某型船多功率輸出推進(jìn)系統(tǒng)陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)

楊達(dá)梅 伍友平 嚴(yán)姬

摘? ? 要：目前國內(nèi)多功率輸出推進(jìn)系統(tǒng)陸上聯(lián)調(diào)經(jīng)驗(yàn)有限，配套設(shè)施不全，核心技術(shù)需要進(jìn)一步研究。本文簡要介紹某型船多功率輸出推進(jìn)系統(tǒng)陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)的目的、系統(tǒng)組成、試驗(yàn)場地技術(shù)要求、聯(lián)調(diào)試驗(yàn)方案、試驗(yàn)大綱編制、聯(lián)調(diào)試驗(yàn)驗(yàn)收及試驗(yàn)情況。

關(guān)鍵詞：多功率輸出;推進(jìn)系統(tǒng);陸上聯(lián)調(diào);

中圖分類號：U664.23 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Land- based Integration Test for Ship Multi-power

Output Propulsion System

YANG Damei， WU Youping， YAN Ji

（ Guangzhou Marine Engineering Corporation， Guangzhou 510250 ）

Abstract： At present， there is insufficient experience in the land-based integration test for the ship multi-power output propulsion system， and the supporting facility is not complete， so the core technology needs further study. This paper introduces the test purpose， system composition， requirements of test site， test scheme， testing schedule preparation， test acceptance and test situation of the land-based integration test for the ship multi-power output propulsion system.

Key words： Multi-power output; Propulsion system; Land-based integration test

1? ? ?前言

多功率輸出推進(jìn)系統(tǒng)是多用途工程船上常用的一種推進(jìn)型式，其中應(yīng)用最廣泛的型式是雙機(jī)雙軸驅(qū)動調(diào)距螺旋槳推進(jìn)。該型式通常配置方式是：主機(jī)飛輪端通過輸出端齒輪箱和高彈性聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動一臺可調(diào)螺距螺旋槳及一臺軸帶發(fā)電機(jī)、其它類似負(fù)荷，而主機(jī)自由端通過齒輪箱和高彈性聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動一臺對外消防泵或液壓泵或其它類似負(fù)荷。此類推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)備多，接口關(guān)系繁瑣，工況多變，轉(zhuǎn)換程序復(fù)雜，國內(nèi)集成配套技術(shù)水平有限，現(xiàn)多為成套進(jìn)口為主。為了提前驗(yàn)證系統(tǒng)的匹配性，提高船上試驗(yàn)成功率，宜在上船安裝前進(jìn)行陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)。

2? ? ? 多功率輸出推進(jìn)系統(tǒng)組成

某型船采用2套多功率輸出推進(jìn)系統(tǒng)，每套系統(tǒng)由主機(jī)組、可調(diào)槳裝置及軸系附件、軸帶發(fā)電機(jī)、對外消防泵、主推進(jìn)監(jiān)控系統(tǒng)和機(jī)艙監(jiān)測系統(tǒng)以及相關(guān)的輔助動力系統(tǒng)等組成，參見圖1。

每套主機(jī)組由1臺船用中速柴油機(jī)、1臺輸出端齒輪箱、1臺自由端齒輪箱組成，兩臺齒輪箱均帶離合功能，根據(jù)需要可與主機(jī)結(jié)合或脫排;主機(jī)與齒輪箱之間均設(shè)高彈性聯(lián)軸器。

可調(diào)槳帶固定導(dǎo)管，軸帶發(fā)電機(jī)由輸出端齒輪箱的PTO軸驅(qū)動，對外消防泵分別由主機(jī)通過自由端齒輪箱驅(qū)動。

主推進(jìn)監(jiān)控系統(tǒng)，由主推控制系統(tǒng)及機(jī)艙監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)組成，主要包括：控制臺、氣源裝置、控制閥箱、主機(jī)測速裝置、電源柜、監(jiān)測分站等。

