前言

随着时代趋势变化，众多行业都开始往科技化、自动化转型，船舶制造业就是其中一员。船舶作为满足船舶航行、各种作业、人员生活的场所，在满足相关需求与标准的基础下对其实施自动化设计是非常必要的，其可以有效提升动力装置与系统的工作效率，延长使用寿命，降低营运成本，对于航运业的经济发展有重要的推动作用。应当注意的是，船舶轮机机舱动力装置结构复杂，涉及系统众多，实现自动化需要进行全面考虑。因此本文对船舶轮机的动力装置与系统加以分析，探讨合理、符合制度与法律要求的设计方式，实现船舶轮机机舱自动化。

1船舶轮机动力装置与系统概要

1.1船舶轮机机舱动力装置与系统自动化设计需求

船舶轮机自动化机舱是由众多复杂的机电设备组成的，因此，其动力装置与系统应根据当前船舶轮机动力装置使用需求进行研发设计，具体要求包括：①船舶轮机动力装置满足船用条件，即符合船舶使用与运行条件；②船舶轮机生产必须符合我国法律法规与系统设计需求；③船舶轮机动力系统内部装置与其他设备应具备一定交互关系，能够协调工作^[1]。

为满足以上要求，对于船舶轮机自动化机舱动力装置与系统的研发需要运用优化设计、并行设计、虚拟设计等方法来实现，同时其也对研发人员的专业能力提出了要求，研发人员应掌握人工智能技术、仿真技术等新时代技术，以此保证动力系统的一体化设计能够实现。应当注意的是，除以上要求以外，对于动力装置的零部件进行辨认也是非常关键的。随着工业产品的多样化发展，船舶动力装置的品种也在不断增加，而由于其结构复杂，所需零部件多，很多工业企业生产的船舶动力装置与系统不够全面，在实际设计过程中，应当选择符合标准与要求的组件。此外，船舶轮机动力系统是通过主动力控制系统满足动力的控制以及自动化的管理，因此研发人员在设计时，应对设计规范化、模块化进行全面考虑，以此提高系统工作效果^[2]。

1.2船舶轮机机舱动力装置与系统自动化设计方法

船舶轮机的自动化是指通过智能技术，综合分析船舶的整体情况以及外界环境因素，向动力系统发出适宜的指令，从而达成自动操作的目的。因此在实行船舶轮机机舱自动化设计时，应对系统进行科学计算，充分考量船舶的航行速度、有效工作功率、螺旋桨直径长度等，确保参数的精准性与计算的准确性，以此才能保证船舶轮机自动化以及机舱传力装置运行的合理性、科学性、标准性。同时应当注意的是，在进行设计的过程中，需将设计分为电动与气动两部分，以此确保船舶航行有充足的系统供给的动力支持。实际制造过程中，科学的自动化科技制动也是必须的，其可以通过各系统反馈的信息加以调度、指挥，保证动力装置正常运行。此外，调速器的运行速度、船舶的行驶速度、螺旋桨的转动速度等重要参数都需要采集记录，使用电子调速器对其进行控制，显著提升系统的科学性。

2船舶轮机自动化机舱动力装置安装与主机定位

船舶轮机自动化机舱的动力装置是由主机、减速齿轮箱、水力测功器、高弹性联轴器、带弹性联轴节的短轴组成的，对其进行安装与主机定位可以提高机舱的使用效率。要实现动力装置的安装，轴系是非常重要的部位。轴系仅包含一段短轴，其体积小，结构紧凑、刚性较好、柔性较差，因此当其发生弯曲时，会造成两端支承负荷加重，影响动力装置的运行。为保障轴系正常运转不出现弯曲，需要按规章要求对其进行校中，其方法包括测力校中、直线校中、最优化校中。测力校中与最优化校中常用于两万吨以上的钢制海船，而直线校中广泛用于吨位较小的船舶轴系以及陆上的机械安装中轴系。校中方法具体为分析装置内各轴的中心高、轴中心距离、垫片允许的最小厚度、各设备安装凸缘等情况，找到装置中主机在混凝土底座上的中心线位置与曲轴中心线高度。确认定位无误后安装主机，随后将装置其他轴线以主机曲轴中心线为准进行校正^[3]。

