第一章_船舶動力裝置系統(tǒng)_第一節(jié)_燃油系統(tǒng)資料

1、9圖1- 1柴油機(jī)動力裝置系統(tǒng)燃油供應(yīng)系統(tǒng)原理圖第一章 船舶動力裝置系統(tǒng)現(xiàn)代船舶動力裝置，按推進(jìn)裝置的形式，可分為5大類：（1）柴油機(jī)推進(jìn)動力裝置；（2）汽油機(jī)推進(jìn)動力裝置；（3） 燃?xì)廨啓C(jī)推進(jìn)動力裝置；（4） 核動力推進(jìn)動力裝置；（5） 聯(lián)合動力推進(jìn)裝置?，F(xiàn)代民用船舶中，所采用的動力裝置系統(tǒng)絕大多數(shù)是柴油機(jī)動力裝置，因此，本書主要介紹以柴油機(jī)為動力裝置的船舶，圖1-1為船舶柴油機(jī)動力裝置系統(tǒng)燃油供應(yīng)系統(tǒng)原理圖。n1柴油機(jī)燃油系統(tǒng)包括三大功能系統(tǒng)，分別是輸送、日用和凈化。1）油輸送系統(tǒng)燃油輸送系統(tǒng)是為了實(shí)現(xiàn)船上各燃油艙柜間駁運(yùn)及注入排出而設(shè)計的，所以，系統(tǒng)應(yīng)包括燃油艙柜、輸送泵、通岸接頭和相應(yīng)

2、的管子和閥件。通過管路的正確連接和閥件的正確設(shè)置，實(shí)現(xiàn)規(guī)格書所要求的注入、調(diào)撥和溢流等功能。設(shè)計前，要認(rèn)真閱讀規(guī)格書和規(guī)范的有關(guān)章節(jié)，落實(shí)本系統(tǒng)所涉及的艙柜和設(shè)備所要求的輸送功能。設(shè)計時，應(yīng)注意如下幾個方面：a規(guī)格書無特殊要求，注入管應(yīng)直接注入至各儲油艙，再通過輸送泵送至各日用柜和沉 淀柜，各種油類的注入總管應(yīng)設(shè)有安全閥，泄油至溢流艙，泄油管配液流視察器；b.所有用泵注入的燃油艙柜都要有不小于注入管直徑的溢流管，溢流至相應(yīng)的溢流艙或儲油艙，具體規(guī)定見各船級社規(guī)范，溢流管要配液流視察器；c從日用柜至沉淀柜的溢流，在日用柜哪的管子上都要開透氣孔以防止虹吸作用，兩柜 的連接管處要有液流視察器。d.

3、裝在日用柜和沉淀壁上低于液面的閥，有的船級社規(guī)范對其材料有具體的規(guī)定，選閥 時應(yīng)予以注意。e. 般情況下輸送系統(tǒng)的介質(zhì)，溫度和壓力都是較低的，所以系統(tǒng)的管材選用III級管即可。f. 通岸接頭處要配有溫度計、壓力表和取樣考克。g燃油輸送泵和柴油輸送泵互為備用時，兩泵進(jìn)口與出口的連通管中，雙聯(lián)盲板法蘭要 設(shè)在截止閥柴油側(cè)。2) 燃油日用系統(tǒng)燃油日用系統(tǒng)是為主機(jī)、 輔機(jī)、 鍋爐等燒油設(shè)備能正常服務(wù)而設(shè)計的系統(tǒng)， 主要內(nèi)容是 根據(jù)設(shè)備的要求，配置適當(dāng)?shù)挠凸?、油泵、加熱器、濾器和閥件、管子等，保證所供給的燃 油在數(shù)量、質(zhì)量、溫度和壓力等各方面都能滿足設(shè)備正常運(yùn)行的要求。在設(shè)計時，應(yīng)注意如下幾方面：a認(rèn)真

