船舶主柴油機實船工況分析

大連海事大學(xué)┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊畢業(yè)論文┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊二○一四年六月

船舶主柴油機實船工況分析專業(yè)班級：輪機管理2010-1班姓名：指導(dǎo)教師：輪機工程學(xué)院船舶主柴油機實船工況分析1.1船舶柴油機發(fā)展歷程自從18世紀末瓦特改良蒸汽機以來，蒸汽機成為推動世界發(fā)展的動力。1805年，富爾頓發(fā)明了實用的蒸汽機船，從此以后很多船舶開始用上了蒸汽機。不過早期的蒸汽機工作壓力很低，結(jié)構(gòu)極其笨重，效率不到5%。1876年，德國人奧托(N.A.Otto)第一次提出了四沖程循環(huán)(即進氣、壓縮、膨脹、排氣這四個過程)原理，并發(fā)明了電點火的四沖程煤氣機。1893年德國工程師RudolfDiesel申請了壓縮發(fā)火內(nèi)燃機專利，并于1897年在曼恩公司研制成功第一臺使用液體燃料的內(nèi)燃機(壓燃式、空氣噴射、定壓燃燒)，其效率比煤氣機提高了近一倍。內(nèi)燃機的問世，是繼蒸汽機之后發(fā)動機發(fā)展的又一個里程碑[1]。隨著石油的開發(fā)，柴油卻率先在船舶推進中得到極大應(yīng)用。1903年，俄國的“萬達爾”號（Vandal）油輪和法國的“佩迪特.皮埃爾”號（\o"Petite-Pierre(ship)(pagedoesnotexist)"Petite-Pierre）成為最早裝備柴油機的船舶，第一艘柴油機動力軍艦是1904年法國建造的“埃吉瑞特”號（Aigrette）潛艇。早期柴油機主要應(yīng)用于內(nèi)河船舶和近岸潛艇，在經(jīng)歷了最初的發(fā)展階段后，柴油機技術(shù)日益成熟，單機功率和可靠性都有大幅提高，為柴油機航向大海和遠洋創(chuàng)造了基礎(chǔ)。1912年，是人類航海史上重要的一年。這一年，第一艘真正意義上的大型遠洋輪船-“錫蘭迪亞”號（MSSelandia，MS為MoterShip）建成，第一次世界大戰(zhàn)后，柴油機性能有了新的提高，柴油機的裝船數(shù)量開始上升，1921年左右柴油機已經(jīng)開始在客輪上使用。1920年~1930年末，是柴油機技術(shù)發(fā)展的黃金時代，柴油機越造越大，功率越來越高。新技術(shù)的出現(xiàn)促進了柴油機的發(fā)展，主要技術(shù)革新來自于燃油噴射的改進和增壓技術(shù)的采用。1930年代后，船用柴油機向大功率方向發(fā)展，二沖程的使用日趨普遍。對于兩臺氣缸直徑、活塞行程及轉(zhuǎn)速等相同的柴油機，二沖程柴油機在一個循環(huán)中有1/2的沖程在作用，而4沖程柴油機僅有1/4時間做功，因此二沖程的輸出功率要明顯優(yōu)于四沖程。實際上由于考慮到二沖程柴油機氣缸上開有氣口而使工作容積有所減少，機械傳動的掃氣泵也要消耗一定功率等因素，二沖程柴油機的功率只能增大60～80％。二沖程柴油機與四沖程柴油機基本結(jié)構(gòu)相同，主要差異在配氣機構(gòu)方面。二沖程柴油機沒有進氣閥，有的連排氣閥也沒有，而是在氣缸下部開設(shè)掃氣口及排氣口；或設(shè)掃氣口與排氣閥機構(gòu)。二沖程柴油機還專門設(shè)置一個由運動件帶動的掃氣泵及貯存壓力空氣的掃氣箱，利用活塞與氣口的配合完成配氣，從而簡化了柴油機結(jié)構(gòu)。二沖程內(nèi)燃機換氣后，氣缸內(nèi)殘余多少廢氣，或者說氣缸內(nèi)能充入多少新鮮充量，直接影響內(nèi)燃機性能。二沖程內(nèi)燃機沒有單獨的排氣沖程和進氣沖程，不能利用活塞的推擠作用清除廢氣，要使氣缸清掃干凈比較困難，難以得到高的掃氣質(zhì)量。因此，改進二沖程內(nèi)燃機的掃氣作用是一項重要的工作。二沖程內(nèi)燃機主要有橫流、回流和直流3種掃氣方式。在二戰(zhàn)前，雙動式的二沖程柴油機比較流行。這種柴油機在活塞的上下兩邊都設(shè)有燃燒室，可以推動活塞在兩個方向都做功，因此稱為雙動。雙動比單動能輸出更大的功率。不過雙動柴油機的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且活塞桿穿透氣缸，因此對氣密要求很高，現(xiàn)代柴油機已經(jīng)不再采用這種雙動的方式了。采用增壓技術(shù)在柴油機的發(fā)展中是一個里程碑，增壓技術(shù)顯著提高了進氣壓力，空氣的壓縮比進一步提高，在同等條件下，增壓顯著減少了柴油機的尺寸和重量，提升了輸出功率。1920年代，二沖程柴油機的興起后，在排氣過程中就必須用高壓空氣掃除氣缸中的廢氣，并吹入新鮮空氣，因此增壓器的作用就更為重要了。1915年，布奇在蘇爾壽的柴油機上進行了廢氣增壓的試驗。1927年，曼恩公司成功的在其生產(chǎn)的10缸4沖程柴油機上安裝了廢氣增壓裝置，對功率提升非常明顯，輸出功率從1,250千瓦提升到1,765千瓦，提升幅度超過40%。二戰(zhàn)結(jié)束后，船用柴油機經(jīng)歷了新一輪的發(fā)展，性能不斷提高。從上世紀40年代-70年代，大功率低速船用柴油機繼續(xù)向大缸徑、大功率方向發(fā)展，同時進一步提高進氣壓力和氣缸工作壓力，加大氣缸排氣量。在柴油機結(jié)構(gòu)上廣泛使用了焊接結(jié)構(gòu)，降低結(jié)構(gòu)重量，普及渦輪增壓，使用劣質(zhì)燃油，提高經(jīng)濟性，這些都使柴油機技術(shù)有了飛躍發(fā)展。在缸徑方面，1956年只有740-760毫米，單缸功率只有1,200-1,400馬力；1960年達到840-900毫米，單缸功率達2,100-2,300馬力；1965年缸徑達930毫米，單缸功率2,750馬力，1970年，缸徑超過1米（達1,060毫米），單缸功率超過4,000馬力，1977年達到4,600馬力[2]。船用柴油機進入了黃金年代，在民船上完全取代了蒸汽動力。1970年代以后，爆發(fā)了兩次石油危機，原油價格急劇上漲，運輸成本不斷提高，對燃油經(jīng)濟性的要求日顯突出，柴油機主要以提高單機功率、降低比重量以及提高可靠性和經(jīng)濟性為主要改進方向[3]。1980年后，世界柴油機市場向巨頭集中。1980年，德國曼恩公司收購丹麥B&W公司，1997年芬蘭瓦錫蘭公司與瑞士蘇爾壽公司合并，實現(xiàn)了強強聯(lián)合。各大柴油機公司經(jīng)過了一輪新的整合，優(yōu)勝劣汰之后，技術(shù)水平不斷提高，機型有所減少。在技術(shù)方面，除繼續(xù)增大單缸功率外，電子控制技術(shù)也在柴油機上得到廣泛應(yīng)用，燃油噴射、排氣閥驅(qū)動、增壓、氣缸潤滑等都可由全電子驅(qū)動，柴油機的電子化、信息化和智能水平不斷提高，熱效率進一步提高，并不斷滿足更高的排放標準要求。近十幾年以來，船舶大型柴油機在民用船舶動力裝置領(lǐng)域中更是占絕對的統(tǒng)治地位，不僅占領(lǐng)了VLCC、大型散裝船和集裝箱船等在傳統(tǒng)上認為屬于蒸汽動力裝置的領(lǐng)域，而且還向蒸汽動力裝置統(tǒng)治的最后一個堡壘——LNG船的動力裝置發(fā)起了沖擊[1]。