楊達梅 伍友平 嚴姬

摘? ? 要：目前國內多功率輸出推進系統(tǒng)陸上聯(lián)調經驗有限，配套設施不全，核心技術需要進一步研究。本文簡要介紹某型船多功率輸出推進系統(tǒng)陸上聯(lián)調試驗的目的、系統(tǒng)組成、試驗場地技術要求、聯(lián)調試驗方案、試驗大綱編制、聯(lián)調試驗驗收及試驗情況。

關鍵詞：多功率輸出;推進系統(tǒng);陸上聯(lián)調;

中圖分類號：U664.23 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：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

多功率輸出推進系統(tǒng)是多用途工程船上常用的一種推進型式，其中應用最廣泛的型式是雙機雙軸驅動調距螺旋槳推進。該型式通常配置方式是：主機飛輪端通過輸出端齒輪箱和高彈性聯(lián)軸節(jié)驅動一臺可調螺距螺旋槳及一臺軸帶發(fā)電機、其它類似負荷，而主機自由端通過齒輪箱和高彈性聯(lián)軸節(jié)驅動一臺對外消防泵或液壓泵或其它類似負荷。此類推進系統(tǒng)設備多，接口關系繁瑣，工況多變，轉換程序復雜，國內集成配套技術水平有限，現(xiàn)多為成套進口為主。為了提前驗證系統(tǒng)的匹配性，提高船上試驗成功率，宜在上船安裝前進行陸上聯(lián)調試驗。

2? ? ? 多功率輸出推進系統(tǒng)組成

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

每套主機組由1臺船用中速柴油機、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)需要可與主機結合或脫排;主機與齒輪箱之間均設高彈性聯(lián)軸器。

可調槳帶固定導管，軸帶發(fā)電機由輸出端齒輪箱的PTO軸驅動，對外消防泵分別由主機通過自由端齒輪箱驅動。

主推進監(jiān)控系統(tǒng)，由主推控制系統(tǒng)及機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)組成，主要包括：控制臺、氣源裝置、控制閥箱、主機測速裝置、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)調試驗的必要性

多功率輸出動力系統(tǒng)，包括：主機、齒輪箱、可調槳、軸帶發(fā)電機、對外消防泵等20多個設備。運行工況復雜多變，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系統(tǒng)為國內首次集成設計，系統(tǒng)中的主機、齒輪箱、軸發(fā)、遙控系統(tǒng)等設備在可靠性、維修性、保障性等方面與艦船設備存在一定的差距，很多設備屬于首次裝船;系統(tǒng)中設備種類繁多，工況多變，相互之間的接口多，控制邏輯關系復雜，目前國內對于此類動力系統(tǒng)集成配套經驗不足。為提前校驗動力主要設備各接口的合理性、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)調性，宜將其主動力設備進行陸上聯(lián)調試驗。

4? ? 陸上聯(lián)調試驗方案

陸上聯(lián)調試驗目的是將主動力推進系統(tǒng)的各個設備及系統(tǒng)在陸上試驗臺架上組裝、運行及調試：檢查設備接口的正確性、各工況下系統(tǒng)運行的可靠性和安全性;驗證系統(tǒng)功能和指標，發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，提前解決系統(tǒng)中存在的設計問題和缺陷。

為了能全面檢查系統(tǒng)性能，應該讓整個推進系統(tǒng)設備參與陸上聯(lián)調。但本船可調槳槳葉直徑達φ3200 mm，對外消防泵排量大，實際推進裝置長達35 m。若整套系統(tǒng)設備按常規(guī)要求進行系統(tǒng)陸上聯(lián)調，則需長度超百米的試驗場地，提供一個足夠寬度及深度的試驗水池用于可調槳動態(tài)試驗，配置排量1 850 m3/h的泵進行泵水試驗?；谏鲜鲆?，目前國內尚無能滿足該條件的試驗場所，如新建試驗場，投資過大，難以實現(xiàn)。

