要求。管路附件。包括減壓閥、氣源凈化裝置以及管路和閥件等。

1.4 主機遙控系統(tǒng)

圖3 燃油供給系統(tǒng)

圖4 主機滑油凈化系統(tǒng)

能在機旁、集控室和駕駛臺三個操作部位進行操作，并具有操作部位切換功能;機旁切換為機旁/遙控切換，集控室切換為集控/駕控切換。機旁操作為手動操作，機旁設(shè)有急車鐘;集控室和駕駛臺操作為單手柄全自動遙控，通過電磁閥和或門閥與機旁操作氣路并接，轉(zhuǎn)速設(shè)定信號通過電/氣轉(zhuǎn)換裝置與調(diào)速器相連接。自動遙控時具有自動啟動操作、停車、換向、主機加/減速速率限制、程序負荷限制、臨界轉(zhuǎn)速自動避讓、輪機長轉(zhuǎn)速限制、安全保護、急操縱、越控等功能。

1.5 集控室與船舶輔助系統(tǒng)

集控室內(nèi)設(shè)集控臺、模擬駕駛臺和配電板。集控室地面高于模擬機艙地面3m左右。集控室正面采用玻璃墻，透過玻璃墻可看見機艙里的主要設(shè)備。具有隔音效果。集控臺內(nèi)部主要用于安裝主機遙控系統(tǒng)和監(jiān)視報警系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備，針對所設(shè)計主、輔機，監(jiān)視報警系統(tǒng)能對機艙全部重要設(shè)備，以及船級社指定的輔助設(shè)備和系統(tǒng)進行監(jiān)測，并在運行設(shè)備發(fā)生故障后給出聲光報警信號。集控臺面板用于安裝各種操作和顯示設(shè)備，如液晶顯示屏、各種儀表、面板、按鈕、車鐘、水力測功器遙控板，報警打印機、顯示燈和通訊設(shè)施外等。模擬駕駛臺設(shè)置在集控室的適當位置，其上設(shè)有主機遙控系統(tǒng)的車鐘。船舶輔助系統(tǒng)設(shè)備型號則根據(jù)系統(tǒng)獨立，就地控制的原則設(shè)計選型，且各輔助系統(tǒng)均為單元設(shè)置。

從上述優(yōu)化設(shè)計方案可以看出，與一般實船機艙設(shè)計方案相比較，本優(yōu)化設(shè)計方案將實船、教學(xué)與船員培訓(xùn)三者有機地結(jié)合起來，并以實船機艙為基礎(chǔ)，兼顧教學(xué)科研與船員培訓(xùn)，綜合考慮再擴展的余量，留有虛操作接口，為輪機模擬器融合創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。其次，機艙自動化程度設(shè)計較高，微機控制，變頻控制，時序控制等技術(shù)能很好地得到運用與發(fā)揮，總體技術(shù)水平為國內(nèi)領(lǐng)先，更為重要的是設(shè)計采用國產(chǎn)化動力裝置，操作使用和維修養(yǎng)護簡便，有利于更新改造，經(jīng)濟性與實用性較好。

2 船舶輪機綜合實驗實訓(xùn)室應(yīng)用

優(yōu)化設(shè)計以后的船舶輪機綜合實驗實訓(xùn)室，具有先進性、實用性、兼容性、環(huán)保性與經(jīng)濟性等多項綜合性功能。我院《輪機工程技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案》人才培養(yǎng)目標指出，本專業(yè)培養(yǎng)掌握船舶動力裝置和系統(tǒng)、船舶發(fā)電設(shè)備及其自動化控制等專業(yè)知識和技能，能勝任現(xiàn)代船舶輪機操作管理與機電設(shè)備的檢修，調(diào)試和檢驗等船舶運輸與修造崗位的高端技能型人才。它的設(shè)計與建成，將真實地向?qū)W生展示本專業(yè)的職業(yè)崗位，將為學(xué)生提供輪機工程技術(shù)專業(yè)實驗實訓(xùn)項目中多項職業(yè)技能訓(xùn)練，為教師科研項目創(chuàng)造優(yōu)越條件。同時，鑒于我省水上運輸與安全形勢，船員培訓(xùn)機構(gòu)缺少且條件簡陋，持證船員數(shù)量偏少，船員適任證培訓(xùn)與考試任務(wù)較重，因此，它亦可開展船員適任證培訓(xùn)，船員適任證考試實操項目評估等項工作。具體功能如下:

1)船舶主推進裝置的認知實習(xí);

2)船舶動力管系的認知實習(xí);

3)機艙輔助設(shè)備認知實習(xí);

4)船舶柴油機沖氣實驗;

5)船舶柴油機爆壓測試;

6)船舶柴油機各缸負荷均勻性測量調(diào)試;

7)船舶柴油機配氣(噴油)定時測量;

8)船舶柴油機及其輔助機械運行管理操作;

9)船舶柴油機及其輔助機械運行故障診斷操作;

10)發(fā)電機組調(diào)試、并車操作與故障診斷操作;

11)船舶電站認知操作。

3 結(jié)束語

船舶輪機綜合實驗實訓(xùn)室建成后，將真正實現(xiàn)航海類院校“將船舶機艙搬上岸”的目標，從而真正實現(xiàn)專業(yè)理論教學(xué)與職業(yè)能力和職業(yè)崗位的“零距離”，為科研工作提供了優(yōu)越的條件，同時，亦可滿足《中華人民共和國船員適任考試和評估大綱》(輪機工程專業(yè))中規(guī)定的大部分要求，為我省船員適任證培訓(xùn)與考試提供設(shè)備設(shè)施場地，進一步提高我院輪機工程技術(shù)專業(yè)辦學(xué)的社會服務(wù)能力與社會影響力。

［1］交通運輸部海事局.1978海員培訓(xùn)、發(fā)證和值班標準國際公約馬尼拉修正案［M］.大連:大連海事大學(xué)出版社，2010.

［2］中華人民共和國海事局.中華人民共和國內(nèi)河船舶船員適任實際操作考試大綱［M］.大連:大連海事大學(xué)出版社，2011.