1.2船舶柴油機特性1.2.1船舶柴油機結(jié)構(gòu)船舶柴油機的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，它是由許多機構(gòu)和系統(tǒng)組成。盡管各種柴油機的結(jié)構(gòu)、型號各異，但從工作原理和總體結(jié)構(gòu)上則有很多共同之處。柴油機主要由主要固定件（機座、機架、氣缸和氣缸蓋等）、主要運動件（活塞、連桿組件、十字頭和曲軸等）、配氣機構(gòu)及換氣系統(tǒng)（進排氣閥、氣閥傳動機構(gòu)、凸輪軸及凸輪軸傳動機構(gòu)等）、燃油系統(tǒng)（噴油泵、噴油器和高壓油管等）、潤滑系統(tǒng)（氣缸注油系統(tǒng)和曲軸箱油系統(tǒng)等）、冷卻系統(tǒng)（泵、冷卻器和溫控器等）、起動和控制系統(tǒng)（氣動馬達、起動電機、氣缸啟動閥、壓縮空氣系統(tǒng)等）等。根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，船舶柴油機可分為十字頭柴油機和筒形柴油機。1.2.2船舶柴油機工作原理根據(jù)工作原理不同船舶柴油機可分為四沖程柴油機和二沖程柴油機按工作循環(huán)可分為四沖程柴油機和二沖程機兩類。柴油機的一個工作循環(huán)包括進氣、壓縮、燃燒、膨脹、排氣五個過程，四沖程柴油機是曲軸轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)，也就是活塞運動四個行程完成一個工作循環(huán)，而二沖程柴油機是曲軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，也就是活塞運動兩個行程完成一個工作循環(huán)。二沖程柴油機的工作與原理為：第一沖程-活塞從下止點向上止點運動。當(dāng)活塞處于下止點時，排氣閥和進氣孔已打開，掃氣室中的壓縮空氣便進入氣缸內(nèi)，并沖向排氣閥，這動產(chǎn)生清除廢氣的作用，同時也使氣缸內(nèi)充滿新空氣。當(dāng)活塞由下止點向上止點運動時，進氣孔首先由活塞關(guān)閉，然后排氣閥也關(guān)閉；空氣在氣缸內(nèi)受到壓縮。第二沖程-活塞從上止點向下止點運動?；钊兄辽现裹c前，噴油器將燃油噴入燃燒室中，壓縮空氣所產(chǎn)生的高溫，立刻點燃霧化的燃油，燃燒所產(chǎn)生的壓力，推動活塞下行，直到排氣閥再打開時為止。燃燒后的廢氣在內(nèi)外壓力差的作用下，自行從排氣閥排出。當(dāng)進氣孔被活塞打開后，氣缸內(nèi)又進行掃氣過程。四沖程柴油機的工作循環(huán)經(jīng)歷進氣、壓縮、做功和排氣四個沖程。柴油機在進氣沖程吸人的是純空氣，在壓縮沖程接近結(jié)束時，由噴油泵將高壓柴油通過噴油器以霧狀噴人氣缸，在短時間內(nèi)與壓縮后的高溫、高壓空氣混合，形成可燃混合氣?；旌蠚鉁囟却蟠蟪^柴油的自燃點，柴油噴人氣缸后，在很短的時間內(nèi)即自行著火燃燒，燃氣壓力急劇上升，溫度急劇升高，在高壓氣體推動下，活塞向下運動并帶動曲軸旋轉(zhuǎn)做功。廢氣則經(jīng)排氣門、排氣管等處排人大氣。四沖柴油機在一個工作循環(huán)中，只有一個沖程做功，其余三個沖程都是為做功沖程創(chuàng)造條件的輔助行程。因此，單缸發(fā)動機工作不平穩(wěn)，需要通過飛輪等保證其圓周運動。現(xiàn)代柴油機大多采用多缸結(jié)構(gòu)，在多缸發(fā)動機中，所有氣缸的做功行程并不同時進行，而盡可能有一個均勻的做功間隔。例如六缸發(fā)動機，在完成一個工作循環(huán)中，曲軸旋轉(zhuǎn)兩周即720度，曲軸轉(zhuǎn)角每隔120度就有一個氣缸做功。因而多缸發(fā)動機曲軸運轉(zhuǎn)均勻，工作平穩(wěn)，并可獲得足夠大的功率。1.2.3低速級中速機高速機的應(yīng)用根據(jù)轉(zhuǎn)速不同，船舶柴油機可分為低速柴油機（n≤300r/min）、中速柴油機（300＜n≤1,000r/min）和高速柴油機（n＞1,000r/min）。低速船用柴油機的特點是轉(zhuǎn)速低（低于300轉(zhuǎn)/分）、缸徑大、沖程長、輸出功率大，多用于1萬馬力以上的柴油機。低速柴油機結(jié)構(gòu)上一般采用直列氣缸、二沖程、多缸并聯(lián)、十字頭結(jié)構(gòu)，具有大氣缸，長行程，高壓縮等特點。低速機一般可直接驅(qū)動大直徑螺旋槳，能實現(xiàn)反轉(zhuǎn)，省去了齒輪減速箱等傳動要求，降低了成本，加之可以使用低質(zhì)燃料油，運營成本遠低于其它種類發(fā)動機。在大型商船上，低速柴油機裝量占絕對統(tǒng)治地位。目前幾乎世界上所有的大型商船都使用柴油機驅(qū)動。中速柴油機轉(zhuǎn)速在350-1,200轉(zhuǎn)/分之間，其體積較小，重量比輕，制動速度快。大功率中速機主要用于客運班輪、作業(yè)船、滾裝船等。近年來，中速機在開發(fā)大缸徑、提高整機功率方面做了大量工作，并在燃用劣質(zhì)燃油、降低油耗、提高零部件的可靠性、提高使用壽命及高增壓等方面取得顯著成效。1.3船舶柴油機發(fā)展趨勢國際海事組織（IMO）決定從2011年1月1日起實施IMOTierII排放法規(guī)。與IMOTieI相比，IMOTierII排放法規(guī)氮氧化合物（NOX）必須降低20%，IMOTierIII排放法規(guī)則規(guī)定降低80%。未來5～10年間，“京都議定書”及最近的’哥本哈根協(xié)議”也將生效，這些協(xié)議要求減少CO2的排放量。因此，未來船舶柴油機面臨著既要降低排放，又要降低耗油率的雙重挑戰(zhàn)。調(diào)節(jié)噴油規(guī)律是減少NOX排放主要手段之一。NOX排放量越低，對噴油量的控制精度要求越高。傳統(tǒng)柴油機使用的是機械控制系統(tǒng)，其響應(yīng)特性、控制精度等均不能滿足柴油機控制最優(yōu)化的要求；同時，傳統(tǒng)柴油機的設(shè)計指標是為額定工況優(yōu)化的，而船舶行駛機動過程中，要求的柴油機運行區(qū)域很廣，很多時候是偏離了額定工況的，此時柴油機的運行效率就會明顯下降；再次，傳統(tǒng)柴油機的燃料噴射系統(tǒng)是按照燃燒熱效率最高來設(shè)計的，對燃燒過程中排放的大氣污染物重視不夠，在越來越重視污染控制的今天，也是不能滿足要求的。隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，柴油機控制向機電一體化方向發(fā)展，從而邁出了柴油機發(fā)展史上第三次革命-電控發(fā)動機的步伐。由于電子技術(shù)的發(fā)展，柴油機運行信息的實時獲取能力有了極大的提高，而微型計算機的出現(xiàn)，使得信息處理的能力有了質(zhì)的飛躍。利用電子控制技術(shù)，柴油機可以將原來相當(dāng)一部分機械傳動的控制機構(gòu)改為由電磁閥及相應(yīng)的控制機構(gòu)取代，可以實現(xiàn)高精度的實時精確控制，從而能夠在廣泛的運行區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)對柴油機運行工況的最優(yōu)化控制，使得柴油機性能得到大幅度的提高。