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1、船舶动力装置(marine power plant)综述推进船舶和为船舶提供其他所需的动力和能源(电、蒸汽、热水、压缩空气、压力液体等)的全部动力设备。 |MechNet|更多知识，请登陆中国机械专家网，http:/ 船舶动力装置主要由推进动力装置和辅助动力装置组成。|MechNet|更多知识，请登陆中国机械专家网，http:/ 也称主动力装置，是提供推进动力的成套动力设备，由主机、主锅炉、传动装置和轴系、推进器以及为这些推进设备服务的辅助设备、管系和仪表所组成。 |MechNet|更多知识，请登陆中国机械专家网，http:/ 14 只,由船舶的类型、用途、排水、主机功率及型式等因素决定。运输
2、船舶一般采用单桨，大、中型客船和军舰则采用双桨或多桨。辅助设备和管系：用以保证主机、主锅炉、传动装置和轴系等主要部件正常工作。包括输送油、水、气体、蒸汽等工质的油泵、水泵、风机和管道；传递热量的各种换热器；储存工作介质的容器、压缩空气瓶和箱柜等;油、水的处理和净化设备,如分油机、过滤器、水处理设备等；海水淡化装置；冷凝蒸汽的设备等。操纵调节设备和仪表：包括推进动力装置各组成部件的操纵设备、自动控制设备、监控仪表、操纵台和仪表屏等。辅助动力装置 为船舶的正常运行、作业、生活杂用和其他需要提供各种能量的成套动力设备。一般包括船舶电站、辅助锅炉和废气锅炉装置、供应其他能源的辅助装置和系统等。船舶电站
3、：它是提供船上电能的动力装置，由发电机组及其辅助机械设备和管系、电缆、操纵控制设备和仪表等组成。电站除提供照明和生活用电外，主要是提供电动辅机、通信、雷达、航海仪器、报警、检测和控制设备所需的电能。电站对船舶的运行和安全至关重要。发电机组的台数和容量选择应考虑安全性和经济性，通常是设置 23 台以上的发电机组，其中包括备用机组。发电机的原动机有蒸汽机、汽轮机、柴油机和燃气轮机。在汽轮机动力装置中一般采用汽轮机，而在柴油机动力装置中则采用柴油机。为了节约能源，柴油机船舶可采用主机轴带动发电机，或利用以主机排气作为能源的小型汽轮机带动发电机，但这时须有备用电源，以便在主机停车或倒车时保证船舶的正常
4、安全航行。此外，客船和较大的货船上还须设有独立的应急电源，如应急发电机组或应急蓄电池组。辅助锅炉和废气锅炉装置：利用燃料燃烧的热量或主机废气的能量产生蒸汽，以满足汽轮发电机或其他辅机的原动力、燃油和润滑油的加热、空气调节和取暖、生活杂用等需要的蒸汽发生装置。由辅锅炉或废气锅炉及其辅助设备和管系、调节设备和仪表等组成。供应其他能源的辅助装置和系统：一般包括供应各种液压作业高压液体的液压系统、供应作业压缩空气的压缩空气系统和热水器装置等。在有些船上(如挖泥船、消防船等)还应包括提供作业动力的装置。习惯上，船舶动力装置还包括如下设备：疏水、压载、舱底水等管系，消防设备，检修设备等保证航行安全的设备；
5、通风、空调、制冷、照明、生活用水等保证正常生活所需的设备；操舵、收放锚、装卸货、污油水分离等甲板机械和环境保护设备等。类型 船舶动力装置一般可按主机类型分为蒸汽机动力装置、汽轮机动力装置、汽油机动力装置、柴油机动力装置、燃气轮机动力装置、核动力装置和各种联合动力装置。还可按主机能量传递给推进器的形式分为直接传动和间接传动两种。直接传动时，主机通过轴系与推进器直接相连，主机与推进器转速和转向相同。这种传动方式可减少中间环节的损失，传动效率高，设备简单。低速柴油机、蒸汽机等常采用这种传动方式。间接传动时，主机能量通过传动装置传给轴系和推进器，主机和推进器转速不相同。传动装置有齿轮传动、液力传动、电