動力輔助系統(tǒng)，主要包括：燃油、滑油、冷卻水、起動及排氣系統(tǒng)等。

3? ? ?陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)的必要性

多功率輸出動力系統(tǒng)，包括：主機(jī)、齒輪箱、可調(diào)槳、軸帶發(fā)電機(jī)、對外消防泵等20多個設(shè)備。運(yùn)行工況復(fù)雜多變，其主要有：自由航行、拖帶、對外消防、軸發(fā)、對外消防+軸發(fā)等五種工況，系統(tǒng)具有各工況聯(lián)控操縱功能。

某型船綜合動力推進(jìn)系統(tǒng)為國內(nèi)首次集成設(shè)計(jì)，系統(tǒng)中的主機(jī)、齒輪箱、軸發(fā)、遙控系統(tǒng)等設(shè)備在可靠性、維修性、保障性等方面與艦船設(shè)備存在一定的差距，很多設(shè)備屬于首次裝船;系統(tǒng)中設(shè)備種類繁多，工況多變，相互之間的接口多，控制邏輯關(guān)系復(fù)雜，目前國內(nèi)對于此類動力系統(tǒng)集成配套經(jīng)驗(yàn)不足。為提前校驗(yàn)動力主要設(shè)備各接口的合理性、正確性、參數(shù)匹配性和信息傳輸?shù)目煽啃?，以及系統(tǒng)聯(lián)動工作的協(xié)調(diào)性，宜將其主動力設(shè)備進(jìn)行陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)。

4? ? 陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)方案

陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)?zāi)康氖菍⒅鲃恿ν七M(jìn)系統(tǒng)的各個設(shè)備及系統(tǒng)在陸上試驗(yàn)臺架上組裝、運(yùn)行及調(diào)試：檢查設(shè)備接口的正確性、各工況下系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性;驗(yàn)證系統(tǒng)功能和指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，提前解決系統(tǒng)中存在的設(shè)計(jì)問題和缺陷。

為了能全面檢查系統(tǒng)性能，應(yīng)該讓整個推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)備參與陸上聯(lián)調(diào)。但本船可調(diào)槳槳葉直徑達(dá)φ3200 mm，對外消防泵排量大，實(shí)際推進(jìn)裝置長達(dá)35 m。若整套系統(tǒng)設(shè)備按常規(guī)要求進(jìn)行系統(tǒng)陸上聯(lián)調(diào)，則需長度超百米的試驗(yàn)場地，提供一個足夠?qū)挾燃吧疃鹊脑囼?yàn)水池用于可調(diào)槳動態(tài)試驗(yàn)，配置排量1 850 m3/h的泵進(jìn)行泵水試驗(yàn)。基于上述要求，目前國內(nèi)尚無能滿足該條件的試驗(yàn)場所，如新建試驗(yàn)場，投資過大，難以實(shí)現(xiàn)。

為能在有限條件下最大程度達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康?，采用簡化變通的方法進(jìn)行阹上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)?；陉懮下?lián)調(diào)試驗(yàn)實(shí)際需求，綜合考慮試驗(yàn)場地設(shè)計(jì)建造、試驗(yàn)周期等實(shí)際情況，決定船上配套的可調(diào)槳及軸系裝置、對外消防泵等裝置不參與陸上聯(lián)調(diào)，而利用水利測功器模擬可調(diào)槳及對外消防泵的負(fù)荷，其余設(shè)備如主機(jī)、齒輪箱、軸帶、冷卻系統(tǒng)等均參與陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)。

4.1? ?陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)場地要求

陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)場地設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量模擬實(shí)際艦船運(yùn)行條件和工況，并結(jié)合參試設(shè)備和配試設(shè)備的安裝布置、油水氣電需求、安全及環(huán)保等因素綜合考慮。

本項(xiàng)目主動力聯(lián)調(diào)裝置長約20 m，主機(jī)為干式油底殼，主機(jī)下方設(shè)有足夠容量的滑油循環(huán)艙;試驗(yàn)臺架的設(shè)計(jì)需滿足主機(jī)、齒輪箱、軸帶發(fā)電機(jī)、水力測功器的布置及安裝要求;試驗(yàn)場供水量需滿足兩套水力測功器、主機(jī)、齒輪箱的冷卻需求;配置足夠容量水電阻及電抗器，實(shí)現(xiàn)軸發(fā)工況試驗(yàn);提供足夠的通風(fēng)、排氣、壓縮空氣等設(shè)施，滿足主機(jī)起動、運(yùn)行要求;配置必要的安全及環(huán)保保護(hù)措施。

