基于船舶动力装置发展的新趋势分析论文_高大明

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摘要:船舶动力装饰是船舶的心脏,更是整个船只的安全、稳定所在。本文主要要探究的就是关于船舶动力装置的发展以及最新发展趋势,望能够为广大同仁带来一点帮助。

关键词:船舶动力装置;发展;新趋势;新发展

引言:

伴随着经济的日益发展以及全球化进程的加深,船舶运输业也得到了飞速的发展,并且,人们对船舶的要求也越来越高,伴随着新能源以及技术的不断发展,船舶动力装置已经从原先的内燃机燃料演变成为了燃油,到今天的绿色能源的进入市场船舶动力装置的发展可以说是翻天覆地。

1.关于船舶动力装置相关概述

作为船舶动力装置来说主要为船舶进行推进力的提供,其中主要包含了蒸汽汽轮机动力、燃气轮机动力、氢燃料内燃机以及柴油机机动力装置等几种。可以说船舶动力装置的发展同人类对自然能源利用程度是密不可分的。早在上世纪初期,煤可以说是最为主要的燃料。追溯到上个世纪七十年代发生的石油危机,导致了西方世界越来越将目光投送非石油燃料上。由此,也就产生了生物燃料,人们还制造出了使用植物油作为燃料的相关机器。不过由于C是生物燃料的最为主要构成,因此这样的使用会导致CO2释放过度,造成对环境的不可逆的污染。而天然气作为一种清洁能源,在作为燃料使用时,对于环境造成的污染相对而言会更低一些。当然,最为理想的能源是氢气,当前已然得到了全世界的高度重视,已然在多个领域得到了不断的突破,因此,将其应用到船舶系统中也是知识可待的。并且,还有像核动力装置,因为该能源主要是用作于军用舰船,因此,笔者就不再多做介绍了。

随着上述的社会进程的提升,导致人们对船舶动力系统的性能也提出了更高的要求,以柴油作为动力的系统装置在当前船舶动力装置中使用量仍旧非常之大,因为作为内燃机来说,它的启动速度非常之快。而且可靠性又高,再加上本身的应用时间非常之长,技术又较为娴熟,工作效率较高,因此在上世纪的六十年代,柴油机装置是船舶动力装置的主导,根据主机的不同,柴油机动力装置还可以分成直接驱动以及齿轮驱动,其中二冲程柴油机采取直接驱动方式主要使用在大中型远洋运输船舶上,四冲程柴油机由于设计转速非常高,因此需要采取齿轮驱动的工作方式,这种主机广泛应用于中小型货船、豪华游船以及客船等上面。当前世界商船队的动力装置最为主要的还是柴油机。

经过时间的推移以及新能源以及新科技的不断发展,早在两千年大型游轮(Celebrity Cruises公司)已经开始通过使用燃气轮机同蒸汽机相联合的装置进行驱动改造,该轮船配置了两台GELM2500燃气轮机以及2台Mermaid吊舱式电力推进器,驱动总吨是90OOOGRT,驱动装置在启动时推进功率达到2x19,500kW。相比较于柴油机来说,该汽轮机不管是在总质量以及体积上都非常占据优势,并且因为燃气轮机的极速性能还有可靠性都非常之高,因此相对来说对于环境的污染非常直销,所以能够被舰艇以及高速客船等迅速应用,当然了这样的动力装置还有着很多不足的地方,燃气轮机耗能较高,燃料需要使用非常干净的蒸馏油,所以很多财务有限的公司会觉得难以接受,因此,导致该动力装置,始终无法得到较为广泛的应用。但,如果是燃气轮机与柴油机组成联合动力装置,就可以改变耗油高的缺点,达到低排放的目标,在渡船的使用上面是非常合适的。