由于柴油機的工作主要依賴燃料噴射燃燒來實現(xiàn)，電控噴油系統(tǒng)也就順理成章的成為了電控柴油機的重點發(fā)展方向。第一代電控噴油系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的高壓油泵-噴油器的組合中，結(jié)合了高速電磁閥進行噴射控制，其實現(xiàn)較為簡單，但噴射壓力和噴油量調(diào)節(jié)范圍仍然受到了傳統(tǒng)油泵的工況限制，尚未達到最優(yōu)化控制的要求。為了進一步改進燃料噴射燃燒的控制效果，出現(xiàn)了第二代電控噴油系統(tǒng)-高壓共軌式電控噴油系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用了一個具有較大容量的高壓燃油蓄壓器（油軌）取代傳統(tǒng)的高壓油泵，另外設(shè)置專用的補油高壓泵向油軌供油。由于蓄壓器內(nèi)的燃油壓力遠大于常見傳統(tǒng)高壓油泵的最大噴射壓力，燃油噴射時的霧化程度更高，燃燒更完全，同時電磁閥可以在整個噴射過程中進行精確的噴射控制，無需顧慮傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)中燃油噴射壓力下降的問題（由于油軌容積遠大于單次最大噴油量，油軌內(nèi)壓力可視為基本上保持不變），不僅可以保證低工況時燃油的良好燃燒，改善低速時的轉(zhuǎn)矩，還可以降低廢氣中污染物質(zhì)的排放。由于循環(huán)供油量和噴油狀態(tài)之間的差異變化很小，柴油機的動力性能也得到了顯著的改善。目前，世界上主要的柴油機研發(fā)企業(yè)都已經(jīng)在新一代柴油機上普及了共軌式燃油噴射系統(tǒng)。隨著柴油機電控技術(shù)的進一步發(fā)展，未來具有更強控制能力和更好控制效果的“智能型”柴油機將會是發(fā)展的主要方向。當(dāng)前船舶柴油機發(fā)展的基本目標仍然是強化、低耗、可靠、低排放和大功率，也可以概括為：以節(jié)能為中心，充分兼顧到排放與可靠性的要求，全面提高柴油機性能。根據(jù)此發(fā)展目標，今后船舶柴油機的研究和發(fā)展趨勢仍然在下列幾個方面:提高經(jīng)濟性的研究、柴油機電子控制技術(shù)的研究、降低柴油機排放的研究進一步提高柴油機的強化程度和提高柴油機的單缸和單機功率、改進柴油機的結(jié)構(gòu)和提高可靠性與耐久性的研究以及代用燃料的研究[1]。本章小結(jié)：本章主要介紹了船舶柴油機的發(fā)展，分析了船舶柴油機的工作原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。二、船舶主動力柴油機運行分析2.1柴油機特性船舶柴油機的特性反映出柴油機的動力性，經(jīng)濟性，和使用性能，它是柴油機的固有特性。由于在實際設(shè)計和使用過程中柴油機的應(yīng)用場合和其工作條件的不同，它的性能指標和工作參數(shù)存在很大的差役。對柴油機特性的分析研究對合理使用柴油機特別是降低柴油機工作成本又很大的意義。2.1.1速度特性柴油機平均有效壓力pe保持不變，有效功率Pe隨船舶柴油機的轉(zhuǎn)速n改變而改變，稱該特性為速度特性。圖2.1柴油機速度特性曲線2.1.2負荷特性柴油機的運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速n保持恒定，通過改變船舶柴油機的平均有效壓力pe來改變有效功率pe，稱該特性為負荷特性。圖2.2柴油機負荷特性曲線2.1.3推進特性船舶柴油機按照螺旋槳的特性正常工作時，各性能指標和工作參數(shù)隨轉(zhuǎn)速(或負荷)變化的規(guī)律，稱為柴油機的推進特性。柴油機的特性曲線是船舶設(shè)計人員選用柴油機的重要依據(jù)。柴油機有諸多特性曲線，其中對于船舶設(shè)計最為重要的是功率—轉(zhuǎn)速特性（P=f(n)）及燃油消耗率—轉(zhuǎn)速、負荷特性（g=f(n,p)）。2.2船用柴油機工況曲線柴油機作為驅(qū)動機械結(jié)構(gòu)運轉(zhuǎn)的動力，其功率和轉(zhuǎn)速是按照其帶動的工作機械所需的功率和轉(zhuǎn)速而變化的。在目前柴油機船舶上，柴油機主要作為推進主機、發(fā)電機原動機和應(yīng)急發(fā)動機（應(yīng)急發(fā)電機、空壓機和消防泵的原動機）。根據(jù)目前柴油機在大型船舶上應(yīng)用的不同條件，概括起來有三類工況：發(fā)電機工況、螺旋槳工況和其他工況。本文主要針對柴油機作為推進主機是的螺旋槳工況進行分析[2]。圖2.3船用柴油機工況曲線曲線1：.發(fā)電機工況曲線2：螺旋槳工況曲線3：其他工況2.3船用柴油機選型區(qū)域每種型號的船舶柴油機都有其自己的選型區(qū)域（layoutdiagram），區(qū)域內(nèi)任何一工況點都能被選定為約定最大持續(xù)功率（CMCR或SMCR）。約定最大功率是指船東和廠商商定的船舶實際運行過程中使用的最大功率。再確定完最大持續(xù)功率后，柴油機的運行范圍即可確定。目前世界上最大的兩家船舶柴油機供應(yīng)商MAN和瓦錫蘭公司都會提供他們設(shè)計生產(chǎn)的柴油機的選型區(qū)域。2.3.1MAN船舶柴油機選型圖該主機適用選型區(qū)域按照功率與轉(zhuǎn)速的組合進行定義：L1-L2-L3與L4，其中L1表示額定MCR。選型區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)速與功率的任一組合均能用于選擇選定最大持續(xù)功率(SMCR)點。（L1-L2為100%nb等轉(zhuǎn)速線，L3-L4為75%nb等轉(zhuǎn)速線，L1-L3為100%Pb平均有效壓力線，L2-L4為80%Pb平均有效壓力線。）圖2.4MAN船舶柴油機選型圖2.3.2瓦錫蘭船舶柴油機選型圖該主機適用選型區(qū)域按照功率與轉(zhuǎn)速的組合進行定義：R1，R2，R3，與R4。其中R1表示為船舶柴油機最大持續(xù)功率（MCR即標定功率）。選型區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)速與功率的任一組合均能用于選擇選定最大持續(xù)功率(SMCR)點。（R2為100%標定轉(zhuǎn)速和55%標定功率的交點，R3為72%標定轉(zhuǎn)速和100%標定功率的交點，R4為72%標定轉(zhuǎn)速和55%標定功率的交點。）圖2.5瓦錫蘭船舶柴油機選型圖2.4螺旋槳推進特性2.4.1推進特性船舶推進系統(tǒng)中，船體、主機、螺旋槳三者處在同一推進系統(tǒng)中，組成一個有機統(tǒng)一的整體。當(dāng)要求船舶在某一工況下航行時，決定了機、槳的運轉(zhuǎn)點。當(dāng)柴油機作為船舶主機帶動螺旋槳工作時，二者總是必須要保持能量平衡。在穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的條件下，如果不計如傳動帶來的損失，主機發(fā)出的功率Ｐe和轉(zhuǎn)矩Ｍe等于螺旋槳的吸收功率Pp和轉(zhuǎn)矩Mp。