為能在有限條件下最大程度達到試驗目的，采用簡化變通的方法進行阹上聯(lián)調試驗?；陉懮下?lián)調試驗實際需求，綜合考慮試驗場地設計建造、試驗周期等實際情況，決定船上配套的可調槳及軸系裝置、對外消防泵等裝置不參與陸上聯(lián)調，而利用水利測功器模擬可調槳及對外消防泵的負荷，其余設備如主機、齒輪箱、軸帶、冷卻系統(tǒng)等均參與陸上聯(lián)調試驗。

4.1? ?陸上聯(lián)調試驗場地要求

陸上聯(lián)調試驗場地設計時，應盡量模擬實際艦船運行條件和工況，并結合參試設備和配試設備的安裝布置、油水氣電需求、安全及環(huán)保等因素綜合考慮。

本項目主動力聯(lián)調裝置長約20 m，主機為干式油底殼，主機下方設有足夠容量的滑油循環(huán)艙;試驗臺架的設計需滿足主機、齒輪箱、軸帶發(fā)電機、水力測功器的布置及安裝要求;試驗場供水量需滿足兩套水力測功器、主機、齒輪箱的冷卻需求;配置足夠容量水電阻及電抗器，實現(xiàn)軸發(fā)工況試驗;提供足夠的通風、排氣、壓縮空氣等設施，滿足主機起動、運行要求;配置必要的安全及環(huán)保保護措施。

（1）試驗室

試驗室作為主機及相關參試、配試設備的安裝、運行、調試主要場地，需要滿足聯(lián)調設備的安裝、布置的需求，便于試驗操作、觀察和調整。該型船主機為8DKM～28e柴油機，重量為30 t，其行車的最大起吊能力需大于30 t。

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

（2）控制室

設一間控制室，長約10 m、寬約4 m、高約3 m，應能滿足集控臺安裝及人員操作空間需求。控制室應有玻璃窗可以實時觀測聯(lián)調設備運行情況，控制室的噪音不高于75 dB，配備的測試、監(jiān)控設備及通信指揮設施滿足聯(lián)調試驗需要。

（3）會議室

設一間會議室，作為聯(lián)調試驗時工作人員開會、討論、記錄、休息的場所，可同時容納約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)

儲油罐容積應滿足主機滿負載運行約8 h時的需要，儲油罐設計有透氣口、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)

本船主機為干式油底殼，因此需在試驗場地內配置滑油循環(huán)箱（該型船為7 000 L）?；脱h(huán)箱上設計有透氣口、注油口、出油口、回油口、放泄口;為了保證主機滑油回流，滑油循環(huán)箱的安裝位置需低于主機回油口，滑油管路的布置需保證主機內滑油順利回流至滑油循環(huán)箱。

（6）冷卻水系統(tǒng)

主機冷卻水系統(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)，由機帶高溫水泵供水，冷卻柴油機的缸蓋、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，需設置一只主機缸套水膨脹水箱（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備廠家要求，為距主機曲軸中心線3～10 m。

陸上聯(lián)調冷卻系統(tǒng)原理，見圖2。

（7）壓縮空氣

試驗場內需提供壓力為3.0 MPa的柴油機起動壓縮空氣及壓力為1.0 MPa的控制空氣。

（8）通風和排氣系統(tǒng)

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

（9）電源系統(tǒng)

試驗場地提供AC380 V / 50 Hz、AC220 V / 50 Hz和DC24 V三路電源，以滿足聯(lián)調設備試驗的需要。

4.2? 試驗設備的選擇

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

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

4.3? ?配試設備

配試設備是為了配合完成陸上聯(lián)調而配置的設備：采用兩臺水力測功器分別模擬可調槳裝置及對外消防泵。其中一臺水力測功器轉速不滿足要求，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，配試設備清單（略）。

