典型双甲板远洋拖网渔船轮机系统设计

典型双甲板远洋拖⽹渔船轮机系统设计
与⼤洋性作业渔船相⽐,过洋性作业渔船⼀般尺度较⼩,但船员⼈数多,鱼、油、⽔舱容需求⾼,轮机系统设计难度⼤。主机、齿轮箱及前端动⼒输出等设备选型的优化,可提⾼系统的稳定性及可靠性,减少后期维修成本。改进通风管道、设置独⽴的配电间可以提⾼适居性。增设海底阀箱、对加⼯区排污系统进⾏分类处置,可以解决该类型船舶存在的⼀些共性问题。33.2m远洋双甲板拖⽹渔船是我国过洋性作业渔船的代表性船型之⼀,主要在摩洛哥和⽑⾥塔尼亚海域从事底拖⽹作业,该船虽然主尺度较⼩,但拖⼒要求较⾼,且具有满⾜欧盟卫⽣标准要求的渔获物处理和冷冻冷藏系统,船员⼈数通常为26~29⼈,这些配置对该船的轮机系统设计提出了较⾼的要求。
基本情况
该船型可⽤于摩洛哥、⽑⾥塔尼亚、安哥拉和塞拉利昂等西⾮国家近海单船拖⽹作业,多为⽔深100⽶以内的底拖⽹作业,鱼货经冻结室冷冻后储藏于冷藏鱼舱中保鲜,该船在国内建造,赴⾮洲时⾃航过洋,因此满⾜⽆限航区要求。该船为钢质、双底(机舱除外)、双甲板、前驾驶楼、艉机型、后舷侧机棚、单机、⼤直径导管桨、单舵、配艉门架和龙门架的艉滑道拖⽹渔船。尾部线型采⽤适配艉滑道的宽整甲板⾯、圆⾓直艉封板;⾸部线型采⽤⼤外飘、前倾艏柱、SV型球艏。主要技术参数如表1所⽰。
表1 主要技术参数
主要机电设备
根据船东的实际使⽤需求,该船建造完成将⽴即开往⾮洲投产,之后在整个船舶运营期间内都不再返回国内。因此,主要设备除需满⾜各项技术指标外,设备及相应系统的可靠性和售后服务保障能⼒也是设备选型时的重点。同时,考虑到外⽅船员层次差异较⼤,设备及系统也应尽可能简单,以便于船员操作。
1、主机
该船捕捞作业⽅式为艉滑道拖⽹作业,起放⽹通过液压绞纲机实现,⽽液压绞纲机动⼒由主机⾃由端通过PTO形式提供,因此主机除能提供⾜够动⼒满⾜航⾏要求外,还要求主机具有飞轮端和⾃由端同时协同⼯作的能⼒,对主机的选型提出了较⾼要求。
考虑到⼯况复杂,⽽拖⽹/起⽹⼯况需要在低转速下运⾏,在主机选型时,同等功率应选⽤较低转速的主机。经综合对⽐论证,该船选⽤的机型其持续功率为882kW,持续转速650rpm,与同档功率机型⽐较,其低转速下能提供的扭矩更⼤。
2、齿轮箱
该船主要有两种运⾏⼯况:航⾏⼯况和拖⽹⼯况。拖⽹⼯况要求螺旋桨转速低⽽拖⼒⼤,如采⽤固定速⽐的齿轮箱,则主机需要在低转速下提供较⼤扭矩,使得主机⼯作的可靠性降低。如选⽤可调螺距桨,亦可解决该问题。但可调桨成本较⾼,操作相对复杂,后期维护也难以满⾜船东要求,因此,该船选⽤双速⽐齿轮箱与固定螺距桨,在保证可⽤的同
较⾼,操作相对复杂,后期维护也难以满⾜船东要求,因此,该船选⽤双速⽐齿轮箱与固定螺距桨,在保证可⽤的同时,降低整船制造成本,也便于海外船员操作。
齿轮箱速⽐的选择需要考虑多⽅⾯的因素,包括:主机推进特性曲线、螺旋桨设计点选取、拖⽹⼯况需要的拖⼒及齿轮箱的设计要求。该船选⽤的速⽐分别为3.8:1(正常航⾏)与4.27:1(拖⽹⼯况)。音调控制电路
3、前端输出动⼒装置
前端液压泵站的选型主要取决于起⽹作业的要求,如起⽹速度及⽹具渔获物重量。该船起⽹作业时,船舶处于低速缓⾏状态,短时内主机需要同时承担前端起⽹负载及后端螺旋桨负载,动⼒分配如果不恰当,可能造成主机过载。为解决该问题,该船液压泵站采⽤2+2的配置⽅式,即每2个液压泵为⼀组,在主机负荷不⾜时,⾃动卸载⼀组的负荷,当主机负荷⾜够时,可两组同时运转,提⾼起⽹效率。
主机的动⼒经过弹性元件传递给PTO驱动轴以此驱动液压泵输出液动⼒。弹性联轴器将主机和PTO之间的硬连接变成了弹性连接,不仅可以补偿轴向、径向偏斜,同时缓冲了主机的扭震,改善了动⼒性能。启闭离合器电磁阀⽅便切换主机动⼒,离合闭合后,主机动⼒驱动油泵⼯作,保证甲板作业装备起放⽹作业;当需要航⾏动⼒时,切断离合器,主机动⼒全部⽤于航⾏,这样保证了主机长期处于经济转速⼯作区间,达到了节能的⽬的。
机舱布置
西⾮国家为了保护⾃⼰国家的渔业资源,对⼊渔船舶的总吨位、船长及船宽等有严格的限制,其中吨位要求最为严格。以摩洛哥为例,其要求在该国专属经济区从事拖⽹作业的渔船总吨位不能超过320。为了保证渔船作业的经济性和适居性,在优先考虑加⼯作业区域、鱼舱舱容及船员居住舱室的
情况下,该船机舱空间受到较⼤限制。