（1）試驗(yàn)室

試驗(yàn)室作為主機(jī)及相關(guān)參試、配試設(shè)備的安裝、運(yùn)行、調(diào)試主要場地，需要滿足聯(lián)調(diào)設(shè)備的安裝、布置的需求，便于試驗(yàn)操作、觀察和調(diào)整。該型船主機(jī)為8DKM～28e柴油機(jī)，重量為30 t，其行車的最大起吊能力需大于30 t。

建議試驗(yàn)室的尺寸約為長54 m、寬21 m、高10 m，四周必須封閉，未經(jīng)允許非工作人員不得入內(nèi)。

（2）控制室

設(shè)一間控制室，長約10 m、寬約4 m、高約3 m，應(yīng)能滿足集控臺安裝及人員操作空間需求?？刂剖覒?yīng)有玻璃窗可以實(shí)時(shí)觀測聯(lián)調(diào)設(shè)備運(yùn)行情況，控制室的噪音不高于75 dB，配備的測試、監(jiān)控設(shè)備及通信指揮設(shè)施滿足聯(lián)調(diào)試驗(yàn)需要。

（3）會議室

設(shè)一間會議室，作為聯(lián)調(diào)試驗(yàn)時(shí)工作人員開會、討論、記錄、休息的場所，可同時(shí)容納約15人左右。會議室亦可由控制室兼用，但面積需足夠大，滿足會議室和控制室的功能需求。

（4）燃油系統(tǒng)

儲油罐容積應(yīng)滿足主機(jī)滿負(fù)載運(yùn)行約8 h時(shí)的需要，儲油罐設(shè)計(jì)有透氣口、注油口、出油口、回油口、放泄口;儲油罐布置高度需滿足主機(jī)說明書要求，考慮到用油量較大，建議配1臺電動燃油輸送泵向儲油罐注燃油。

（5）滑油系統(tǒng)

本船主機(jī)為干式油底殼，因此需在試驗(yàn)場地內(nèi)配置滑油循環(huán)箱（該型船為7 000 L）。滑油循環(huán)箱上設(shè)計(jì)有透氣口、注油口、出油口、回油口、放泄口;為了保證主機(jī)滑油回流，滑油循環(huán)箱的安裝位置需低于主機(jī)回油口，滑油管路的布置需保證主機(jī)內(nèi)滑油順利回流至滑油循環(huán)箱。

（6）冷卻水系統(tǒng)

主機(jī)冷卻水系統(tǒng)分為海水、低溫水和高溫水冷卻系統(tǒng)。冷卻水溫不大于32 ℃，冷卻水水量230 m3/h，需要試驗(yàn)場提供。為節(jié)約水量，該冷卻水可采用冷卻塔冷卻形式，即低溫冷卻水冷卻低溫冷卻器后回到冷卻塔，冷卻塔由空氣冷卻。其冷卻系統(tǒng)為閉式循環(huán)，由主推進(jìn)低溫淡水輸送泵（160 m3/h）供水;其高溫淡水冷卻系統(tǒng)也為閉式循環(huán)，由機(jī)帶高溫水泵供水，冷卻柴油機(jī)的缸蓋、缸套等。

為保證閉式循環(huán)的低溫冷卻水和高溫冷卻水系統(tǒng)排氣，需設(shè)置一只主機(jī)缸套水膨脹水箱（容積約0.5 m3）和一只低溫水膨脹水箱（容積約0.8 m3）;膨脹水箱的安裝高度滿足設(shè)備廠家要求，為距主機(jī)曲軸中心線3～10 m。

陸上聯(lián)調(diào)冷卻系統(tǒng)原理，見圖2。

（7）壓縮空氣

試驗(yàn)場內(nèi)需提供壓力為3.0 MPa的柴油機(jī)起動壓縮空氣及壓力為1.0 MPa的控制空氣。

（8）通風(fēng)和排氣系統(tǒng)