6、力传动几种，其中以齿轮传动装置应用较广。齿轮传动装置可将高转速主机的输出转速降低到螺旋桨所要求的转速，而且可将几台发动机的能量合并到一根桨轴上,实现多机并车,或将一台发动机的能量分配到两根桨轴上,实现一机分车。对于不可反转的主机,可利用倒顺车齿轮箱和离合器进行换向。液力传动装置是利用液体耦合器来传递能量的，它在船舶上还可起离合、换向、调速、缓冲和减振作用，适用于工程船舶(如救助拖轮、挖泥船和破冰船)。电力传动是由主机带动发电机供应电力，使电动机驱动螺旋桨。电力传动要经过两次能量转换，故效率低、质量大、造价高；但转速和转向调节方便,且主机和推进电动机能分开布置,有利于布置机舱和缩短轴系。电力传动
7、装置常用于破冰船、潜艇、调查船和渡船等要求有较好操纵性和机动性的船舶。船舶航行时须使螺旋桨反转以获得反向推力。有些主机可直接反转，但有些主机不能反转，这时除可以用不同的传动方式解决反转问题外，还可采用调距螺旋桨，将螺旋桨从正螺距转到负螺距，即可在主机转向不变的情况下实现倒航。各种主机、传动方式与推进器的不同组合可构成各种特性不同的推进动力装置。蒸汽机动力装置 以蒸汽机为主机的动力装置，是最早在船舶上使用的动力装置。蒸汽机因其热效率低、质量大、功率小，已渐被淘汰。图 1 民用船舶汽轮机动力装置示意图汽轮机动力装置 以汽轮机为主机的动力装置(图 1民用船舶汽轮机动力装置示意图)。蒸汽从锅炉进入汽轮
8、机膨胀作功，将蒸汽的热能转变为机械能，经齿轮减速器和轴系驱动螺旋桨。蒸汽在汽轮机中膨胀作功后排入凝汽器，被舷外水冷却而凝结成水，由凝水泵送入给水预热器和除氧器中，再由锅炉给水泵将给水经给水预热器送回锅炉,重新在锅炉中受热蒸发成蒸汽,从而形成一个闭合循环。为了提高循环效率，从汽轮机中抽出部分作过功的蒸汽加热锅炉给水，即实现回热循环。民用船舶的汽轮机动力装置均采用这种循环，给水预热级数已多至 5 级。军舰经常在低负荷下运行,为简化设备和提高操纵性，一般仅用辅机的二次蒸汽加热给水，而且预热级数也大大减少。汽轮机动力装置一般采用水管锅炉，它比火管锅炉轻巧，可使用较高的蒸汽参数，而且蒸发量大，能适应汽轮
9、机的要求，但对给水品质要求较高。为了除去溶于给水中的氧气和减少锅炉的腐蚀，设有专门的除氧器。在民用船舶中，除发电机和给水泵用辅助汽轮机驱动外，其余辅机大都用电动机驱动。而在军舰中，辅机一般由汽轮机驱动。汽轮机是高速旋转机械,为了保证螺旋桨的效率,通常采用齿轮传动或电力传动。齿轮传动效率高、质量小、造价便宜，但汽轮机要装设倒车，以获得倒航能力。大多数汽轮机船舶采用这种传动。汽轮机电力传动一般只用于要求操纵性较好的船舶。汽轮机动力装置的特点是单机功率大，振动和噪声小，维修费用低，但热效率较柴油机装置低，且设备多，主要用于大型军舰、大型客船和油船上。采用再热循环和沸腾炉以降低燃料消耗率，使用煤或混合
