大型船舶轴带发电机加装设计.pdf
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1、第 卷 第 期 年 月 船 海 工 程 .:./.大型船舶轴带发电机加装设计王彦房向前王怡李欣周熲(.上海外高桥造船有限公司上海.中国船级社 上海规范研究所上海)摘 要:针对轴带发电机技术在大型船舶应用可行性问题以当前接单数量较高的某吨位级别船型为载体从船型线型、结构特点、轴带发电机型式、布置要求、轴系设计、经济性等方面进行综合分析评估结果表明在不进行大修改前提下抱轴式轴带发电机能很好地适应现有船舶条件现有轴系设计经过可控修改即可满足加装轴带发电机后的技术需求经济性方面成本回收期限在船东可接受范围内轴带发电机技术在大型船舶应用具有较高可行性所提出的解决方案适用于多数船型关键词:轴带发电机机舱布
2、置轴系设计经济性中图分类号:文献标志码:文章编号:()收稿日期:修回日期:第一作者:王彦()男学士高级工程师研究方向:船舶轮机设计 关于 强制性要求第 阶段将从 年 月 日开始 目前在建或交付的船舶以满足第二阶段为主这意味着满足 第三阶段的“绿色、环保、节能”型新一代船舶产品将会是未来 年新船订单的发展方向近年来提高 第三阶段指数的已实施或探索中的解决措施主要有采用清洁燃料(液化天然气)、气体润滑减阻技术、风帆风筒太阳能技术、加装轴带发电机等 对于上述技术除采用液化天然气燃料和加装轴带发电机方案略微成熟外其余技术均处于起步或小范围应用阶段且技术大都掌握在国外厂家手中 国内应用技术和成本方面都面
3、临着极大的挑战 同时这些技术涉及船级社法规在此领域还处于空白窗口期应用效果缺乏有效评估手段 轴带发电机技术在船舶产品的应用时间更早相比于采用液化天然气燃料技术更为成熟 加装轴带发电机对结构改动较小实现难度低 同时轴带发电机作为一种成熟产品厂家选择余地大利于成本控制从实施角度考虑该方案可行性更高选取 万 级散货船作为目标船型分析整体布置、结构修改、周围设备及舾装件布置影响、轴系设计等论证轴带发电机在大型船舶上的实施可行性 轴带发电机主要型式及选型.船用轴带发电机主要型式船用轴带发电机总体上可分为两大类:齿轮箱驱动型和直接驱动型)齿轮箱驱动型主机通过齿轮箱驱动发电机常见齿轮箱有恒频率齿轮箱和增速齿
4、轮箱恒频率齿轮箱:在主机变转速的工况下通过机械液压转速控制使主机在 的转速范围内保证发电机的频率不变增速齿轮箱:要求主机能够恒转速运行因此只适用于低速机带可调螺旋桨的货船常见于多用途船和冰区航行的货船对于固定螺旋桨的常规货船一般不会采用)直接驱动型由主机通过中间轴或曲轴直接驱动发电机发电由变频器控制其电力输出 曲轴驱动时发电机与主机前端法兰直接相连 中间轴直接驱动时中间轴需穿过电机即电机为抱轴式.适用于目标船型的轴带发电机型式轴带发电机型式选用依据机舱底层空间、结构型式、设备及舾装件布置、冷却方式等因素综合考虑而定通常情况下机舱底层布置非常拥挤尤其是主机首部和两侧可调空间非常小 基于上述机型特
