新造国产船舶的柴油机、螺旋桨匹配及处理的浅析_图文

1、新造国产船舶的柴油机、螺旋桨匹配及处理的浅析金辉(宁波大唐海运有限公司,浙江宁波315000摘要:通过大唐公司所属的船舶事例来介绍螺旋桨和船舶主机的匹配的重要性,同时将营运中的问题进行分 析和介绍,针对机、桨不匹配的情况进行处理,在主机及相关设备正常的情况下,只进行螺旋桨修边操作并将处理 的方法介绍给机务同仁,以资共同探讨。关键词:螺旋桨;主机;匹配;处理;浅析O引言近年来,全球燃料资源日趋短缺,节能成为现今船舶营运的永恒主题,通过采取各种方法来实 现节能的措施,主要体现在增加螺旋桨的效率、增大柴油机的压缩比和采用超高增压的技术的使用; 此外,还改善船体线型和增加适合中国水域航行的球鼻;以得到

2、较高的经济效应。在我们取得成果 的同时也出现了在机械管理上的矛盾体,最主要的是体现在螺旋桨和船舶主机匹配的问题。船用螺 旋桨的效率对船舶营运的经济效益起着重要的作用,如果工况良好会可观地降低油耗。但原始设计 已是最佳效益的螺旋桨,经过长期营运后,受船体污蚀阻力、船体伴流、螺旋桨表面的严重腐蚀、 主机能力的降低等因素的影响,使螺旋桨与主机的匹配点发生了变化,严重影响船舶的经济效益。 我公司所属的十二条船舶中有六条船舶出现类似的问题,其他兄弟单位也相继出现类似的问题, 作为机务工作者的我有责任有义务将发现的问题和解决的问题说出来以资共同探讨。1螺旋桨与主机不匹配的主要症状大唐l轮的主机是MAK8M

3、354C的中速四冲程柴油机,功率4000马力,配备的增压器是ABB 公司的VTR304.11;齿轮箱由杭州齿轮箱厂生产的GWC60/66-01齿轮箱,额定传递能力 4.902KW/r/min,减速比3.5:l;螺旋桨是由舟山沥港龙叶螺旋桨制造有限公司生产的定距桨,总平均 螺距是2600ram,直径3700;由于船舶污底、柴油机的工况、增压器和空冷器的不稳定工作造成船 机桨不匹配,螺旋桨处于重负苛工况下,转速航速不断下跌,此时主机被迫在重负苛下低转速运转, 就会产生如下问题:(1排气压力下降,压缩比下降,排温太高,气缸、气阀和阀座易受高温腐蚀,对主机工作极 其不利。(2减速航行时喷油压力下降,导

4、致雾化不良,燃烧恶化,相对油耗率增加。(3燃油系统工作不佳,燃烧不良,积炭增多,磨损加剧;又由于排气压力下降,燃烧后移造 成排气倒冲,排气道污染,甚至于引起着火。(4重负苛桨,使可操作的主机转速受到很大的局限,降低了营运的经济性。在船舶起航或靠 码头时船速较慢,无法立即达到加速所须的转速且会造成增压器严重喘振,大唐l轮的主机在螺旋 桨没有进行修边前无法在360-410转速间运行,(相当于前进二使船舶的操纵受到较大限制。 (5大风浪航行和浅水域航行时造成增压器喘振。由于大风浪和浅水区域航行相对阻力较大, 主机的转速相对降低,造成增压器压气端的气流分离,使增压器喘振。2产生螺旋桨与主机不匹配的主要

5、原因(1船舶机、桨设计方面:尽管2000年代后期设计的螺旋桨,选取主机时都考虑了1015%的马力储备,但调查结果表明,所有推荐的储备量,只是在设计的图纸上的体现,在实际的操作中 船东或造船厂在船东在要求下,将微量的储备功率全部使用出来,只是片面的追求航速和节能降耗,第二十三届苏浙闽沪航海学术研讨会暨2010年江苏港航论坛论文汇编未将船舶的可靠性放在首位。(2船舶污底的影响:船舶污底造成的船舶阻力的增加,以及配合的螺旋桨,还由于伴流增值 和螺旋桨粗糙度的影响,使其要比过去增加2.5%的主机功率才能使船舶维持原来的航速。可以认为 船体污损是使主机转速不断下跌的主要原因。下降率约0.5%/年,5年后

6、大修前主机转速下降约 2.5%,增阻约为8.33%。(3劣质燃油使用造成的影响:劣质燃油在船上的使用,虽然比重大的燃油在工作时单位体积 内的供油量增加,并造成爆压的升高,但劣质燃油的燃油品质差含有的有害物质比较多,反儿会降 低燃烧室的密封性,将使工况降低。此外,最突出的是劣质燃油内无法完全燃烧的物质会通过排气 管粘附在增压器的喷嘴环、压气轮和涡轮上,随着时间的增长,将会引起积碳堵塞,使增压器工作 变差而造成恶性循环。空冷器脏堵,也是造成主机功率下降而主机和螺旋桨不匹配的原因之一。 3改变螺旋桨与主机不匹配措施和对策(1船舶机、桨设计方面:造船厂应严格按照设计部门设计的机、桨配合来执行,不能随意

7、听 任船东的要求,偷偷修改螺旋桨的尺寸和螺距,严格按照设计的要求保证具备1015%的马力储备, 可以在外界环境变化时使用各种工况的要求。(2船舶污底的影响:大修或中修进坞,船体虽然进行一次彻底的清洗,但不能复旧如新,因 此也就无法达到新造时的航速和转速了。通过每次进坞对航速和主机转速均大有好处,航速每年约 按0.10节下降率不断降低。(3加强燃油和柴油机运行的管理:使用劣质燃油时应及对喷油器、喷油泵和供油正时进行检 查、维护,燃油系统工作的好坏将对增压器工况产生积极影响,El常中严格按照增压器的维护保养 间隔期,进行有效的维护保养,此外,空冷器也是影响机、浆匹配的主要因素,空冷器脏堵后,能 使