10、燃料等，是汽轮机动力装置的发展方向(见船用汽轮机)。柴油机动力装置 以柴油机为主机的动力装置。它具有热效率高、启动快、操纵方便、可直接倒车、结构紧凑等特点，是船舶上用得最多的一种动力装置。它的缺点是零部件磨损较快，维修费用高，振动噪声大。柴油机可分为低速、中速和高速 3 种。其中,低速柴油机因转速低，可直接与轴系连接驱动螺旋桨，设备简单,工作可靠，寿命长，热效率高，单机功率可达 40000 千瓦，可燃用劣质燃料，所以发展较快。缺点是质量和尺寸较大。远洋和沿海的货船、油船大多采用低速柴油机直接传动方式。新研制的长行程低速柴油机，行程约为缸径的 3 倍，耗油率在 163 克(千瓦时)以下，热效率高
11、于 50%。由于转速降低，推进效率得到进一步的提高。但其质量、尺寸较大，柴油机干重约为 2165 千克千瓦，适用于吃水深的大型船舶。中速柴油机常通过齿轮传动或电力传动减速后驱动螺旋桨，也有用调距桨进行变工况和正倒车的。中速柴油机操纵简单，效率较高，质量、尺寸小。其中，以大功率中速柴油机发展较快，单缸功率达 1215 千瓦，单机功率达 21870 千瓦,采用齿轮减速后,具有推进效率高的优点,且能燃用劣质燃料。不宜采用尺寸过大的低速柴油机的船舶，如滚装船、渡船、中小型军舰和联合装置的巡航机组，可采用大功率中速柴油机。高速柴油机燃用中质或轻质柴油，耗油量大，燃料成本高，使用寿命短，噪声大，但质量和尺
12、寸均小，多用于舰艇和小型内河浅水船舶。高速柴油机利用离合器和倒顺车齿轮减速器实现倒车。图 2 柴油机双机并车齿轮传动装置中小型军舰、渡船和海洋救助拖轮等，要求有较大的推进功率，而机舱的容积和装置的质量大小又受到限制，因此常通过减速齿轮和离合器等将尺寸、质量较小的两台或多台中速柴油机的功率合并到一根螺旋桨轴上组成大功率的多机并车推进装置(图 2 柴油机双机并车齿轮传动装置)。低负荷时，可脱开部分柴油机而使其余柴油机接近于全负荷运行。多机并车装置能提高船舶低速航行的经济性和装置的可靠性。进一步提高热效率，采用劣质燃料或混合燃料，采用机带或轴带发电机和辅机,减少辅机所需的功率等,是柴油机动力装置的发
13、展方向。燃气轮机动力装置 以燃气轮机为主机的动力装置。它具有质量小、尺寸小、启动快、加速性好、运行维护简便等优点，因而在舰艇上得到广泛应用。从小型的气垫船到大型军舰，都有用燃气轮机作为主机的。燃气轮机装置的缺点是耗油率大，需要很大的进排气管道，热效率低于柴油机装置，因而适用范围有限。船用燃气轮机有航空派生型和工业型两种。前者较轻巧，设备简单，但须燃用轻质燃料，通常为舰艇使用。后者寿命较长，可燃用重柴油，一般用于民用船舶上。燃气轮机一般不能反转，故须采用可逆转齿轮减速器、可逆转液力耦合器、电力传动装置或调距桨实现倒车。舰艇长期以巡航速度航行，巡航速度与全速航行所需功率相差很大。为使整个动力装置在
14、质量、尺寸、耗油率、机动性、航速和续航力等方面获得最合理的组合，常将几台燃气轮机或燃气轮机与其他发动机并车，共同驱动螺旋桨而组成联合动力装置。联合动力装置有 3 种型式。蒸-燃并列联合装置(COSAG)：巡航时用汽轮机，加速时并入燃气轮机共同驱动螺旋桨。由于汽轮机装置质量和尺寸较大,这种型式已渐被淘汰。柴-燃联合装置：柴油机作为巡航机组，燃气轮机作为加速机组。巡航机组的使用方式有两种，一种是柴油机仅在巡航时使用,加速时不工作,称作柴-燃交替联合装置(CODOC)。一般在柴油机功率占总功率的比例较小时(25%)采用这种方式。另一种是加速时燃气轮机和柴油机都投入运行以获得最大的航速，称为柴-燃并列联合装置(CODAG)。这种方式通常是在巡航速度较高、柴油机功率在总功