该船机舱总长10⽶,需要设置主机、齿轮箱、发电机组、制冷机组及相关附件。为了便于船员集中监控机舱主要设备,同时隔绝机舱内可能存在的油雾、污⽔等对主要电⽓设备的影响,机舱内还设置有⼀个独⽴配电间。因此,该船机舱布置较为困难(如图1所⽰)。在与轮机长进⾏了充分的交流沟通,了解船员的操作习惯后,该船采⽤了功能分区的总体布置思路,在左舷设置配电间,将右舷空间设置为制冷装置及阀组操作区,保证主要通道及操作空间的同时,通过设备布置优化管路安排。yjp
图1 该船机舱布置
主要管路设计
1、机舱通风管路
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该船机舱层⾼受双甲板船的船型限制,扣除花钢板及结构后仅有2.35m,机舱通风管路的布置难度⾮常⼤。如按照通常的布置,机舱甲板反⾯依次设置电缆、管路及独⽴风管,则风管距离花钢板的⾼度可能不⾜1.9m,⼈员通⾏困难。
为解决该问题,经与船体结构专业⼯程师讨论,该船机舱内纵向及横向的通风管路均采⽤结构风管(如图2所⽰)。同时为了保障风管内不会因为结构件⽽产⽣涡流,所有加强结构均设置在风管外侧,保证通风效果。根据实船建造情况,结构风管的使⽤使得机舱净空达到了2.1m,满⾜正常的使⽤需求。
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图2 结构风管的典型横截⾯图
2、排污管路
在拖⽹起⽹作业时,渔⽹会将⼤量的海洋杂物⼀同带进船上,因此该船除按规则及规范要求设置常规的舱底⽔处理系统和⽣活污⽔处理排放系统外,还需要增设加⼯区排污系统。
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该排污系统设置在渔获物加⼯处理区,分为两套系统。⼀套主要处理固体废物,通过连接鱼池的排污槽及通往舷侧的排污门将原来从海洋中带上来的固体废物排放回海洋中。排污槽截⾯为边长600mm的正⽅形,舷侧排污⼝⾯积较⼤,⽽受限于总吨及层⾼,排舷外出⼝⾼出⽔线仅650mm。根据规范要求,此处排舷外⼝必须保证⾮作业排放情况下的⽔密性。由于排放物可能为体积较⼤的海洋杂物,如采⽤普通管道阀件,则⾮常容易引起堵塞,损坏阀件的密封性能。经与船东、供应商多次沟通,该船在排污⼝上设置有⼀道⼿动开启的⽅形⼑闸阀,直径600mm,使⽤蜗轮蜗杆装置开启阀门,在⾮作业状况下,关闭该阀,防⽌海⽔进⼊。
另⼀套排污系统主要处理渔获物清洗过程中外溢的冲洗⽔。加⼯处理区前后左右4个⾓各设置⼀个深度约为300mm的污⽔井,外溢的冲洗⽔汇集⾄此后,通过喷射泵将污⽔排出舷外。考虑到污⽔中可能夹杂的少部分固体垃圾,为避免管路经常堵塞,该系统的管路及喷射泵排量的实际取⽤值均较常规计算值偏⼤。
3、海⽔管路
该船轮机设备,包括主机及制冷机组等所需的冷却⽔量较⼤,同时还需满⾜渔获物加⼯冲洗的要求,因此整船海⽔使⽤量⾮常⼤。⽽受限于机舱尺度,该船海⽔总管长度较短,实际可⽤长度不⾜5⽶,⽔泵布置⾮常集中,极易造成海⽔总管抢⽔现象,进⼀步形成汽蚀,⼤⼤降低了设备的使⽤寿命。
为解决该问题,该船较常规船舶增设1个海底阀箱。两舷侧各设置⼀个⾼位海底阀箱,另在船中处设置⼀个低位海底阀箱,全船共设3个海底阀箱。在增加海⽔供给的同时,增加了海⽔管路的长度,⽔泵也可根据使⽤情况分散布置,降低了管路的布置难度,也有利于后期对管路及系统的维护。
渔获物冷冻冷藏系统
该船的渔获除满⾜国内需求外,⼀部分渔获销往欧洲和⽇本,这些区域的卫⽣标准要求较⾼,该船为渔获配置了冷藏冷冻功能,渔获物经简单分级整理后,⽴即进⾏速冻,由于渔获体形较⼩,该船采⽤液压式平板速冻机,渔获出冻时间为4~6⼩时,可以提⾼渔获处理线的流转速度,冷藏舱的冷藏温度设置为-25℃,侧壁和顶⾯使⽤冷藏盘管。考虑到船员操作⽔平和使⽤习惯,该船采⽤活塞式制冷压缩机。该船的制冷系统原理图如图3所⽰。
图3 该船制冷系统原理图
本⽂作者:朱陈程赵新颖黄⽂超
END
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本文发布于:2024-09-20 20:28:46,感谢您对本站的认可!

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