因為螺旋槳所需的功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，船舶主動力裝置帶動螺旋槳工作時就必須滿足螺旋槳運行中的功率要求。如前所述，不計傳動損失螺旋槳的吸收功率就等于主機功率。這樣，主機功率Pe與轉(zhuǎn)速也是三次方關(guān)系，Ｐe=Pp＝Ｃnp3（kW)。根據(jù)螺旋槳理論，槳的推力FP和轉(zhuǎn)矩MP符合下列公式:Fp=KFρnp2D4Mp=Kmρnp2D5式中：ρ——水的密度，kg/m３D——螺旋槳直徑，m；np——螺旋槳轉(zhuǎn)速，r/min；KF——推力系數(shù)；Km——轉(zhuǎn)矩系數(shù)。KF、Km均為螺旋槳進程比λp的函數(shù)。它們間的變化關(guān)系由實驗測得,如圖所示：圖2.6螺旋水動力槳特性曲線2.4.2螺旋槳特性曲線進程比λp是指螺旋槳每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)實際產(chǎn)生的位移與螺旋槳直徑D之比，即：λp＝vp／（npD）＝hp／D式中：hp——螺旋槳每一轉(zhuǎn)的進程；v——船速。λp是螺旋槳水動力性能的一個重要參數(shù)。對一定的螺旋槳，λp取決于船舶的航行狀態(tài)，即取決于船舶的航行工況。當(dāng)船舶在某一工況下穩(wěn)定航行時，螺旋槳就有一個固定的λp值，KF和Km相應(yīng)有一對應(yīng)值。從圖9-4中可看到，λp減小時，KF和Km增大，可視為Fp和Ｍp都增加。當(dāng)λp=0時，KF和Km達最大值。此時當(dāng)np一定時Fp和Mp達到最大值，這相當(dāng)于系泊試驗或船舶起航的情況(即vp＝0)。隨著λp的增大，KF和Km遞減，F(xiàn)p和Ｍp隨之減小，這相當(dāng)于船舶阻力降低的情況。在λp＞1.0后，Kp和Ｋm先后為零，這相當(dāng)于槳推力和零轉(zhuǎn)矩情況。對一定的螺旋槳，直徑是常數(shù)，海水的密度變化很小，也可以認為是常數(shù)。在特定的某一航行條件下(裝載、氣候、海面狀況等條件不變)的各種轉(zhuǎn)速下航行時，vp/np基本不變，λp、KF、Km皆可視為常數(shù)。這樣，推力和轉(zhuǎn)矩公式可寫成：Fp=C1np2Mp=C2np2即螺旋槳的推力和轉(zhuǎn)矩與其轉(zhuǎn)速的平方成正比。螺旋槳所需功率Pp可由Pp=Mpn/9550來確定。可得出螺旋槳功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系式Pp＝Cnp3上式反映出螺旋槳運轉(zhuǎn)特性，即螺旋槳的吸收功率Pp與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。將Ｍp=C2np2和Pp＝Cnp3繪成Mp－np和Pp-np的關(guān)系曲線即為螺旋槳特性曲線。圖2.7螺旋槳特性曲線2.4.3不同進程比時的螺旋槳特性曲線實際上，船舶的工況常常是變化的，在各個不同的航行條件下對應(yīng)不同λp值。當(dāng)λp值不同時，同一轉(zhuǎn)速下螺旋槳的轉(zhuǎn)矩和吸收功率也相應(yīng)有不同的值。圖示出在各種不同航行條件下螺旋槳功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線。在圖中可看出隨著航行阻力的增加(λp減小)，螺旋槳特性線變陡。圖2.7不同進程比時螺旋槳特性曲線2.5航行工況（船舶阻力）對機槳配合點的影響。船舶阻力變化引起螺旋槳的工作狀況變化以螺旋槳的進程比λp來表示。在船舶航行時，當(dāng)船舶阻力增大(重載、污底、逆風(fēng)、頂流、淺水窄航道航行等)或運動狀態(tài)改變(系泊、起航、轉(zhuǎn)彎、倒航等)時，會使λp減小，螺旋槳的特性線變陡，如圖2.9所示。圖中λpⅠ＜λpⅡ＜λpⅢ。當(dāng)機槳配合時，槳特性線Ⅱ與柴油機速度特性線2相交于a點。若阻力增大時λp減小，槳特性線由Ⅱ變?yōu)棰?，與速度特性線交于b點，柴油機轉(zhuǎn)速、功率下降。當(dāng)船舶阻力減小時λp變大，螺旋槳特性線變得平坦(曲線)Ⅲ。此時如果柴油機仍按原速度特性工作時，則工作點變到d點，柴油機的功率、轉(zhuǎn)速均大于原功率和轉(zhuǎn)速。如果a點是正確的機槳配合工作點，則b點時柴油機的功率未得到充分發(fā)揮。假如Ⅰ線太陡(外界阻力太大)，還會使柴油機工作在大轉(zhuǎn)矩、低轉(zhuǎn)速工況下，其熱負荷較高，對柴油機的可靠性影響很大；d點時柴油機的轉(zhuǎn)速太高，會使得柴油機的機械效率下降和機械負荷過大(由運動部件慣性力增加引起)。為了使柴油機轉(zhuǎn)速不致太高，則要減少循環(huán)供油量，使其工作在c點。此時柴油機工作在部分負荷速度特性下，柴油機不能發(fā)出其全部功率[5]。圖2.8柴油機與螺旋槳的配合圖2.9不同配槳時機槳配合曲線2.6船舶主動力柴油機運行區(qū)域分析2.6.1船舶柴油機的運行區(qū)域圖2.10瓦錫蘭柴油機允許運行區(qū)域圖2.11MAN柴油機允許運行區(qū)域圖2.10和圖2.11分別為SulzerRTA系列船用柴油機的允許運行區(qū)域圖和MANB&WMC系列船用柴油機的允許運行區(qū)域圖，由圖可以看出，這兩種系列的船用柴油機對于允許運行區(qū)域的規(guī)定是類似的。下面分述如下：對于SulzerRTA系列船用柴油機（圖2.10），當(dāng)船舶柴油機所需的約定最大持續(xù)功率點1確定后，其運行區(qū)域便由下列輪廓線限制，線①是一條過CMCR點的等平均有效壓力線，即等扭矩限制線，沿該線向下，主機功率和轉(zhuǎn)速都從100%下降至95%；線③是轉(zhuǎn)速限制線，數(shù)值為104%NCMCR。對于降轉(zhuǎn)速運行的柴油機（NCMCR≤0.98NMCR），如果不超過扭振極限，該限制線可擴展到線④，即106%NCMCR；線⑤由95％功率，95％轉(zhuǎn)速（2點）和45％功率，70％轉(zhuǎn)速點連接而成，其方程式為：P2/P1=（N2/N1）2.45。當(dāng)運行點向線⑤趨近時，會導(dǎo)致柴油機進氣量不足，導(dǎo)致排溫升高，實際上這相當(dāng)于一條等排溫限制線；線②為標定螺旋槳特性線。由線①、③和⑤形成的區(qū)域代表了柴油機的工作范圍。由標定螺旋槳特性線②、100%負荷限制線和轉(zhuǎn)速限制線③限定的區(qū)域被推薦作為主機的持續(xù)工作區(qū)。而標定螺旋槳特性線②、線⑤和線①之間的區(qū)域應(yīng)該是功率儲備區(qū)域，用于船舶的加速、淺水區(qū)航行和常規(guī)的機動航行，這一區(qū)域不是主機理想的持續(xù)工作區(qū)。線①以上的區(qū)域為超負荷區(qū)。試航期間，在造機廠的授權(quán)代表在場時，允許主機在此區(qū)域運行一小時。對于MANB&WMC型柴油機的負荷圖，它表示柴油機與螺旋槳的配合情況及柴油機的持續(xù)運轉(zhuǎn)范圍。該圖采用對數(shù)坐標，縱坐標為功率的百分數(shù)，橫坐標為轉(zhuǎn)速的百分數(shù)。