試驗(yàn)場內(nèi)需配備完善的通風(fēng)和排氣系統(tǒng)，滿足主機(jī)20 180 Nm3/h燃燒空氣量及主機(jī)散熱要求;排氣管通徑為DN650，配置降噪設(shè)施，系統(tǒng)排氣背壓不大2.45 kPa。

（9）電源系統(tǒng)

試驗(yàn)場地提供AC380 V / 50 Hz、AC220 V / 50 Hz和DC24 V三路電源，以滿足聯(lián)調(diào)設(shè)備試驗(yàn)的需要。

4.2? 試驗(yàn)設(shè)備的選擇

參試設(shè)備應(yīng)是直接裝船的設(shè)備，符合產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格書要求，并已完成出廠鑒定（評審），有出廠合格證明文件;參試設(shè)備所需的專用設(shè)備、儀表、工具、特種油料、備品和備件等應(yīng)符合要求，并具有履歷簿、有效合格證或質(zhì)量保證書。

本試驗(yàn)設(shè)備為船上左舷推進(jìn)系統(tǒng)，其中可調(diào)槳裝置、對外消防泵、軸系及軸系不參與陸上聯(lián)調(diào)，分別采用水利測功器模擬可調(diào)槳及對外消防泵的工況。因篇幅所限，參試設(shè)備清單（略）。

4.3? ?配試設(shè)備

配試設(shè)備是為了配合完成陸上聯(lián)調(diào)而配置的設(shè)備：采用兩臺水力測功器分別模擬可調(diào)槳裝置及對外消防泵。其中一臺水力測功器轉(zhuǎn)速不滿足要求，需要配置增速齒輪箱;另配中間軸用于齒輪箱與水力測功器之間的連接。因篇幅所限，配試設(shè)備清單（略）。

4.4 設(shè)備布置與連接

陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)時(shí)，多功率輸出推進(jìn)系統(tǒng)主要設(shè)備配置連接如下：主機(jī)飛輪端經(jīng)高彈性聯(lián)軸器與輸出端齒輪箱相連，輸出端齒輪箱輸出法蘭通過中間軸與增速齒輪箱相連，增速齒輪箱通過高彈性聯(lián)軸器驅(qū)動水力測功器1，輸出端齒輪箱PTO經(jīng)高彈性聯(lián)軸器驅(qū)動軸帶發(fā)電機(jī);主機(jī)自由端經(jīng)高彈性聯(lián)軸器與自由端齒輪箱相連，自由端齒輪箱通過高彈性聯(lián)軸器驅(qū)動水力測功器2。

試驗(yàn)場地為長54 m、寬21 m。根據(jù)實(shí)船配置狀態(tài)，將各種冷卻器、滑油泵、燃油泵、水泵等參試設(shè)備和其他配試設(shè)備合理布置在試驗(yàn)場地內(nèi)。陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)設(shè)備布置和場地布置，見圖3及圖4。

5? ? 陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)大綱

陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)項(xiàng)目及程序，主要參照《水面艦艇動力系統(tǒng)陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)規(guī)程》的相關(guān)要求設(shè)定，有關(guān)試驗(yàn)項(xiàng)目的試驗(yàn)內(nèi)容參照《海船系泊及航行試驗(yàn)通則》及實(shí)際情況進(jìn)行編制。針對本項(xiàng)目PTO驅(qū)動軸帶發(fā)電機(jī)、主機(jī)自由端驅(qū)動對外消防泵多種使用工況，針對性地增加了軸發(fā)、軸發(fā)+航行、對外消防等工況的試驗(yàn)內(nèi)容。

為了確保陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)?zāi)茼樌踩M(jìn)行，試驗(yàn)按照由簡入繁、先設(shè)備后系統(tǒng)、分層次分階段的原則進(jìn)行。試驗(yàn)項(xiàng)目主要包括：成套性檢查和外觀檢查;動力管路系統(tǒng)試驗(yàn);控制系統(tǒng)試驗(yàn);盤車裝置試驗(yàn);報(bào)警裝置（模擬）試驗(yàn);主機(jī)試驗(yàn);齒輪傳動裝置試驗(yàn);推進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行試驗(yàn);推進(jìn)系統(tǒng)拆檢共9大項(xiàng)。

