船舶輪機(jī)自動(dòng)化機(jī)艙動(dòng)力裝置與系統(tǒng)

黎益祿

（興通海運(yùn)股份有限公司，福建泉州 362800）

0 引言

在工業(yè)化和城市化不斷發(fā)展的大背景下，各類產(chǎn)業(yè)建設(shè)和群眾生產(chǎn)生活對(duì)交通運(yùn)輸?shù)囊筝^以往也有了更加明顯的調(diào)整和轉(zhuǎn)變，不再把陸上運(yùn)輸當(dāng)作唯一的依靠，而是更加強(qiáng)調(diào)海上交通的延伸和拓展，這種變化也給造船行業(yè)注入了更多的生機(jī)與活力。輪機(jī)作為支撐船舶運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，也應(yīng)當(dāng)受到更加高度的重視和關(guān)注，特別是對(duì)機(jī)艙動(dòng)力裝置與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來講，應(yīng)強(qiáng)調(diào)自動(dòng)化開發(fā)的重要價(jià)值，保證船舶輪機(jī)狀態(tài)的穩(wěn)定性和可靠性。

1 船舶輪機(jī)的動(dòng)力裝置系統(tǒng)

近年來，我國(guó)船舶業(yè)的發(fā)展已經(jīng)取得了較為明顯的拓展和延伸，在這一態(tài)勢(shì)的引導(dǎo)下，動(dòng)力裝置系統(tǒng)兼顧的主客觀因素也更加復(fù)雜，逐漸顯露出綜合性和系統(tǒng)性的特征。船舶輪機(jī)機(jī)動(dòng)化機(jī)艙的主要?jiǎng)恿ρb置涉及不同類型的器材，如主機(jī)、高彈性聯(lián)軸器等。保證船舶輪機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就必須充分考慮到船舶輪機(jī)動(dòng)力裝置運(yùn)行過程中必須具備的條件以及滿足的要求，展開一系列的研發(fā)和設(shè)計(jì)。目前，我國(guó)制造的船舶輪機(jī)動(dòng)力裝置必須滿足基本的船用條件，而且也應(yīng)當(dāng)充分參考國(guó)際法律的有關(guān)規(guī)定，需要與船舶整體的系統(tǒng)相吻合，同時(shí)要考慮到不同設(shè)備之間的協(xié)調(diào)性和關(guān)聯(lián)性。

與此同時(shí)，我國(guó)船舶輪機(jī)自動(dòng)化機(jī)艙動(dòng)力裝置與系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中運(yùn)用了許多不同的方法，需要借助并行設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、虛擬設(shè)計(jì)等多種途徑打造完整的框架。對(duì)于動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)而言，還需要借助各種現(xiàn)代化的技術(shù)和手段，例如仿真技術(shù)和人工智能技術(shù)，進(jìn)一步提升我國(guó)船舶輪機(jī)的質(zhì)量和水準(zhǔn)。目前，我國(guó)科學(xué)技術(shù)的提升和進(jìn)步也使工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)擁有了更多的可能性，船舶輪機(jī)動(dòng)力裝置的種類更加多樣，小零件數(shù)量增多，功能結(jié)構(gòu)也相對(duì)復(fù)雜[1]。這也就意味著，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)不能在短時(shí)間內(nèi)把所有的零件全部生產(chǎn)完畢，因此，國(guó)家也應(yīng)當(dāng)在宏觀上，針對(duì)工業(yè)企業(yè)制定相應(yīng)的約束條件，保證船舶動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研發(fā)能夠滿足系統(tǒng)的需求，挑選合適的組件進(jìn)行分配。

2 船舶輪機(jī)自動(dòng)化機(jī)艙動(dòng)力裝置的安裝內(nèi)容

2.1 主機(jī)安裝

目前，動(dòng)力系統(tǒng)的主機(jī)通常會(huì)與混凝土底座相聯(lián)系，操作人員要想保證動(dòng)力系統(tǒng)中的各類軸能夠處于同一中心線上，就應(yīng)當(dāng)在混凝土基座灌漿和凝固完畢之后，使用水平儀測(cè)量基座的平整度，保證主機(jī)軸之間有極高的同軸度。主機(jī)機(jī)座在建設(shè)時(shí)，已經(jīng)劃出了相應(yīng)的主軸線，所以操作人員在展開吊裝作業(yè)時(shí)，也要保證主機(jī)軸線和基座上繪制的軸線處在同一垂直面內(nèi)，在必要的情況下，需要使用水平儀展開測(cè)量。如果主機(jī)的安裝不能滿足宏觀上的要求和規(guī)范，操作人員也需要展開一系列的調(diào)整，確保主機(jī)的水平度滿足設(shè)計(jì)規(guī)范。