圖中M點為約定最大持續(xù)運轉(zhuǎn)功率點(約定MCR)。A點為基準工況點，通常A=M。O點為優(yōu)化工作點，發(fā)動機增壓器的匹配，發(fā)動機的定時和壓縮比都是在此點優(yōu)化調(diào)整的，其功率約為M點的85%~100%。線①是通過優(yōu)化點O的螺旋槳特性線，線②是船舶在污底情況下的重負荷運行線，一般來說，兩條線是重合的。線③為持續(xù)運轉(zhuǎn)的最高轉(zhuǎn)速，為標定轉(zhuǎn)速的105%。線④為等過量空氣系數(shù)限制線(在此限制下可提供足夠的空氣用于燃燒并對轉(zhuǎn)矩和速度的最大值聯(lián)合限制)。線⑤為平均有效壓力限制線，線⑥是船舶在船體表面光滑清潔時的輕負荷特性線，線⑦為持續(xù)運轉(zhuǎn)的最大功率，線⑧為超負荷限制特性線。在線④、⑤、⑦與虛線⑧之間為超負荷工作區(qū)，每12h允許工作1h。在圖中線④、⑤、⑦、③范圍之內(nèi)為柴油機的允許運行區(qū)域（即持續(xù)運轉(zhuǎn)區(qū)）。線⑥為船體光滑清潔時的螺旋槳特性曲線，螺旋槳的設(shè)計點(PD)就通過該線。在經(jīng)過一段時間的使用之后，船體和螺旋槳可能臟污，導(dǎo)致推進特性線左移，螺旋槳在重負荷線②運行。為了維持船的航速，就需要為螺旋槳提供更大的功率，兩者之差就是船體工作儲備，此時的工作點為柴油機的持續(xù)營運功率點，見圖７-10(b)中SP點，柴油機的優(yōu)化工作點即以此為基礎(chǔ)確定的。在良好天氣時，螺旋槳的加重程度將說明是否需要清潔船體和拋光螺旋槳。線①和④之間的區(qū)域可用于淺水、惡劣天氣和加速工況，這樣就保證了柴油機在任何情況下都能良好工作。2.6.2實船數(shù)據(jù)分析為了更好的分析研究船舶主機的經(jīng)濟性，針對實際船舶營運制定相應(yīng)最經(jīng)濟的航行以及維護保養(yǎng)計劃，我們選取實際船舶在營運中的記錄數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計學(xué)和船舶柴油機的特性進行分析。對實船數(shù)據(jù)（大連遠洋運輸公司“遠珍湖”輪）進行整理，數(shù)據(jù)如以下表格所示：表1.1船舶數(shù)據(jù)日期F.ORACKSHIP'SPENG.SPMER.P.MM.E.EXHAUSTTEMPERATUREAVRSLIPF.OCONS11-298514.614.365.7319-1.78%63.6911-307413.612.758.2331-7.03%49.5812-016211.511.251.5331-2.28%33.6412-027313.612.758.4330-6.67%49.7312-036512.911.452.1327-13.41%34.9212-068014.214.063.9321-1.78%59.8712-077614.713.561.8329-8.95%58.6512-087713.113.662.13313.38%58.3212-098012.413.863.233110.13%62.1312-10811513.963.7331-7.86%61.2512-117213.112.858.6334-2.39%52.9312-12731312.958.9325-1.09%50.3112-137212.612.758.13300.67%48.8512-147112.612.456.6327-1.96%43.0912-157112.112.456.73272.25%41.8912-248512.714.566.232412.13%66.4412-258713.214.767.332110.16%69.2712-268913.615.068.53219.06%72.9312-278613.314.867.63249.88%67.8712-288612.914.667.132711.94%69.8612-298512.714.465.832711.60%66.1712-31801113.762.732519.64%53.7101-018311.314.164.832920.13%63.9301-027711.713.36133012.15%54.3201-037611.713.461.332912.58%56.8701-04638.510.749.231520.87%34.8501-058411.113.461.232516.93%57.3401-06871214.46632816.72%66.3801-078711.514.164.632718.46%65.32續(xù)表：日期F.ORACKSHIP'SPENG.SPMER.P.MM.E.EXHAUSTTEMPERATUREAVRSLIPF.OCONS01-088511.214.064.232520.09%64.2801-098812.314.767.232716.16%68.8201-109310.714.66732826.85%73.5301-119111.314.566.532822.17%72.7301-129614.515.5713256.46%83.3501-139212.215.068.831918.78%78.8201-148612.314.566.531115.28%67.9301-19701212.657.83074.91%39.94將這些數(shù)據(jù)進行分析整理，做出數(shù)據(jù)表格。由所給的原始數(shù)據(jù)我們可以得知，此船起航經(jīng)過馬六甲海峽到達阿聯(lián)酋，然后裝載原油，駛往營口鲅魚圈。根據(jù)所給的表中數(shù)據(jù)，選取航次行程明確的數(shù)據(jù)進行分析整理，做出相應(yīng)的數(shù)據(jù)曲線。對數(shù)據(jù)進行整理，我們將其分為三段，即過馬六甲至阿聯(lián)酋航段、阿聯(lián)酋至馬六甲海峽航段和馬六甲至營口鲅魚圈航段。對這三個航段的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理，繪制出散點圖，計算出回歸趨勢曲線。即如下圖所示：馬六甲至阿聯(lián)酋航段：圖2.12MER.P.M-SHIP'SP圖2.13MER.P.M-F.OCONS圖2.14SHIP’SP–F.OCONS

阿聯(lián)酋至馬六甲航段：圖2.15MER.P.M-SHIP'SP圖2.16MER.P.M-F.OCONS

圖2.17SHIP’SP–F.OCONS馬六甲至營口鲅魚圈（大風(fēng)浪天航行）：圖2.18MER.P.M-SHIP'SP