4、閱讀規(guī)格書有關(guān)章節(jié)和各有關(guān)設(shè)備的資料，了解清楚設(shè)備燃燒對燃油的要求，以 便能準(zhǔn)確的配置各種附屬的設(shè)備。b加溫加壓后的燃油，要根據(jù)不同船級社的規(guī)范要求，準(zhǔn)確的給予管子和附件相應(yīng)的定 級，使今后在材料定購、加工和檢驗(yàn)等方面都能滿足船檢的要求。c如果主機(jī)和輔機(jī)共用一個供油系統(tǒng)，則要考慮其供油和回油管的壓力調(diào)整能分別滿足主、輔機(jī)的不同要求。3) 燃油凈化管系燃油凈化管系需進(jìn)行分油機(jī)流量計算。 按規(guī)格書的要求進(jìn)行分油機(jī)的選用， 并按計算出 的通流量進(jìn)行分油機(jī)型號的選定。在系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)注意如下幾個方面：1) 對于兩臺分油機(jī)，管路連接應(yīng)做到既能串聯(lián)又能并取或單機(jī)工作，以便使用者根據(jù) 實(shí)際需要按所用分油機(jī)的規(guī)

5、定進(jìn)行操作。對于HFQ尤其是密度達(dá) 991kg/ m(15 C )者，為改善分離效果，廠商推薦串聯(lián)使用。 第一臺作分離水分用 (Purifier) ，第二臺作分離雜質(zhì)用 (Clarifier) ，當(dāng)需大量分水時，則 需兩臺并聯(lián)使用。對于密度達(dá)到 1010kg/01(15 C)、粘度達(dá) 700m話s(50 C)的燃料油，Alfa Laval公 司推薦使用FOPXZ FMPX分油機(jī)，并同時推薦單機(jī)使用而不推薦雙機(jī)串聯(lián)，而僅在油中出現(xiàn) 過量淤渣和水時，可雙機(jī)并聯(lián)。而 Westfalia 則推薦，當(dāng)油中出現(xiàn)過量水分時使用并聯(lián)，當(dāng) 油中出現(xiàn)過量淤渣時使用串聯(lián)。2) 分油機(jī)的供油泵可以是獨(dú)立布置的，也可以

6、是與分油機(jī)安裝在一起的整體式的。選 用分油機(jī)時應(yīng)向廠商明確。一般，對大中型船舶，多選用獨(dú)立布置供油泵，以便適應(yīng)機(jī)艙中 燃油柜及分油機(jī)的布置， 達(dá)到較好的吸油、 泵油效果均采用獨(dú)立布置供抽泵。 該泵可布置在 沉淀柜附近。3) 由于分油機(jī)廠商所提供的供油泵的撐量不可能正好與分油機(jī)所需要的計算流量相 配，而常偏大。因此，應(yīng)在供油系的出口管路上安裝一個恒流量調(diào)節(jié)閩，使進(jìn)分油機(jī)的流量 恒定，而多余的油則返回沉淀柜。第一節(jié) 燃油管系一、燃油管系的作用及組成燃油管系的基本任務(wù)是保證動力裝置在燃油方面的需要。 燃油管系的組成與型式和發(fā)動 機(jī)型式、艦船類型及所用燃油的種類有密切的關(guān)系，例如：燃?xì)廨唽θ沼萌加偷挠?/p>

7、質(zhì)要求就 要高一些，為此需配置除水設(shè)備。但是一切燃油管系一般能實(shí)現(xiàn)下列各項職能：1、貯藏：有足夠大的油艙容積，能夠滿足最大續(xù)航力的要求。大多數(shù)船舶的燃油貯藏 在雙層底油艙及深油艙中，潛艇的燃油則貯藏的耐壓殼外的燃油壓載水艙中及耐壓殼體內(nèi)的 燃油艙中。小型船舶也有做成柜的型式安放在機(jī)艙內(nèi)。2、注入：根據(jù)艦船的續(xù)航力要求，確定燃油裝載量，設(shè)有燃油注入管路，由基地或其 它艦船裝入貯藏艙。3、調(diào)撥：能將各油艙的燃油互相調(diào)撥或輸送到別的油艙柜，以及自本船調(diào)撥至他船。4、燃油凈化與供應(yīng)：將燃油中的水分和雜質(zhì)分離出來，然后將凈化后的燃油向發(fā)動機(jī) 輸送，并保證供應(yīng)不斷。發(fā)動機(jī)使用的燃油有燃料油、重柴油和輕柴油