試驗(yàn)大綱除了明確相關(guān)的試驗(yàn)內(nèi)容及程序，還對試驗(yàn)條件（包括試驗(yàn)文件、試驗(yàn)用儀器儀表）、試驗(yàn)記錄、試驗(yàn)后設(shè)備技術(shù)狀態(tài)的保持等作出了規(guī)定及要求。

6? ? ?陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)評審驗(yàn)收

為確保聯(lián)調(diào)試驗(yàn)嚴(yán)格按照要求進(jìn)行并提高聯(lián)調(diào)試驗(yàn)結(jié)果的可信度，在試驗(yàn)過程及試驗(yàn)后需組織專家進(jìn)行檢查驗(yàn)收，主要包括陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)臺評審和下臺架評審。

陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)臺評審，主要是對聯(lián)調(diào)試驗(yàn)準(zhǔn)備情況進(jìn)行檢查，要求試驗(yàn)計(jì)劃安排合理、組織結(jié)構(gòu)完善、管理措施齊全、準(zhǔn)備工作充分，并重點(diǎn)檢查核實(shí)試驗(yàn)場地是否符合《聯(lián)調(diào)試驗(yàn)對場地的技術(shù)要求》和《聯(lián)調(diào)試驗(yàn)大綱》的技術(shù)要求。經(jīng)審查批準(zhǔn)后，陸上聯(lián)調(diào)方可轉(zhuǎn)入下步試驗(yàn)階段。

下臺架評審主要是檢查核實(shí)陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)是否完成了陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)大綱規(guī)定的全部內(nèi)容，試驗(yàn)記錄是否完整，試驗(yàn)結(jié)果是否滿足要求等，同時(shí)檢查聯(lián)調(diào)試驗(yàn)期間暴露出的問題是否得到解決或整改，除提供聯(lián)調(diào)試驗(yàn)成果文件外，陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)組織實(shí)施單位還需提供聯(lián)調(diào)試驗(yàn)實(shí)施總結(jié)報(bào)告、聯(lián)調(diào)試驗(yàn)技術(shù)總結(jié)報(bào)告、陸上聯(lián)調(diào)驗(yàn)收報(bào)告供專家組審查，評審?fù)ㄟ^后，陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)才告結(jié)束，聯(lián)調(diào)試驗(yàn)設(shè)備方可下臺架。

本次陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)共開展了9個大項(xiàng)35個小項(xiàng)的試驗(yàn)，試驗(yàn)中解決了主機(jī)起動聯(lián)鎖故障、離合器工作油壓低、軸發(fā)工況時(shí)主機(jī)轉(zhuǎn)速波動等問題。通過陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)，驗(yàn)證了多功率輸出推進(jìn)系統(tǒng)主要接口匹配，信息傳輸通暢，各系統(tǒng)及設(shè)備協(xié)調(diào)工作準(zhǔn)確，達(dá)到了陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)的目的。

試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)凍結(jié)固化各設(shè)備或系統(tǒng)的技術(shù)狀態(tài)，并進(jìn)行設(shè)備拆裝，拆裝后的單元結(jié)構(gòu)型式應(yīng)與參試進(jìn)場時(shí)狀態(tài)一致;設(shè)備拆裝時(shí)，必須按有關(guān)設(shè)備廠家要求進(jìn)行保養(yǎng)、清潔和整理，并進(jìn)行必要的油封;離場時(shí)，確認(rèn)所有參試設(shè)備完整，包裝、運(yùn)輸符合相關(guān)規(guī)定。

7? ? ?結(jié)語

多功率輸出推進(jìn)系統(tǒng)陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)是本船推進(jìn)系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。通過陸上聯(lián)調(diào)試驗(yàn)，提前解決了各運(yùn)行工況的未知問題，為船舶順利交付奠定了良好基礎(chǔ)，縮短了生產(chǎn)周期，提高了船舶產(chǎn)品質(zhì)量。

參考文件

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