8、主机的进气量下降,严重时使主机无法加速,并且造成排温增高,平常应定期对空冷器的压差进 行测量,并进行有效的维护。(4更换齿轮箱的主动齿轮使其达到增大速比,以达到降低艉轴转速的目的。据估算螺旋桨最 大效率在lOOr/min左右,使它的转速接近螺旋桨最大效率区域,降低艉轴转速尽量接近最大效率区, 使其达到效率最大化,这种方法也是比较行之有效的办法。(5螺旋桨修边技术的应用:在主机等各设备均正常的情况下,才进行修边操作,依笔者认为, 凡通过切割螺旋桨边缘来改善螺旋桨的推进性能,从而使船、机、桨获得合理匹配的技术就叫做螺 旋桨修边技术,根据切割部位的不同,可分为直径切割,随边切割和导边切割三类;由于导

9、边切割 很少使用,所以通常指的螺旋桨修边仅是前两类;a、切割直径;切割直径,可以显著地降低主机负荷,从而提高转速。其机理,直观地可理解为螺 旋桨用以产生推力的面积减少,需要主机提供的扭矩自然减少。如果扭矩保持不变,转速自然上升,因 为只有提高转速,才能使船速增加,阻力也增加,需要的主机提供的马力也增加,从而达到新的平衡。 b、切割随边;切割随边,可直观地理解为桨叶面积减少,推力自然就减少,船的负荷减轻,转 速提高,这一点和切割直径是相似的。不过就同样的减少桨叶面积而言,切割随边时因保持直径不 变,推进效率不会降低的优点,也有因盘面比减少,容易产生空泡的缺点。这一点对高速船尤其要 引起足够的重视

10、,要核查是否会因为空泡的产生而引起振动和锈蚀。切割随边使主机负荷减轻的实质是切割会引起螺旋桨等效螺距的变化。这一点机理一定要搞清 楚,否则在具体操作时就容易出错,以至于南辕北撤,得出相反的结果来。切割工艺流程及注意点;当我们真的要对一只螺旋桨进行切割时,应该如何安排工艺流程?在 每一工艺过程又应注意那些问题呢?首先,是准备阶段。包括原始资料的掌握;跟船测试,掌握现状船主机马力到底有多大?有否 新造国产船舶的柴油机、螺旋桨匹配及处理的浅析金辉潜力可挖?计算根据实际马力最佳直径有多大?计算随边切割量B j分别各是多少?会不会产生 空泡?需要不需要加割直径?等等。其次,当船舶上坞,桨尚未卸下来时,应

11、到现场看一下,桨轴上缠的杂物多不多?桨叶有没有 卷边、损坏?若有这些情况,那么你基于实际马力所计算的切割量就会偏大,应该作适当的调整。 最后,桨叶卸下,拉到车间,正式开始进行切割工作。其工艺流程一般如下:(1对桨叶作必要的调整。如热工整平卷边,焊补裂纹等。(2测量螺距。这时的测量螺距主要是为了看一下桨的5个叶螺距是否基本一致?螺距和资料 中描述的是否相同?等等。(4画各径向半径处的园弧线。有了螺距仪,画这些线并不难,需要注意的是最好定一次r(0.3, 0.4,0.95,几个叶同时绘出。(5绘切割线。先在相应的径向半径园弧处,按已算好的B i描点,然后用样条把它们光顺 地连接起来(允许等面积调整

12、o核实无误后,以7mm的间距打上园冲眼。(6切割。最好用切割机,也可用碳弧气刨。切割时要求正好留下园冲眼,以便查验和下一道 工序作为基准。如果是用切割机,则每割一叶,都把切屑收集、称重,编号保存,看一看各叶的切 割量是否一样。若一样,就可免做静平衡这一道工作了。(7修铲。这道工序包含三层工作。首先是用砂轮把切割后的叶边打到符合切割线的要求,并 园顺;其次是用风铲或砂轮修铲出60。的倒角;最后用砂轮作流线型的打磨。这里需要特别注意的 一点是,对随边切割,倒角方向,造成尾翘,千万不能反其道而行之,以致产生相反的效果。(8焊补。这一次焊补与前一次有区别。这一次是对桨叶各处的凹坑、裂纹都进行仔细的修补

13、。(9磨光。主要是磨光焊补点。(10测量直径。不论是否切割过直径,都应进行测量。(11测量螺距。这一次测量螺距应该按船用螺旋桨验收标准进行。测量的结果将作为正式的 文件移交和保存。但实际上,这只是对原桨面螺距的再一次校验,而实效螺距已经大大减少了。当 然,如果已经切割过直径,则各径向半径r的值都不一样了,这一点不要疏忽。(12螺距调整。这一步只有在上一步测试结果严重失准的情况下才有必要进行。若做了这一 步,则必须重新做10、ll二步。(13静平衡。只有在用切割机进行切割,各叶切屑量完整保存,并经称量后每一叶的切屑量 与所有叶的平均值之比不大于10%的情况下,才可以不做这道工作。静平衡的实际操作应按有关标 准进行。这里要注意的是一定要使桨支承在有滚动轴承的轴上,而且保持支承轴的水平。参考文献:【2】702所.螺旋桨直径切割后对船舶性能的影响.【31蔡耀增.大型螺旋桨切割的一个实例们.【4】王圣光,任启毕.船舶螺旋桨的修整工艺及其装备【J】造船技术。1983(6.【5l张振新