2.2 軸安裝

當(dāng)主機(jī)安裝后，各類軸的安裝工作就應(yīng)當(dāng)落到實(shí)處。動(dòng)力系統(tǒng)的規(guī)劃本身就涉及不同類型的裝置，所以軸也是多種多樣的，一般情況下有長(zhǎng)軸和短軸之分。要想保證動(dòng)力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，操作人員應(yīng)當(dāng)確保軸心線處于同一條直線上，而且還需要做好矯正工作，通常采用的矯正方法包括測(cè)力校中、最優(yōu)化校準(zhǔn)和直線校中。就彈性基礎(chǔ)長(zhǎng)軸來講，操作人員要選擇測(cè)力校中和最優(yōu)化校中，特別是排水量高于2 萬噸的船舶長(zhǎng)軸。剛性基礎(chǔ)軸大多都會(huì)選用直線校中的方式。軸的安裝必須要以主機(jī)動(dòng)力輸出軸為參照，不同軸的長(zhǎng)度也要符合設(shè)計(jì)圖紙的要求和規(guī)范。

2.3 減速器安裝

在一般情況下，船舶輪機(jī)系統(tǒng)對(duì)減速器的尺寸要求并不嚴(yán)格，減速器自身的尺寸也相對(duì)較小，但需要與傳動(dòng)軸展開有效銜接，才可以發(fā)揮應(yīng)有作用。操作人員需要事先確定減速機(jī)的安裝位置，然后再設(shè)計(jì)安裝的支架，支架的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)考慮2 個(gè)參數(shù)，首先是支架的水平位置，操作人員應(yīng)當(dāng)把支架澆筑在混凝土中，以此確保安裝的穩(wěn)定性；其次是支架的高度，如果高層已經(jīng)確定，操作人員應(yīng)當(dāng)按照軸心位置測(cè)量參數(shù)，保證減速箱支撐支架和減速箱分離，并在兩者之間設(shè)置活動(dòng)墊片，方便后期減速箱高度的靈活調(diào)整。

3 船舶輪機(jī)自動(dòng)化機(jī)艙的動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 燃油系統(tǒng)

燃油系統(tǒng)是確保資源供給和輸出的重要基礎(chǔ)，在整個(gè)船舶輪機(jī)自動(dòng)化機(jī)艙動(dòng)力裝置中發(fā)揮重要作用，這一系統(tǒng)主要包括輕油系統(tǒng)和重油系統(tǒng)2 個(gè)部分，這2 個(gè)部分依靠閥門和管路實(shí)現(xiàn)銜接，完成輕油和重油的轉(zhuǎn)化。在一般情況下，重油系統(tǒng)都會(huì)配備均質(zhì)機(jī)，均質(zhì)機(jī)的作用是細(xì)化燃油、降低燃油的黏度，確保劣質(zhì)燃油的性能能夠有效發(fā)揮，提高資源的分配率和利用率。除此之外，重油系統(tǒng)也可以發(fā)揮類似計(jì)算機(jī)的作用，可以在主控室中顯示主柴油機(jī)的耗油率。對(duì)于船舶運(yùn)行來講，之所以會(huì)使用大量的重油，主要是為了降低運(yùn)行的成本[2]。

3.2 滑油系統(tǒng)

滑油系統(tǒng)也是相對(duì)重要的系統(tǒng)類型，包括油溫調(diào)節(jié)裝置和液位控制裝置，這些都可以滿足船舶運(yùn)行的潤(rùn)滑需求?；拖到y(tǒng)也可以對(duì)自動(dòng)化機(jī)艙中的機(jī)油進(jìn)行凈化，分離雜質(zhì)，分離和凈化的過程也可以顯示自動(dòng)化控制的水準(zhǔn)，提高船舶輪機(jī)運(yùn)行的可靠性。設(shè)計(jì)人員在規(guī)劃潤(rùn)滑系統(tǒng)時(shí)，必須確保潤(rùn)滑系統(tǒng)對(duì)機(jī)油進(jìn)行連續(xù)的旁通凈化，而且還應(yīng)當(dāng)對(duì)機(jī)油的循環(huán)過程進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。

3.3 冷卻系統(tǒng)