8、三種。燃油中含有一 定的雜質(zhì)和水分，因此根據(jù)發(fā)動機(jī)對油質(zhì)的不同要求，在進(jìn)入發(fā)動機(jī)之前應(yīng)予凈化。凈化的 方式有聚水型濾器，機(jī)械分離和沉淀三種方法。5、測量：燃油貯藏的艙柜中，為保證不斷地供應(yīng)發(fā)動機(jī)用油的需要，必須設(shè)有測量和 指示艙柜內(nèi)油面高低的指示裝置。一般貯油艙設(shè)有測量管與自動測量裝置，測其貯藏量、消 耗量。6、加熱：在使用燃料油、重柴油的燃油管系中，燃油在艙、柜中，在分油機(jī)和過濾器、 燃油輸送泵、發(fā)動機(jī)高壓油泵等之前，以及輸送管路中均需進(jìn)行加熱，以提高油溫而降低其 粘性，使油具有良好的流動性。一般艦船內(nèi)燃動力裝置的燃油管系的組成如圖12 所示：燃油由供油船或基地碼頭用軟管接頭與艦船甲板上的裝

9、油管接頭連接，注入燃油艙，貯油艙的數(shù)量根據(jù)艦船的具體情況 而定，貯油艙一般設(shè)有一根吸油管，油艙的艙頂最高處設(shè)有透氣管，以便艙內(nèi)的燃油貯量變 化時，其上方的空氣可以自由排出或向內(nèi)補(bǔ)充。透氣管出口位置應(yīng)在最大破艙水線之上，以 免海水從透氣管口進(jìn)入貯油艙，引起船體進(jìn)一步下沉。在實(shí)際管理工作中，常常需要將各貯油艙之間的燃油相互調(diào)撥，將燃油駁運(yùn)至日用燃油 艙、柜，有時甚至將本船的燃油調(diào)給別船使用。燃油管系的設(shè)計必須能夠?qū)嵤┻@些工作。燃油的駁運(yùn)工作必須有獨(dú)立燃油輸送泵或手搖泵輔助。 燃油在到達(dá)發(fā)動機(jī)高壓油泵之前，必須嚴(yán)格地清除其中的固體雜質(zhì)和水分，清除工作分 階段進(jìn)行，大量的水分和重量較大的固體，先用沉淀

10、法自油中析出，此后用不同過濾精度的 濾器在到發(fā)動機(jī)以前的管路上分多次將軟細(xì)的固體濾出，混在油中的微粒水點(diǎn)及固體雜質(zhì)在 中大型船舶上則常常利用離心分離機(jī)進(jìn)行清除。對于民用船舶，日用燃油柜一般放在比發(fā)動機(jī)稍高的位置處，使燃油自日用油柜到達(dá)發(fā)動機(jī)的燃油系統(tǒng)時有足夠的靜壓頭。日用油柜上應(yīng)有測量油位的指示器，以便測量燃油的耗 量，日用油柜裝滿時可由溢流管返回油艙。n 丁陽面圖1-2 一般船舶的燃油管系組成二、補(bǔ)重式燃油管系艦船的燃油貯藏量隨著航行的時間增加而逐漸減少。燃料藏量的減少引起排水量下降和船的重心的轉(zhuǎn)移。這些變化對某些艦船的浮態(tài)將產(chǎn)生重大的影響，最顯著的是潛艇。遠(yuǎn)程潛艇的燃油貯量常占其排水量的1

11、0%以上，如果采用一般燃油管系，則當(dāng)燃油大量消耗之后，船體將大量上浮或發(fā)生傾斜。所以必須在燃油消耗的同時自動將海水引入貯藏柜，以海水重量抵償消耗掉的燃油重量，這種管系稱為補(bǔ)重管系或稱置換管系。相應(yīng)地在貯藏、 調(diào)撥和計量方法上也具有獨(dú)物之處。補(bǔ)重燃油管系實(shí)際上是一種自動式的壓載管系補(bǔ)重式燃圖1-3燃油補(bǔ)重管系原理圖油管系中貯存油艙的組合型式通常為三種組合：獨(dú)立式、串聯(lián)式、分組式。而分組式是最常用的一種油柜使用方法，它外部用獨(dú)立式，內(nèi)部用串聯(lián)式，是混合消耗形式。圖1-3中共計9個油艙，其中1號燃油艙在耐壓殼體內(nèi)， 其余均在耐壓殼體和非耐壓殼體之間。4、7、8號燃油壓載水艙，一般只有在遠(yuǎn)程航行時方作