5、点齿轮箱驱动型全系列以及直接驱动型的曲轴驱动机型对主机侧面或首部空间需求非常大故无法在现有各类大型船舶上进行布置 年第 期王彦等:大型船舶轴带发电机加装设计船海工程第 卷综合考虑选取直接驱动型的抱轴式机型作为目标船型的适配机型同时考虑到电机冷却方案设计简便性选用水冷方式.轴带发电机功率选择加装轴带发电机后原则上可以考虑取消 台主柴油发电机 对于常规燃料根据电力负荷计算书此系列船型一般配备 台 、台 主柴油发电机或 台 主柴油发电机航行工况下由一台发电机工作 根据计算结果及主要供应商产品功率级别轴带发电机输出功率选择:轴带发电机布置配置轴带发电机尤其是抱轴式轴带发电机在考虑设备布置方案时需同步考
6、虑坞修抽轴问题 按抽轴型式不同可分为外抽轴与内抽轴两种 外抽轴指螺旋桨轴自艉轴管艉端向船外抽出轴联接设计需采用液压联轴节抽轴时需拆舵 内抽轴指螺旋桨轴自艉轴管艏端向机舱内抽出通过外板工艺孔吊出船外轴联接设计采用整锻法兰但机舱内应有满足抽轴的必要空间 考虑后期坞修时作业物量、周期及成本等因素大型船舶采用内抽轴设计具有较大优势 所有分析以加装水冷型抱轴式轴带发电机及坞修内抽轴为前提.轴带发电机布置大型船舶大排量主滑油泵以深井泵为最佳选择且以布置在主机后方、中间轴两侧为主 常规情况下主滑油泵在前、中间轴承在后 主滑油出口朝向尾部与中间轴承基座之间留有 个肋位间距用以布置主滑油管路轴带发电机布置有两个
7、选择布置在主机与主滑油泵之间或是布置在主滑油泵与中间轴承之间两种布置方案对比见表 表 轴带发电机布置方案对比类型位置优点缺点方案一 主机与主滑油泵之间 充分利用飞轮后方主机凹坑空间实现空间利用最大化 中间轴承位置无需调整或少调整有利于轴系设计 中间轴承两侧设备、舾装件及下方舱室无需调整或少调整 滑油循环舱需往尾部延伸 个肋位舱容扩大滑油加注量增加方案二 主滑油泵与中间轴承之间 主滑油泵维持原设计滑油循环舱舱容不变主滑油泵与主机飞轮间空间无法充分利用中间轴承需往后移 个肋位轴系设计难度大轴带发电机两侧为强框结构设备与结构间空间有限轴带发电机下方舱室需要较大调整原中间轴承两侧设备需要大幅调整 综上
8、所述方案一更符合船厂需求 按方案一思路主机前移一个肋位将首部空间最大化利用 主滑油泵往尾部移 个肋位中间轴承维持原位置整体布置型式见图 图 轴带发电机整体布置型式为实现轴带发电机、主滑油泵、中间轴承紧凑布置轴向空间利用最大化需调整主滑油泵出口朝向见图 图 调整后的主滑油管路最优布置方案主滑油泵出口管路围绕轴带发电机基座布置 管路从基座前方、轴下方穿过与右舷管路合并当前船舶尾部线型瘦窄机舱底层尾部空间狭窄综合飞轮后方空间、通道空间、轴带发电机两侧各类设备及舾装件布置情况在对现有线型和结构不进行大修改前提下轴带发电机长宽尺 年第 期王彦等:大型船舶轴带发电机加装设计船海工程第 卷寸不应超过 .结构
9、及周围舾装件修改.结构修改主机前移 个肋位主机凹坑相应调整 同时凹坑尾部边界尽可能前移缩小与主机飞轮间距离满足轴带发电机基座布置需求 主滑油泵后移 个肋位滑油循环舱相应修改尾部舱室配合主机滑油循环舱延伸进行适当调整.周围舾装件修改轴带发电机布置以后会挤占较多的管路布置空间 主滑油管路绕轴带发电机基座布置会让该处的管路布置更为拥挤 舷侧管束为规避主滑油管路需改向或整体抬高布置难度提升 主滑油泵后移后高度方向与滑油分油机供给泵单元位置有重叠滑油分油机位置需要调整或是取消单元两台泵独立布置 尾部舱室调整后平台至底层人孔的直梯通道也需相应调整 轴系设计考虑到建造中轴带发电机转子轴的后期安装以及投入运营
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