船舶機(jī)艙的主機(jī)和副機(jī)在冷卻的時(shí)候都會(huì)依靠閉式冷卻系統(tǒng)。如果船舶的主機(jī)處于備車狀態(tài)，機(jī)艙副機(jī)的冷卻水就可以流入主機(jī)的缸套中，這樣不僅可以有效調(diào)節(jié)溫度，也可以使自動(dòng)化機(jī)艙冷卻系統(tǒng)變得更加穩(wěn)定，減少能源的消耗，發(fā)揮節(jié)能減排的作用。船舶輪機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，不同的機(jī)器都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的熱量，這些機(jī)器都需要接受冷卻。

3.4 壓縮空氣系統(tǒng)

空氣壓縮主要分成2 個(gè)路徑，一方面可以作為主機(jī)的動(dòng)力支撐，另一方面也可以發(fā)揮控制功能。自控用壓縮空氣能夠在空氣凈化器的引導(dǎo)下，對(duì)空氣展開一系列的凈化，并對(duì)其進(jìn)行減壓，提高遙控的靈活性和針對(duì)性。

4 船舶輪機(jī)運(yùn)行中常見缺陷和解決方法

4.1 主機(jī)系統(tǒng)檢驗(yàn)缺陷

在一般情況下，主機(jī)系統(tǒng)在檢驗(yàn)過程中會(huì)出現(xiàn)2 個(gè)方面的問題，一是機(jī)械故障，二是設(shè)備安裝故障。零件的安裝本身就需要依靠技術(shù)人員來完成，目的是保障后續(xù)的運(yùn)行，加之船舶的行駛具有高精密的特點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)和零件之間的配合提出了嚴(yán)格的要求，任何誤差都有可能影響后期的正常使用。例如，船舶上某個(gè)螺絲松動(dòng)或者螺釘錯(cuò)位，主機(jī)系統(tǒng)就有可能因此而癱瘓，特別是輪機(jī)軸尾部的錯(cuò)位，必然會(huì)進(jìn)一步損害主機(jī)，縮短使用壽命。另外，主機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定與否也與水套氣壓控制有關(guān)，如果水套閥溫度過高，那么冷卻水套氣壓也會(huì)在短時(shí)間內(nèi)驟然上升，最終產(chǎn)生壓力差，導(dǎo)致缸套爆裂。

要想預(yù)防這樣的問題，就必須針對(duì)主機(jī)的安裝缺陷進(jìn)行細(xì)致排查和篩選。在設(shè)備安裝完畢以后，要進(jìn)行調(diào)試，并針對(duì)設(shè)備的性能和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的記錄，方便后期跟蹤對(duì)比，工作人員要撰寫材料報(bào)告，保證調(diào)試過程有據(jù)可查。按照具體的運(yùn)行情況來看，螺絲松動(dòng)和螺釘錯(cuò)位是較為常見的問題，所以要展開重點(diǎn)排查，工作人員要針對(duì)這些零部件展開日常的檢測(cè)，因?yàn)橄到y(tǒng)內(nèi)部機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度相對(duì)較快，振動(dòng)頻率也高，螺絲松動(dòng)和螺釘錯(cuò)位極為容易產(chǎn)生[3]。另外，在解決冷卻系統(tǒng)問題的時(shí)候，要堅(jiān)持具體問題具體分析的原則，如果是機(jī)械設(shè)備本身的問題，就需要考慮到螺栓安裝；如果是為了防止螺絲松動(dòng)，就要先做好預(yù)緊力控制。

4.2 輔助系統(tǒng)檢驗(yàn)問題

輔助系統(tǒng)的運(yùn)行往往能夠給輪船提供大量的資源，發(fā)揮著重要的供給作用，同時(shí)也能夠存貯油料，保證正常運(yùn)行，等待使用的船舶燃料也都一并存放在輔助系統(tǒng)內(nèi)部。在航行的時(shí)候，燃料會(huì)通過特定的渠道傳輸?shù)叫枰褂玫脑O(shè)備中去，保證航路穩(wěn)定。據(jù)此可以推斷出，輔助系統(tǒng)的問題大多都集中在滑油艙、燃油艙和管道運(yùn)輸上面。工作人員在檢修時(shí)也要做好防護(hù)，認(rèn)真分析輔助系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的故障，找到問題產(chǎn)生的位置，在排除意外因素后展開及時(shí)的維修和保養(yǎng)。