2.船舶动力装置发展相关新趋势

2.1谈谈发展的一些新趋势

伴随着科技的越来越发展,作为常规的柴油机来说肯定是无法在这样日益进步的社会中生存下去的,因此在未来的发展过程中应当迈着越来越智能化越来越低能耗的方向迈进。然而由于常规的柴油机受到燃料的相关限制,因此仅仅只能够从技术方面进行突破,如果发展了突破还是能够得到高效的经济利益。该表是国际海事组织对于柴油机NQx的相关排放标准规定值,作为我国来说,国内的柴油机必定能够渐渐地降低NQx的排放量。而且柴油动力装置也会随着船东、设计院以及船厂等被越来越得到认同,在上文中,我们已经提到了MAN公司能够按照船舰的实际需求进行模块的设计方式,能够将具体的参数进行设计出来,并提出最为完备的解决方略,通过使用船舶主推进装置集成化制造,从而让相关的动力装置以及安装维修调试等进行集约化解决,从而能够大大提高船舶动力装置的相关可靠性以及技术性能,当前我国的设计院、设计厂商都在努力地完备船舶动力系统的集成设备,从而努力实现自主设计力求主机、轴系和齿轮箱等的动力系统,力求飞跃发展,当然了国内的研究同国外的研究制造还是有一定的差距的。

近年来受到人们的环保意识的不断增强,国际海事组织对于船用发动机飞起排放的管制也越发的严格,所以每个国家在动力装置研究上都在进行不断地研究以及技术的改进,从而来寻求突破,船舶动力装置的相关探究将液化天然气(LNG)作为了技术的重点。随着人们对其的不断人力与物力的投入取得了一定的成就,在2003年,SODF双燃料发动机被瓦锡兰集团推出,以后有越来越多的世界知名发动机船商如卡特彼勒公司、曼公司等参与到双燃料发动机的研制中,并取得了很多的成就,当前双燃料发动机以被少量使用在船舶动力装置中,在今后必定会得到更高的突破。

表1 NQx的排放比标准

2.2船舰电力推进动力装置相关发展新趋势

当前在船舶动力装置中被广泛使用的推进装置主要由电动机、原动机、变频器还有就是推进变压器以及控制调节器等构成,可以通过推进器的各不相同,船舶电力推进装置能够分成常规的轴桨推进还有全回转推进器,对于操纵性能要求不是特别高的船舰来说,经常使用的轴桨推进装置如可调桨以及定距桨等,对于操作性能要求相对高一点的船舶来说,通常采用的全回转推进器,相较于前文的柴油机来说,具有更好的经济性以及操纵空间,较为适合于多工况特种船舶,船舶在低航速工作下,电力动力装置可以最大程度的提高船舶的工作经济性,对于柴油机推进油耗来讲,大概能够降低十分之一的油耗。通常情况下轴桨电力推进装置如下图1所示,并且伴随着船舶事业不断推进发展,这样的技能必定会得到更为广泛的应用。

图1 常规轴桨电力推进装置

2.3船舶混合燃料动力装置相关发展新趋势

当前发展较快的主要是船舶混合燃料动力装置主要是柴-电推进装置、柴-燃推进装置以及柴-电/燃气轮机推进装置等,这样的混合燃料动力装置主要应用在军用船舶上,并且,伴随着技术的越加娴熟,民用商用船舶也开始采用混合动力装置,设计最为简单的混合燃料动力装置主要是柴油机动力装置,附带PTH功能,使用的是柴油机动力系统和电力系统相结合,及时主推进柴油机在发生问题的情形之下,还是可以使用发电机将其作为动力装置,该种动力装置可以说,自身就具备着很强的稳定性,当前该项技术越来越多的被使用在单机单桨系统的船舶例如多用途货船等上,更先进的混合动力装置还是使用在军事船舶以及多工况工程船中。

3.总结语

通过上文分析,我们了解到了我国常规船舶动力装置的现实情况,进而具体讲述不同类型的动力装置的相关发展趋势。近些年来受到我国各种新技术被不断应用在持有及、电力推进以及混合推进等装置中,可以说是发展迅猛,特别是在军用船舶以及海洋作业船舶之中,都逐渐向着大型化、智能化还有环保方向突破,相信随着日后我国新能源的日益开发、研拓,在船舶动力装置中必定有多种新技术一级新能源应用,当然了,这项工作还需要更多的人去努力实现。

参考文献:

[1]丁淑富,孙笋升.冯细文我国船用大功率柴油机产业现状及发展趋势分析[J]柴油机,2012.

[2]刘成洋,阎昌琪,王建军等.船舶汽轮机优化设计[J]原子能科学技术,2012.

[3]苏涛,船舶动力装置关键部件虚拟维修技术研究[J].武汉:武汉理工大学,2008.

[4]陈永道,船舶动力系统现状及发展趋势[J].机械制造与自动化2013.

论文作者:高大明

论文发表刊物:《基层建设》2016年21期

论文发表时间:2016/12/7

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