4.4 設備布置與連接

陸上聯(lián)調試驗時，多功率輸出推進系統(tǒng)主要設備配置連接如下：主機飛輪端經高彈性聯(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)軸器驅動水力測功器1，輸出端齒輪箱PTO經高彈性聯(lián)軸器驅動軸帶發(fā)電機;主機自由端經高彈性聯(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)軸器驅動水力測功器2。

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

5? ? 陸上聯(lián)調試驗大綱

陸上聯(lián)調試驗項目及程序，主要參照《水面艦艇動力系統(tǒng)陸上聯(lián)調試驗規(guī)程》的相關要求設定，有關試驗項目的試驗內容參照《海船系泊及航行試驗通則》及實際情況進行編制。針對本項目PTO驅動軸帶發(fā)電機、主機自由端驅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內容。

為了確保陸上聯(lián)調試驗能順利安全進行，試驗按照由簡入繁、先設備后系統(tǒng)、分層次分階段的原則進行。試驗項目主要包括：成套性檢查和外觀檢查;動力管路系統(tǒng)試驗;控制系統(tǒng)試驗;盤車裝置試驗;報警裝置（模擬）試驗;主機試驗;齒輪傳動裝置試驗;推進系統(tǒng)運行試驗;推進系統(tǒng)拆檢共9大項。

試驗大綱除了明確相關的試驗內容及程序，還對試驗條件（包括試驗文件、試驗用儀器儀表）、試驗記錄、試驗后設備技術狀態(tài)的保持等作出了規(guī)定及要求。

6? ? ?陸上聯(lián)調試驗評審驗收

為確保聯(lián)調試驗嚴格按照要求進行并提高聯(lián)調試驗結果的可信度，在試驗過程及試驗后需組織專家進行檢查驗收，主要包括陸上聯(lián)調試驗臺評審和下臺架評審。

陸上聯(lián)調試驗臺評審，主要是對聯(lián)調試驗準備情況進行檢查，要求試驗計劃安排合理、組織結構完善、管理措施齊全、準備工作充分，并重點檢查核實試驗場地是否符合《聯(lián)調試驗對場地的技術要求》和《聯(lián)調試驗大綱》的技術要求。經審查批準后，陸上聯(lián)調方可轉入下步試驗階段。

下臺架評審主要是檢查核實陸上聯(lián)調試驗是否完成了陸上聯(lián)調試驗大綱規(guī)定的全部內容，試驗記錄是否完整，試驗結果是否滿足要求等，同時檢查聯(lián)調試驗期間暴露出的問題是否得到解決或整改，除提供聯(lián)調試驗成果文件外，陸上聯(lián)調試驗組織實施單位還需提供聯(lián)調試驗實施總結報告、聯(lián)調試驗技術總結報告、陸上聯(lián)調驗收報告供專家組審查，評審通過后，陸上聯(lián)調試驗才告結束，聯(lián)調試驗設備方可下臺架。

本次陸上聯(lián)調試驗共開展了9個大項35個小項的試驗，試驗中解決了主機起動聯(lián)鎖故障、離合器工作油壓低、軸發(fā)工況時主機轉速波動等問題。通過陸上聯(lián)調試驗，驗證了多功率輸出推進系統(tǒng)主要接口匹配，信息傳輸通暢，各系統(tǒng)及設備協(xié)調工作準確，達到了陸上聯(lián)調試驗的目的。

試驗結束后，應凍結固化各設備或系統(tǒng)的技術狀態(tài)，并進行設備拆裝，拆裝后的單元結構型式應與參試進場時狀態(tài)一致;設備拆裝時，必須按有關設備廠家要求進行保養(yǎng)、清潔和整理，并進行必要的油封;離場時，確認所有參試設備完整，包裝、運輸符合相關規(guī)定。

7? ? ?結語

多功率輸出推進系統(tǒng)陸上聯(lián)調試驗是本船推進系統(tǒng)研發(fā)設計的重要環(huán)節(jié)。通過陸上聯(lián)調試驗，提前解決了各運行工況的未知問題，為船舶順利交付奠定了良好基礎，縮短了生產周期，提高了船舶產品質量。

參考文件

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