5 保障船舶輪機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的策略

5.1 提高船舶輪機(jī)管理人員的業(yè)務(wù)水平

第一，船公司需要定期開展培訓(xùn)計(jì)劃，提高管理人員的防范意識(shí)。如果船員不具備防范意識(shí)，事故發(fā)生后，其很難采取及時(shí)的管控措施。第二，船舶輪機(jī)管理人員需提高自身的安全隱患辨別能力。船舶在行駛的過程中容易受到外界因素的影響，導(dǎo)致部件出現(xiàn)松動(dòng)或者脫落。由于部件設(shè)備較小，還未影響整個(gè)輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。但如果不及時(shí)處理隱患，輪船的安全運(yùn)行勢(shì)必受到影響[4]。因此，船舶輪機(jī)管理人員一定要結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)，掌握先進(jìn)的維修技術(shù)，根據(jù)輪船的運(yùn)行狀態(tài)在第一時(shí)間做出準(zhǔn)確判斷，找到輪機(jī)的故障點(diǎn)，并采取合理的措施。

5.2 優(yōu)化船舶輪機(jī)保養(yǎng)計(jì)劃

我國(guó)船舶的保養(yǎng)工作一直放在設(shè)備的維修上，凡是損壞的零件，船公司都會(huì)秉持“不放過輪機(jī)設(shè)備出現(xiàn)的任何一個(gè)細(xì)小問題”原則，更替同等質(zhì)量的新部件。這種保養(yǎng)工作值得肯定，但不應(yīng)該是船公司設(shè)定保養(yǎng)計(jì)劃中的全部?jī)?nèi)容。這意味著船公司除了要做好被動(dòng)維修工作之外，還要做好預(yù)防事故發(fā)生的保養(yǎng)工作。

5.3 采用現(xiàn)代化的組織管理模式

船舶輪機(jī)管理的設(shè)備涉及了甲板機(jī)械、管路系統(tǒng)、輔助裝置和自動(dòng)化配置等設(shè)備。這些都是先進(jìn)的科技設(shè)備，過去的輪機(jī)管理模式局限性較大，無法達(dá)到現(xiàn)代船舶輪機(jī)管理的標(biāo)準(zhǔn)。所以，船公司要對(duì)當(dāng)前的組織管理模式進(jìn)行優(yōu)化，引入科技型信息數(shù)字化管理模式，創(chuàng)立適合船舶運(yùn)營(yíng)的管理機(jī)制。在防止責(zé)任落實(shí)不明確的問題上，船公司需建立環(huán)境與機(jī)械一體化的管理流程。

5.4 加強(qiáng)巡回檢查制度

巡回檢查制度規(guī)定了管理人員在工作時(shí)，必須遵守“勤察”“勤聽”“勤換”“勤觸”準(zhǔn)則，密切關(guān)注船舶輪機(jī)在運(yùn)行過程中的狀態(tài)變化，認(rèn)真傾聽設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有無異常響聲傳出，加快更換過濾器的速度，減少堵塞情況。為避免設(shè)備過勞運(yùn)轉(zhuǎn)，管理人員在確保安全的情況下，需要用手去觸碰設(shè)備表面，感知設(shè)備溫度。如果溫度過高，船舶運(yùn)行速度需適當(dāng)降低，以防設(shè)備出現(xiàn)勞損[5-7]。

5.5 制定科學(xué)的輪機(jī)檢驗(yàn)程序

為了檢查輪機(jī)維修養(yǎng)護(hù)情況，船公司需要制定科學(xué)的輪機(jī)檢驗(yàn)程序，此程序既可以驗(yàn)收工作人員的責(zé)任落實(shí)情況，又可以在維護(hù)過程中給予工作人員科學(xué)的指導(dǎo)。比如，檢查機(jī)艙時(shí)，管理人員根據(jù)程序會(huì)先去確認(rèn)外部消防設(shè)施是否配置到位，以便在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，能有足夠的補(bǔ)救條件去滅火；檢查輔機(jī)機(jī)械和管路系統(tǒng)時(shí)，管理人員會(huì)根據(jù)預(yù)先布局提前設(shè)置隔板，以防管道老化，出現(xiàn)破裂事故，導(dǎo)致艙內(nèi)原油和潤(rùn)滑油混合；檢修船舶輪機(jī)時(shí)，工作人員會(huì)按照預(yù)定流程檢驗(yàn)后匯報(bào)輪機(jī)動(dòng)態(tài)。

6 結(jié)語

持續(xù)推動(dòng)船舶輪機(jī)自動(dòng)化機(jī)艙動(dòng)力裝置與系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是合理且必要的舉動(dòng)，這是推動(dòng)我國(guó)造船業(yè)向智能化方向邁進(jìn)的應(yīng)有之策，也是提高船舶設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率的有效措施。本文通過燃油系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)這幾個(gè)角度，論述了船舶輪機(jī)自動(dòng)化改革的方法，充分結(jié)合了我國(guó)船舶業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，具有理論上的合理性與實(shí)踐上的可行性，以期為從業(yè)人員提供相關(guān)參考。