12、油艙使用，共分成4組，燃油消耗次序如下：先由8、7、4號燃油壓載水艙，經(jīng) 4號燃油壓載水艙消耗。然而由2、3、4號油艙,經(jīng)4號燃油艙消耗。其次由 6、5號油艙，經(jīng)5號油艙消耗。最后由1號油艙消耗。在消耗燃油時，用補(bǔ)重水輸入燃油艙將燃油壓至日用油柜。按順序消耗過程中，要經(jīng)常注意油艙油量消耗情況，如發(fā)現(xiàn)檢查管內(nèi)有水出現(xiàn)時，應(yīng)立 即停止使用并轉(zhuǎn)換油艙。每一油艙上的附屬設(shè)備管路如圖 1 -4所示。二根檢查管分別用來測量油艙是否已經(jīng)裝滿和用完，打開該管的閥，在漏斗處，檢查流 出的是油或水，以此來判別。充氣閥在必要時向油艙內(nèi)送入壓縮空氣， 借以排除艙內(nèi)的油或水。放氣閥僅在新艇下圖1-4油艙上的附屬設(shè)備管路

13、圖(t)( 1- 1)水第一次裝入燃油或修船時，油艙的油和水 被排空，竣工后又重新裝船的情況下才使用， 此時艙內(nèi)全是空氣，裝油時打開放氣閥，讓 艙內(nèi)空氣全部排出艙外，裝油完畢后，在正 常使用中，放氣閥始終關(guān)閉。三、燃油貯存量及設(shè)備的估算各種艦船燃油貯存量計算有所不同，主要是 為航行工況等有所不同，但其基本原理是一樣的。（1）燃油貯存量計算：QR =Qz Qf QgR式中 Q 燃油儲備量（t）；Qz主機(jī)總耗油量（t）；Qf 輔機(jī)在航行工況、停泊工況、裝卸貨工況下（軍用艦艇為滿足續(xù)航力和自給力情況下）總共耗油量（t）；Qg 輔鍋爐總耗油量（t）。（2）主機(jī)耗油量計算：Qzn： t 10七（1-2）

14、式中 g：主機(jī)每馬力小時的耗油率（ g/Hp h）；N：主機(jī)長期持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大輸出功率（ Hp ）;T續(xù)航力（h ）。在計算艦艇的燃油貯存量時，N：以特定巡航速度下所需之發(fā)動機(jī)功率進(jìn)行計算。（3）輔機(jī)耗油量計算：Qf=gf （Ne1 T Ne； T2 Ne； T3） 10”（ 1-3）式中 gf 輔機(jī)每馬力小時的耗油率（假定在各種工況下取同一值）（g/Hp h）；Nef 輔機(jī)功率（Hp）；Nef、N；、Ne：分別為柴油發(fā)電機(jī)組在航行工況、停泊工況、裝卸貨工況的功率（Hp ）；T,、T2、T3 三種工況下相應(yīng)的時間（h）。（4）輔鍋爐耗油量計算：Qg 二 D（ J）t 10（1-4）Qh d式中

15、 D 輔鍋爐蒸發(fā)量（kg/h）;i,蒸汽熱焓（kcal/kg）;i2輔鍋爐給水熱焓（kcal/kg ）;P Qh 燃油低發(fā)熱值（kcal/kg）;g 輔鍋爐效率；ti 在規(guī)定航速續(xù)航力下輔鍋爐使用的時間（ d）;t2停泊時使用輔鍋爐的時間（d）;t每天輔鍋爐使用的時間（h） 0（5 ）燃油貯油艙容積計算：燃油貯油艙的總?cè)莘e是根據(jù)燃油儲備量而定。油艙容積計算（式1.1.5）:R1V 二Q - K C V（1-5）式中 V油艙容積（m3）;燃油密度（t/m3）；K 風(fēng)浪系數(shù)，海船一般取1.1.151.1.2 ;C 貯備系數(shù)，一般取1.1.1;v 容積系數(shù)，一般取1.1.15。注：若主機(jī)采用重油或燃

16、料油，則油艙總貯藏量中應(yīng)有20%為輕柴油，作為主機(jī)進(jìn)出港起動及停車之用，并作為加熱和凈化設(shè)備發(fā)生故障時的應(yīng)急用油。（6）主機(jī)日用油柜容積計算：1 1 N：T1 10，（ 1-6）Cr式中Cr 容積系數(shù)，輕柴油采用0.9，重柴油或燃料油采用0.8;Tr 供給時間（軍用艦艇日用燃油艙柜的容量只要滿足主、輔機(jī)在持續(xù)功率下運(yùn)行4h的耗油量）；Vr 油艙容積（m3）。注：日用油柜數(shù)量根據(jù)計算容積，通常燃料油或重油可設(shè)置兩個，輪流使用，輕柴油一 般可取用一個，如容積過大時，最好隔開。（7 ）輔機(jī)日用油柜容積計算（以 Vf表示）：計算同主機(jī)日用油柜（8）輔鍋爐日用油柜容積計算（以Vg表示）：計算同主機(jī)日用油