圖2.19MER.P.M-F.OCONS圖2.20SHIP’SP–F.OCONS從馬六甲至阿聯(lián)酋航段曲線中，即圖2.12、圖2.13和圖2.14，船速，油耗，主機轉(zhuǎn)速之間都成近似的增長關(guān)系（轉(zhuǎn)速船速曲線近似直線關(guān)系：y=0.2262x-0.3871R2=0.3833，轉(zhuǎn)速油耗曲線近似直線關(guān)系：y=2.671x-107.12R2=0.9476）。大部分的數(shù)據(jù)點都在回歸趨勢曲線附近，個別點可能由于實時海況條件不同偏離曲線較大。自曲線中我們可以看出，隨著主機轉(zhuǎn)速提高，油耗和船速也在不斷的增加。大部分油輪都是單程運載原油運行，去程大都為壓載水壓載保證航行狀態(tài)，因此，在這個航段內(nèi)航行時，船舶主機可以根據(jù)船舶營運安排的需要選擇合適的工作工況點，在航期安排較寬松的情況下主機運行工況點應(yīng)該選擇主機運行效率最高時的工況點。從阿聯(lián)酋至馬六甲航段中，即圖2.15、圖2.16和圖2.17，燃油消耗隨主機轉(zhuǎn)速的提高而增加，而且變化較大。在圖2.15中我們可以看出，船速隨主機轉(zhuǎn)速的增加出現(xiàn)小幅的變化。在主機轉(zhuǎn)速在60-63r/min時，船速隨著主機轉(zhuǎn)速增加出現(xiàn)小幅的降低。在63-69r/min時船速隨著轉(zhuǎn)速的增加而增加（曲線方程：y=-0.0261x3+5.1371x2-336.89x+7362.1R2=0.9477）。由于船速隨主機轉(zhuǎn)速變化非常小，因此，在阿聯(lián)酋到馬六甲的航段內(nèi)，主機工作狀態(tài)點可以定位為轉(zhuǎn)速61r/min，此時船舶可以維持正常的運營航速，而且此時主機油耗較低，主機轉(zhuǎn)速較低，推進效率較高。經(jīng)過馬六甲海峽到營口鲅魚圈區(qū)間航段內(nèi)，即圖2.18、圖2.19和圖2.20，船速、主機轉(zhuǎn)速和油耗也成近似的增長關(guān)系（轉(zhuǎn)速船速曲線：y=0.494x-21.285R2=0.6942，轉(zhuǎn)速油耗曲線：y=-0.0247x3+5.0037x2-334.48x+7456.5R2=0.9002），但是相對的線性系數(shù)則增大（轉(zhuǎn)速油耗近似線性關(guān)系方程：y=2.8294x-117.25R2=0.8995轉(zhuǎn)速船速曲線：y=0.494x-21.285R2=0.6942）。從中午報告原始記錄匯報的數(shù)據(jù)中，我們可以得知在這段航行區(qū)間內(nèi)是大風(fēng)浪航行狀態(tài)。由于在航行區(qū)間內(nèi)海況惡劣，處于大風(fēng)浪狀態(tài)，所以在運載相同貨油的狀態(tài)下，由于外界阻力增大，船舶主機的轉(zhuǎn)速和船舶的航速會降低，如果只為了保證船速，則主機的轉(zhuǎn)速會相應(yīng)的提高，導(dǎo)致船舶油耗相對正常運行時刻會出現(xiàn)較大的上升，同時船舶主動力柴油機運行功率也會上升。大風(fēng)浪天海況惡劣，為了保證運輸船舶的安全和船舶營運航期的安排，因此主機應(yīng)當(dāng)避免長時間處于大負荷狀態(tài)，合理控制油門，適當(dāng)降低主機轉(zhuǎn)速和船速，同時加強對主機運行的監(jiān)控，保障主機的運行狀態(tài)。因此如果在此航段內(nèi)大風(fēng)浪天航行時，主機轉(zhuǎn)速可以設(shè)為64r/min或略低。當(dāng)船舶在航線上正常運行時，外界的風(fēng)浪天氣、洋流等會使螺旋槳的滑失比發(fā)生變化，對船舶的正常運行造成一定個的影響。因此曲線圖上部分點會偏離回歸曲線較遠。同時，船舶在海上運行一段時間后，船體和螺旋槳表面必然會出現(xiàn)臟污的情況。因此根據(jù)船舶主動力柴油機運行區(qū)域圖，推進特性必然會向左移，螺旋槳必然會在重載線上運行，必然會導(dǎo)致同一條航線上同一季節(jié)相同載貨不同時間內(nèi)主機運行狀態(tài)會出現(xiàn)一定的偏差，因此加強船體和螺旋槳的維護對于主機運行狀態(tài)的維護是比較重要的。由于選取的數(shù)據(jù)數(shù)量有限，所以曲線的計算和分析中可能會存在一定的誤差。為了減小分析中存在的誤差和錯誤，在分析這條航線的主機運行工況時，我們應(yīng)當(dāng)收集這條船舶在此航線多年的運行數(shù)據(jù)，分季節(jié)分航段的進行整理分析。在采集數(shù)據(jù)時，可以適當(dāng)提高數(shù)據(jù)采集的頻率、種類和數(shù)量，以求更真實的反映船舶的實時運行狀態(tài)。采集主機數(shù)據(jù)的過程中，我們也可以結(jié)合衛(wèi)星定位技術(shù)，采集船舶實時的運行航線，結(jié)合相應(yīng)海域的水文資料以及船舶的實時數(shù)據(jù)，分析主機的運行狀態(tài)，更好的制定出主機運行的操作和維護方案。本章小結(jié)本章主要分析船舶主動力柴油機的特性和特性曲線以及通過分析實船數(shù)據(jù)提出當(dāng)前船舶柴油機最佳運行點。通過分析處理數(shù)據(jù)，分航段對船舶實際數(shù)據(jù)進行分析，找出每個航段船舶主機的最佳運行點。

三、船舶主動力裝置工況維護保障的措施船舶動力裝置運行使用成本在船舶運營成本占較大比重，因此控制船舶主動力裝置的經(jīng)濟性對于控制船舶運營成本，提高船舶營運收益具有很大的意義。通過對船舶主機運行狀況的實際分析，降低船舶主動力裝置的運行成本應(yīng)當(dāng)通過：優(yōu)化船速和操船步驟、及時檢查維護船體和螺旋槳、加強船舶燃潤油管理以及主機運行狀態(tài)的監(jiān)控和優(yōu)化。3.1船速優(yōu)化1.1船速優(yōu)化應(yīng)考慮的因素包括：船舶的營運方式、租船合同、燃油價格、貨物運價、船期、水文氣象條件、該航次航線及航路對船速的要求和限制、船舶狀況、船舶裝載狀態(tài)、燃油質(zhì)量、船舶實際營運中的優(yōu)化、船舶機器設(shè)備等等。1.2船舶應(yīng)考慮上述因素，選擇使用下列航速：1）服務(wù)航速。指不考慮氣象因素（有利或不利的）影響，在主機額定功率85%左右RPM某個數(shù)值下的船速。2）最經(jīng)濟航速。指保證船舶持續(xù)工作的最低航速3）超慢速航行。指速度低于最經(jīng)濟航速，需要額外的鍋爐和主機輔助風(fēng)機運行。4）定時到達調(diào)整速度。指調(diào)整主機轉(zhuǎn)數(shù)到接近最經(jīng)濟的速度，以便在指定的時間之前到達或正點到達。1.3航速優(yōu)化是直接有效的節(jié)能措施。最佳航速并不是指最小航速，應(yīng)參照主機制造商的功率/燃油消耗曲線和船舶螺旋槳曲線。1.4低速航行可能的負面后果包括增加的震動和積炭，這些應(yīng)予以考慮。但運價太低時，在保證船舶安全的前提下，降低船速，減少燃油消耗，對公司的效益會有一定的幫助。1.5船舶應(yīng)根據(jù)航線航程和受載期確定最佳的航速，以使消耗的燃油等資源盡可能達到最低。輪機長提供必要的數(shù)據(jù)支持，據(jù)此確定最佳的航速時需要考慮的因素如下：1）主機轉(zhuǎn)速盡量靠近單位海里最低燃油耗率，使用最經(jīng)濟航速，但不應(yīng)該超出必要的限度（通常情況下主機功率在70%-90%MCR范圍內(nèi)，極端降速情況下主機功率在50%-60%MCR范圍），并且連續(xù)運行在減速狀態(tài)2天以上，需要加速到額定的90％狀態(tài)下運行2小時，以保證主機狀態(tài)正常。針對機械和熱效率而言，船舶的經(jīng)濟航速是在主機額定功率的85%左右；但因船型不一，裝載狀況不同而變化。