主机定位具体操作是将主机吊至水泥基础上，使曲轴中心线与底座中心线一致，在主机上树立线架，利用其进行吊垂线对齐基准点操作，以保证曲轴中心校中。随后分别利用两大、两小线坠对准标板中心点与主机曲轴轴心线，通过调整垫铁校正曲轴中心位置。将主机轴线与底座中心线对齐后，利用钳工水平仪的平面镜反射调整主机基座的水平度，使之达到水平要求。此外，为避免垫片厚度变化影响后续设备校中，应调节主机轴线的中心高。具体方式是用直尺测量飞轮中心及主机轴心拆下自带滑油泵后据底座的距离，调整主机达到标准的轴线中心高要求^[4]。当以上三者同时调整好后，主机定位就基本完成了。

确定主机位置后放置垫铁，对地脚螺栓实施灌浆。将其调整到垂直于主机基座后实施二次灌浆，灌浆层凝固且达到规定强度后，即可拧紧螺栓螺母。应当注意的是，螺母需要从基座中间开始，两头交错对角进行拧紧，同时控制力矩，使用机油润滑，在螺母下添加垫圈，防止日后拆卸困难^[5]。上紧地脚螺栓后，检查曲轴拐档差是否处于规定范围内。完成主柴油机固定后，对减速箱加以定位，其中心线以主机曲轴中心线为准校中。由于减速箱体积较小，需要在其下加垫刚性支架保证轴线与主机轴线中心高居于同一高度。刚性支架中间采用活动垫片，通过调整其厚度，对减速箱完成定位。

3船舶轮机自动化机舱动力系统设计

3.1船舶轮机自动化船舱燃油系统

完成船舱自动化动力装置安装后，还需要对其系统进行设计，其中燃油系统是其重要的组成部分。其分为轻油系统与重油系统，二者通过管路和阀门实现轻油和重油的转换，因此其连接部位需要进行科学、合理的设计。此外，还需要对重油系统、燃油分油机以及燃油黏度调节装置加以分析。

3.1.1重油系统

重油系统的组成特点为：①燃油均质机装设。均质机具有乳化、均质、细化燃油及降低燃油黏度的作用，其可以显著提高燃油的燃烧效率，对于劣质燃油的燃烧性能也可以进行改善，保证燃油燃烧的清洁性与经济性，达到节能减排的目的。②设置伴管加热和加压循环系统。重油系统中设置有加压循环系统，其是通过燃油加压泵及循环泵实现燃油的增压循环，此外，加压循环系统中设置有伴管加热功能，其保证短时间停船的情况下，无需进行重油、轻油的更换，减少资源损耗。③实时显示耗油率。重油系统装设有椭圆齿轮流量计，其带有热延伸管机构、滤器、Ag19型发送器，通过将水力测功器取得的功率信号与流量信号相结合，计算机实时计算后，即可在集控室显示主柴油机的耗油率。④反冲洗滤器装设。反冲洗滤器是燃油系统自动化的重要组成，其装设目的是为了实现滤器的自动清洗^[6]。

3.1.2燃油分油机

燃油系统应配置两台燃油分油器，两者分别实现串、并联运行，其采用自动时序控制，可以实现分油、排渣功能自动化，以及自动调节控制油温，若出现跑油现象，可以及时发出预警信号。

3.1.3燃油黏度调节装置

燃油系统采用燃油黏度自主调节装置的作用在于当主机处于不同工况时，保证燃油黏度在主机所需的变化范围内，并将其显示出来，便于操作人员时刻关注燃油黏度是否处于给定值。

3.2船舶轮机自动化船舱滑油系统

除燃油系统外，滑油系统亦是船舶轮机自动化船舱动力系统中的重要组成，一般情况下，主柴油机中应采用干底式强制循环润滑系统，其中设置有科学的液位调节系统以及油温控制装置。滑油系统作用在于对船舶运行过程中动力装置各组件起到润滑作用。该系统中还设置有机油分油机，其在主柴油机运行过程中对机舱中的机油可以连续旁通地分离、净化，有效确保分油机的工作性能与工况，是船舶轮机自动化系统正常运行的基础^[7]。同时滑油系统设有跑油报警装置，该装置是分油机工作的监控者，是保障其自动化、无人化工作的必要条件。此外，滑油系统可以对副机曲柄箱中的机油进行分离净化^[8]。