17、柜。（9 ）燃油沉淀柜容積計算：使用含雜質(zhì)和水分較多的燃油，可采用沉淀柜來澄清，燃油在沉淀柜中一般要沉淀24小時以上，具體時間視油的品質(zhì)以及溫度等條件而定。沉淀柜的容積計算如下：1Vc 二 g： NeZ TcCc 10“（1-7）式中 Tc計算時間，一般取 2448h ;Vc 沉淀柜容積（m3）;Cc 容積系數(shù)，一般取0.8。（10）油渣柜容積計算：用來存放離心分油器中分離出來的水分、雜質(zhì)和油渣之用，容量可根據(jù)使用燃油的性質(zhì) 及主機(jī)總耗量來決定，一般取用的容積計算為：(1 8)式中 T；計算時間，一般取3h;Cz 容積系數(shù)，一般取0.9;Vz油渣柜容積（m3）。（11）燃油輸送泵計算: 排量:

18、(1 9)式中 T 注油時間，一般取0.51h;桿泵,式中:式中Q需要泵的排量（ 壓頭:般采用 2035mH2O。 選型及軸功率計算:m3/h)。根據(jù)計算所得能量及壓頭，選擇現(xiàn)成系列產(chǎn)品，一般采用電動齒輪泵,軸功率計算如下:NrQ油泵排量（大型船舶采用螺_ Q H103.3600 7512(1 10)3m /h)；H油泵使用壓頭（mH2O）;油密度（t/m3）；Nr 油泵軸功率（Hp ）；1油泵效率，齒輪泵取 0.40.60;2 油類粘度對油泵功率的影響，由下式計算:2 V E50 V24.2 P(1 11)液體的恩氏粘度（溫度在50 C時）;V油泵齒輪的圓周速度（ m/s）;P油泵壓頭（mH

19、2 0）。（12）離心分油器能量的決定，一般以 8h以內(nèi)能分離主機(jī)工作 24h所需的用油量計算。由下式計算：z z 241 AQ K ge Ne 10 -（ 1 - 12）式中 Qe離心分油器的能量（L/h）；K 考慮油類粘度影響的系數(shù)，燃料油取225，重柴油取1.21.5。分油器的能量可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來決定，見下表1 - 1 :表1 1分油器能量主機(jī)功率（Hp）200400400700700120012001800180035003500以上分離器能量（L/h ）75275175650300120080030001200450025008000（13）分油加熱器:分油加熱器的加熱溫度和燃油粘

20、度與分油器的性能有關(guān)，一般說，燃油粘度越大則加熱溫度要求越高。輕柴油在分離前可以不必加熱。燃料油為保證分油器性能一般可加熱至7590 C,如加熱溫度不足時可以降低分離燃油量以相適應(yīng)。加熱器一般與分油器成套供應(yīng)。（14）油艙及油柜加熱計算：使用重柴油及燃料油需要加熱，以便于輸送和濾清，加熱溫度由燃油的粘度決定。一般情況下，燃料油艙加熱溫度為2032C保證燃油的可泵性，但最高不超過40C ;沉淀柜加熱溫度為4060 C,日用油柜保溫 60C，重柴油可稍低。加熱所需要的熱量大致分為四部分： 將燃油自最初溫度加熱到設(shè)計要求溫度的實(shí)際吸收熱量。 經(jīng)油艙（柜）壁與外界空氣相接觸的散熱損失。 經(jīng)油艙壁與外界海水或江水相接觸的散熱損失。 經(jīng)油艙壁與相鄰油艙或艙室所散失的熱量。上述四部分的熱量都可以用理論方法進(jìn)行計算： 燃油加熱所需的熱量：GC2 X （t2 ti）Q12211000 （kcal/h）（1 13）式中 G燃油量（t）；t2燃油加熱終了時的溫度（C）；t1燃油加熱開始時的溫度（C）;T 燃油加熱時間（h）;C2 燃油比熱（kcal/kg C），其值為：C2 二（0.345 0.000丸）（2.1 - ）2 1其中：tH =加熱平均溫度=一上2，t