常用主機功率與轉(zhuǎn)速關(guān)系的海軍公式計算，即不同功率與額定功率之比等于不同轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速之比的立方：即不同功率與額定功率之比等于不同轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速之比的立方：Ni/N額=(ni/n額)3[6]。2）航行時間的變化導(dǎo)致燃油消耗的變化。3）沿途海況等外部因素的影響。4）船舶航速與耗油在租船合同或航次指示中有相應(yīng)規(guī)定。應(yīng)確保船舶能夠按照租船合同指明的速度行駛，并保持主機燃油消耗在許可或規(guī)定范圍內(nèi)達到優(yōu)化航速的目的。1.6船舶進港、抵達錨地的主機操縱，應(yīng)適時早停車，充分利用船舶慣性沖程（特別是大型油輪慣性沖程很大）減少用車降低耗油。盡可能避免快車抵錨地高速倒車“急剎”的操作方法。離泊位開航應(yīng)監(jiān)視引航員的不當(dāng)用車。通常船舶出港航行到海上定速時，主機轉(zhuǎn)數(shù)的增加應(yīng)根據(jù)對應(yīng)的轉(zhuǎn)數(shù)/航速表進行，即達到現(xiàn)有轉(zhuǎn)數(shù)的航速時再增加到更高一級轉(zhuǎn)數(shù)檔，這樣既節(jié)油又能起到保護主機的作用[7]。1.7離開港口或河口時航速的逐漸增加并將發(fā)動機載荷保持在一定限制范圍內(nèi)有助于減少燃料消耗。3.2螺旋槳和船體檢查2.1船體和螺旋槳的海洋附著物生長會增加船舶阻力。定期的船體清洗可以減少阻力，減少燃料消耗總量。2.2船舶應(yīng)對船體涂層及油漆進行監(jiān)控并適當(dāng)調(diào)整ICCP裝置，以減少海生物附著進而減少船體阻力。2.3船舶因較長在海上停泊或錨泊，水下船體容易附著海生物。船舶應(yīng)在條件適宜時進行水下船體清潔。2.4船舶應(yīng)做好船體和螺旋槳的維護和保養(yǎng)工作，根據(jù)實際情況對船體狀況進行水中檢查和清潔，以保證螺旋槳的清潔和拋光。發(fā)現(xiàn)船體污底現(xiàn)象并嚴重影響船舶航速、或發(fā)現(xiàn)螺旋槳纏上魚網(wǎng)時，應(yīng)及時對船體進行清污或清除螺旋槳絞纏物。3.3船舶燃潤油管理3.1船舶應(yīng)裝載最經(jīng)濟的燃油量。購買的所有燃油都應(yīng)符合公認的相關(guān)的國際認可標準。3.2燃油質(zhì)量的影響。由于劣質(zhì)燃油熱值低，要達到同樣的轉(zhuǎn)速，需要耗用更多的燃油。因此，可能時租船合同中應(yīng)增加燃油熱值的要求，燃油訂購應(yīng)考慮燃油的發(fā)熱值[8]。3.3船舶應(yīng)避免不同加裝時間或地點加裝油品的混合，以免混合后發(fā)生不相溶而使油品質(zhì)量發(fā)生變化，導(dǎo)致船舶無法正常使用的情況發(fā)生。3.4輪機部應(yīng)當(dāng)根據(jù)船舶的航次計劃及船舶燃油實際存量并結(jié)合船舶的航線特點，合理申請燃油的添加量。按制定科學(xué)嚴謹?shù)募友b計劃及相關(guān)的檢查內(nèi)容，確保安全作業(yè)，負責(zé)接收計量的準確性。3.5船舶應(yīng)科學(xué)地存儲及使用燃油，燃油的使用應(yīng)當(dāng)在取得油樣化驗報告并合格后使用，燃油的在船存儲時間盡量不要超過一年。燃油消耗應(yīng)秉承先進先用原則。燃油存放時間越長，燃油中固體物質(zhì)更可能沉降出來，船舶也更可能面臨過濾器堵塞和其他潛在的可靠性等問題。無法繼續(xù)使用的燃油需要盡快停用并與航運部燃油管理員協(xié)調(diào)后續(xù)處理辦法。3.4主機運行狀態(tài)的監(jiān)控和優(yōu)化4.1機器最優(yōu)化程序由兩部分組成：視覺檢查和機器績效監(jiān)控(示功器)。機器績效監(jiān)控允輪機員調(diào)整“可變噴油定時”(VIT)以優(yōu)化氣缸壓力。這兩個程序確保機器最佳性能的優(yōu)化。4.2影響主機能耗的因素，除天氣、海況、污底、裝載狀態(tài)外，還包括：1）主機燃油供給系統(tǒng)工況：主高壓油泵狀態(tài)、主機噴油器狀態(tài)、出油閥狀態(tài)。2）主機掃氣、換氣系統(tǒng)工況：排氣閥狀態(tài)、透平效率、空冷器效果、廢氣鍋爐通暢狀態(tài)。3）主機燃燒室空間幾何尺寸、密閉狀態(tài)：缸套內(nèi)徑尺寸、氣缸蓋內(nèi)部尺寸、活塞頭尺寸及天地間隙、活塞環(huán)狀態(tài)。4）定時控制系統(tǒng)：噴油定時系統(tǒng)狀態(tài)、排氣閥定時系統(tǒng)狀態(tài)、VIT系統(tǒng)狀態(tài)。5）主機轉(zhuǎn)速運行區(qū)間。4.3輪機部應(yīng)充分考慮到以上提到的影響主機油耗的因素，測量和監(jiān)測整體的燃油消耗，并精確記錄。研究燃油耗量的變化趨勢，保證設(shè)備處于最佳運行工況[9]。4.4主機油耗的監(jiān)控。輪機部應(yīng)根據(jù)裝載狀況，通過功率測算，整理出滿載和壓載航行狀態(tài)下的主機在各個轉(zhuǎn)速下的燃油消耗率,噸/天（或g/Kwh），并確定出主機實際最低油耗率,噸/天（或g/Kwh）以及相對應(yīng)的主機轉(zhuǎn)速。操作程序應(yīng)包括：1）對主機狀況進行評估，保證主機及其附屬設(shè)備處于最佳工況下進行測算，使測出的數(shù)據(jù)具有真實性及可參考性。2）對船體、螺旋槳的狀態(tài)進行評估，保證處于良好狀態(tài)，使測算出的數(shù)據(jù)具有可參考性。3）測算時應(yīng)考慮到環(huán)境因素包括風(fēng)速﹑風(fēng)向、海流、水深及船舶吃水差，與主機相關(guān)的內(nèi)在因素包括燃油的品質(zhì)及相關(guān)的運行參數(shù)。4）測算時應(yīng)選擇良好的海況下，寬闊、深水海域進行，最后折算到靜水條件下的經(jīng)驗數(shù)值。5）測量儀器應(yīng)認真檢查調(diào)整，確保儀器工作在良好狀態(tài)。測量時按操作規(guī)程規(guī)范操作，保所得數(shù)據(jù)的準確性及精確性。4.5船舶測取的機器工況報告應(yīng)及時報送安技部船技部，以便機務(wù)監(jiān)督員能了解船舶設(shè)備的工作情況，并根據(jù)報告的內(nèi)容提出指導(dǎo)意見。4.6日常使用維護船舶主機是應(yīng)當(dāng)量化主機的技術(shù)指標，嚴格遵守說明書的規(guī)定及船技部技術(shù)通報的要求，監(jiān)視主機各運行參數(shù)，確保各溫度，壓力，油位等在說明書要求范圍內(nèi)。按照檢修周期進行常規(guī)保養(yǎng)。保證高壓油泵，出油閥，高壓油管，噴油器，排氣閥等工作狀態(tài)良好，確保主機油頭試驗臺正常；主機爆炸壓力表正常；主機示功器正常；主機拐檔表正常；主機缸套內(nèi)徑千分尺正常，保證主機的正常運行狀態(tài)。本章小結(jié)本章主要提出保證船舶主動力柴油機在正常工況下工作的一些日常操作和維護措施，通過這些措施的實施和執(zhí)行可以控制船舶主動力柴油機的運行狀態(tài)。結(jié)論船舶主柴油機實船工況分析研究對于控制船舶運輸成本有著重大意義。保證最佳的船舶主動力柴油機經(jīng)濟性需要船舶在最佳經(jīng)濟航速和主機處于最佳轉(zhuǎn)速，同時也要加強對船舶的保養(yǎng)和維護，保障船舶的最佳狀態(tài)即讓船舶主柴油機處于最佳工況。