3.3船舶轮机自动化船舱冷却系统

船舶轮机自动化机舱动力系统在运作时，由于温度过高，需要冷却系统的支持，其采用的系统均为闭式冷却系统。船舶主机处于备动状态时，机舱副机冷却水可以在主机缸头、缸套中流动，实现暖缸的效果。通过这种方式可以有效减少运行过程中的能源消耗，确保冷却系统自身性能。其具体操作是于自动化机舱外建一个水池，将海水引入池中作为舷外水，舷外水系统分为低温、高温两个相对独立的系统。其中低温舷外水系统作用在于对空压机、空气冷却器、滑油冷却器、辅锅炉回汽冷凝器机副机淡水冷却器等设备进行冷却，而高温舷外水系统采用变频控制的新技术，对主机淡水冷却器进行冷却，从而达到节能的效果。

3.4船舶轮机自动化船舱空气压缩系统

船舶轮机自动化机舱运作过程中，空气压缩系统会使用空气净化器会空气进行清理与减压处理，从而保证提供主机运行的基本动力，同时其也可以对主机予以科学控制，保障系统运行的整体效果更佳。其具体操作是设置两台主空压机向主气瓶供气，压缩空气作用于两路，一路作为主机起动的动力来源，另一路经减压后作为日常杂用能源。此外，还要设置一台自控空气压缩机及一只空气控制瓶，空压机输出的空气经净化、干燥后作为备用能源存储于空气控制瓶中，当自控空压机出现故障无法运行时，空气控制瓶中的气体可供于减压^[9]。

4结语

船舶轮机动力装置与系统自动化涉及了自动化故障检测、转向与转速信号发生速率自动化限制、自动化模拟元器件操作、判断操作纵向转换位置等内容，因此，在设计时，应当充分考量各项参数，保证计算准确，以此才能提高设计的合理性、科学性。同时对于动力装置的安装与主机定位应严格按照相关规程进行，提高机舱的使用效率。此外，对于动力系统的设计应当全面，从燃油系统、滑油系统、冷却系统、空气压缩系统等多方面入手，采用新技术，减少运行过程的能源损耗，确保动力装置的稳定运行。相信随着船舶自动化技术的进步，我国船舶轮机可以实现无人操作的目标，其对于我国船舶制造业的发展与经济推动都有重要的意义。

参考文献

[1] 李冬梅. 船舶轮机自动化机舱动力装置与系统[J]. 电子技术与软件工程, 2017(16):139-139.

[2] 张伟明, 张远刚. 船舶动力装置发展研究[J]. 内燃机与配件, 2017(17):39-40.

[3] 李放. 船舶轮机设备管理信息系统的开发[J]. 山东工业技术, 2018(10):155-155.

[4] 梁宇. 浅议船舶机舱设备维修与保养的新思路[J]. 山东工业技术, 2017(7):258-258.

[5] 杨家结. 关于船舶轮机设备故障排除的措施探讨[J]. 军民两用技术与产品, 2017(18):96-97.

[6] 李书霖. 船舶轮机管理的现状与发展以及有效管理措施初探[J]. 科技创新导报, 2017(14):221-221.

[7] 罗金波. 船舶轮机设备的选型与经济效益[J]. 广东造船, 2017, 36(4):75-76.

[8] 李武胜, 李日新, 许峰. 新时期船舶轮机安全管理的风险[J]. 山东工业技术, 2017(24):30-30.

[9] 李磊, 何晓韬. 基于机器学习的船舶机舱监控系统[J]. 舰船科学技术, 2018, 40(20):188-190.