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致謝此篇論文是在陳海泉老師的悉心指導(dǎo)下完成的，無論是數(shù)據(jù)分析還是論文撰寫都得到了陳老師莫大的支持。正是陳老師豐富的知識與一絲不茍的工作態(tài)度幫助我最終完成了此篇論文。通過這此數(shù)據(jù)分析和論文撰寫，我不僅得到了知識的擴充，更是從老師身上學(xué)習(xí)到了嚴謹?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)。在此向?qū)煴磉_崇高的敬意和衷心的感謝！在論文撰寫的過程中，身邊的同學(xué)給了自己很大的指導(dǎo)和幫助，在此向他們表示由衷的感謝和祝福！目錄第一章總論 11.1項目背景 11.1.1項目名稱及承辦單位 11.1.2承辦單位 11.1.3項目建設(shè)地點 11.1.4可行性研究報告編制單位 11.2報告編制依據(jù)和研究范圍 11.2.1報告編制依據(jù) 11.2.2研究范圍 21.3承辦單位概況 21.4項目提出背景及必要性 31.4.1項目提出的背景 31.4.2項目建設(shè)的必要性 41.5項目概況 51.5.1建設(shè)地點 51.5.2建設(shè)規(guī)模與產(chǎn)品方案 51.5.3項目投資與效益概況 51.6主要技術(shù)經(jīng)濟指標 6第二章市場分析及預(yù)測 82.1綠色農(nóng)產(chǎn)品市場分析及預(yù)測 82.1.1生產(chǎn)現(xiàn)狀 82.1.2市場前景分析 92.2花卉市場分析及預(yù)測 112.2.1產(chǎn)品市場現(xiàn)狀 112.2.2市場需求預(yù)測 122.2.3產(chǎn)品目標市場分析 132.3中藥材產(chǎn)品市場分析及預(yù)測 132.3.1產(chǎn)品簡介 132.3.2產(chǎn)品分布現(xiàn)狀分析 152.3.3市場供求狀況分析 162.3.4市場需求預(yù)測 17第三章建設(shè)規(guī)模與產(chǎn)品方案 203.1項目的方向和目標 203.2建設(shè)規(guī)模 203.3產(chǎn)品方案 213.3.1優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)糧食作物種植基地 213.3.2無公害蔬菜種植基地 213.3.3中藥材種植基地 213.3.4花卉種植基地 21第四章建設(shè)場址及建設(shè)條件 224.1建設(shè)場址現(xiàn)狀 224.1.1建設(shè)場址現(xiàn)狀 224.1.2廠址土地權(quán)屬類別及占地面積 224.2建設(shè)條件 224.2.1氣象條件 224.2.2水文及工程地質(zhì)條件 234.2.4交通運輸條件 234.2.5水源及給排水條件 244.2.6電力供應(yīng)條件 244.2.7通訊條件 244.3其他有利條件 244.3.1農(nóng)產(chǎn)品資源豐富 244.3.2勞動力資源充沛 254.3.3區(qū)位優(yōu)勢明顯 25第五章種植基地建設(shè)方案 265.1概述 265.1.1種植基地運營模式 265.1.2種植基地生產(chǎn)執(zhí)行標準 265.23000畝優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)糧食作物種植基地建設(shè)方案 285.2.1品種選擇 285.2.2耕作技術(shù) 285.2.3種植基地建設(shè)內(nèi)容和產(chǎn)量預(yù)期 335.32000畝無公害蔬菜種植基地建設(shè)方案 345.3.1概述 345.3.2無公害蔬菜質(zhì)量標準 345.3.3蔬菜栽培與田間管理 355.3.4種植基地建設(shè)內(nèi)容和產(chǎn)量預(yù)期 375.42000畝中藥材種植基地建設(shè)方案 385.4.1概述 385.4.2GAP基地建設(shè)要求 385.4.3選擇優(yōu)良品種 395.4.4金銀花栽培與田間管理 395.4.5種植基地建設(shè)內(nèi)容和產(chǎn)量預(yù)期 435.52000畝花卉種植基地建設(shè)方案 445.5.1概述 445.5.2技術(shù)方案 455.5.3種植基地建設(shè)內(nèi)容和產(chǎn)量預(yù)期 49第六章田間工程及配套設(shè)施建設(shè)方案 516.1概述 516.23000畝綠色糧食作物種植基地灌溉方案 516.2.1總體布局 516.2.2設(shè)計依據(jù) 526.2.3灌溉制度的確定 526.2.4渠道襯砌工程設(shè)計 536.32000畝無公害蔬菜種植基地灌溉方案 556.3.1總體布局 556.3.2設(shè)計依據(jù) 556.3.3主要設(shè)計參數(shù) 566.3.4灌水器選擇與毛管布置方式 566.3.5滴灌灌溉制度擬定 576.3.6支、毛管水頭差分配與毛管極限長度確定 586.3.7網(wǎng)統(tǒng)布置與輪灌組劃分 596.3.8管網(wǎng)水力計算 606.3.9水泵揚程及選型 646.42000畝中藥材種植基地灌溉方案 656.4.1設(shè)計依據(jù) 656.4.2設(shè)計參數(shù) 656.4.3噴頭選型和布置間距 656.4.4灌溉制度 666.4.5取水工程規(guī)劃布置 686.4.6管網(wǎng)水力計算 706.4.7機泵選型 726.52000畝花卉種植基地灌溉方案 726.5.1設(shè)計依據(jù) 726.5.2微灌主要設(shè)計參數(shù) 726.5.3微灌灌水器選擇與毛管布置方式 736.5.4微灌灌溉制度擬定 746.5.5微灌支、毛管水頭差分配與毛管極限長度確定 756.5.6微灌網(wǎng)統(tǒng)布置與輪灌組劃分 766.5.7微灌管網(wǎng)水力計算 776.5.8水泵揚程及選型 816.6田間道路工程 866.7灌溉工程 866.7.1機井工程 866.7.2提灌站改造 876.8溝道治理工程 896.9田間配套設(shè)施 906.9.1倉儲工程 906.9.2農(nóng)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)中心 93第七章節(jié)能、節(jié)水 967.1研究依據(jù) 967.2能耗分析 977.3節(jié)能措施 97第八章環(huán)境與生態(tài)影響分析 988.1環(huán)境影響現(xiàn)狀分析 988.2生態(tài)環(huán)境影響分析 988.2.1建設(shè)期對生態(tài)環(huán)境的影響 988.2.2運營期對生態(tài)環(huán)境的影響 98HYPERLI