摘 要

本文就65m平台工作船主推进动力装置的选型设计和管系设计作了较为详细的论述和分析，为同类型平台工作船的动力装置的选型设计提供了一个较为可行的参考。

通常情况下，必须了解船舶的阻力特性，方能选择合适的主推进动力装置。但平台工作船的推进系统，除了能满足自身运行外，还需要为其它作业如抛起锚、拖曳等提供足够的动力。平台工作船应具有良好的操控性，因此应采用Z型推进装置。

从船舶的系柱拖力着手，根据主机功率与系柱拖力关系公式，可估算出主机的有效功率。

再根据这个有效功率值，结合造价、寿命及维修、燃油消耗率、滑油消耗率等因素综合考虑进行主机选型。确定主机后，可根据厂家推荐选定滑差离合器和舵桨系统。

最后，根据确定了的主辅机和应急发电机的型号以及船型参数来进行管系设计。在本文中，根据经验公式和平台工作船的建造规范，将燃油管系、滑油管系、冷却水系统、压缩空气系统、舱底水系统、压载水系统、消防系统、生活水系统和机舱通风系统分别进行计算选型，这个部分是本文的重点。

结论：根据平台工作船的建造规范，完成了65m平台工作船主推进动力装置的选型设计和机电设备的选型设计。

关键字：平台工作船； 主推进装置；机电设备； 选型

Abstract

This paper has made the detailed discussion and analysis on the selection design and piping design of main propulsion system for the 65m Platform Support Vessel. It provides an optimum design template for powerplant of similar platform support vessel.

Under normal circumstances, we must understand the ship's resistance characteristics in order to select the appropriate main propulsion power plant. However, in addition to being able to satisfy its own operation, the propulsion system of the platform support vessel also needs to provide sufficient power for other operations such as throwing anchors and towing. Platform support vessel should have good maneuverability, so Z-type propulsion units should be used.

Starting from the bollard drag force of the ship, according to the formula of the relationship between the power of the main engine and the drag force of the bollard, the effective power of the main engine can be estimated.

Then based on such factors as effective power value, combined with the cost, life, maintenance, fuel consumption rate, oil consumption rate and others, the type of main engine is determined.. After confirming the main engine, the vessel clutch and the rudder propeller system can be selected according to the manufacturer's recommendation.

Finally, the piping design is carried out based on the confirmed model of main auxiliary engine, emergency generator and the ship type parameters. In this paper, based on the empirical formulae and the construction specifications of the platform support vessel, the fuel piping system, the lubricating oil piping system, the cooling water system, the compressed air system, the bilge water system, the ballast water system, the fire protection system, potable water system and the cabin ventilation system are respectively carried out for calculation and selection, which is the focus of this paper.

Conclusion: according to the construction specifications of the platform support vessel, the main propulsion system selection design of the propulsion powerplant and electromechanical equipment for the 65M PLATFORM SUPPORT VESSEL have been completed.

Key Words：Platform Support Vessel; Propulsion Plant; Electromechanical Equipment; Selection Design

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2 设计依据 1

第2章 主机选型论证 3

第3章 机电设备估算选型 6

3.0已知条件 6

3.1燃油系统 8

3.1.1 主机耗油量 8

3.1.2 柴油发电机柴油消耗量 8

3.1.3 油舱总容积 8

3.1.4 主机日用油柜容积 9

3.1.5 辅机日用油柜容积 9

3.1.6 油渣舱容积 10

3.1.7 污油柜容积 10

3.1.8 燃油供给泵 10

3.1.9 燃油输送泵 11

3.1.10 燃油分油机 11

3.2 滑油系统 11

3.2.1 贮油舱 11

3.2.2 滑油循环泵 12

3.2.3 主机滑油循环柜 13

3.2.4 主机滑油备用泵 13

3.2.5 滑油沉淀柜 13

3.2.6 滑油污油柜 13

3.2.7 滑油分油机 13

3.2.8 滑油油渣柜 14

3.3 冷却水系统 14

3.3.1 膨胀水箱 14

3.3.2 冷却水泵 14

3.4 压缩空气系统 16

3.4.1 主机起动空气瓶 16

3.4.2 主空气压缩机 17

3.4.3 辅机空气瓶 17

3.4.4 瘫船后重新起动主机所需时间 17

3.5舱底水系统 18

3.5.1机舱舱底水总管内径 18

3.5.2 机舱舱底水支管通径 18

3.5.3 舱底水泵排量 18

3.5.4 舱底水油水分离器 18

3.5.5 舱底水舱容积 19

3.6 压载水系统 19

3.6.1 压载水泵 19

3.6.2 压载管系管径 19

3.7 消防系统 20

3.7.1 主消防泵 20

3.7.2 应急消防泵 20

3.7.3 消防总管通径 20

3.8 生活水系统 21

3.8.1 淡水压力柜容积 21

3.8.2 生活水泵排量 22

3.8.3 海水压力水柜容积 22

3.8.4 压力柜水供水泵的排量及其压头 24

3.8.4.1 淡水柜的供水泵 24

3.8.4.2 海水泵 25

3.8.5 生活污水处理装置 25

3.9 机舱通风系统 26

3.9.1 通风量的确定 26

3.9.2 机舱通风机压头 27

第4章 轮机说明书 28

4.1 概述 28

4.2 主机组 28

4.2.1主机主要参数 28

4.2.2 滑差离合器 29

4.2.3 舵桨机 29

4.3 电站 29

4.3.1 柴油发电机组 29

4.3.2 应急柴油发电机组 30

4.4其它辅助设备 31

4.4.1 泵 31

4.4.2 空压机与空气瓶 34

4.4.3 分油机 34

4.4.4 机舱通风机 35

4.4.5 环保设备 35

4.4.6 机修设备 35

4.4.6 其他设备 36

4.5 系统和机舱布置 37

4.5.1 燃油系统 37

4.5.2 滑油系统 37

4.5.3 压载水系统 37

4.5.4 舱底水系统 37

4.5.5 压缩空气系统 38

4.5.6 主机排气系统 38

4.5.7 冷却水系统 38

4.5.8 机舱通风系统和空调系统 38

4.5.9 干散装搬运系统 39

4.5.10 泥浆/收集油舱液位测量系统 39

4.5.11 外消防系统 39

第5章 轮机设备明细表 41

第6章 结束语 46

参考文献 47

致 谢 48

绪论

1.1 研究背景和意义

海洋平台工作船操控性良好，能够执行巡航和动态定位（DP）操作^[1]，具有平台物资供应、抛起锚、拖曳和对外消防等多种功能，在海洋工业中扮演着越来越重要角色。海洋平台工作船通过数十年发展变，技术上不断提高，现已成为一类设备复杂，使用要求高，本身精干且极具活力的船舶。

史上第一艘专用海洋平台供应船建造于上世纪50年代，由美国海事公司承担建造。作为摸索阶段，该船主尺度较小，马力也不大，而且仅仅只有有限的专用拖曳设备，因而只能在风浪不大的墨西哥湾水域作业，但它已基本形成了现代海洋平台供应船PSV的雏形^[2]。60年代后期，欧洲北海油田的勘探开发得到迅速发展，但此时的平台供应船无法充分提供拖曳、移锚等功能，因而挪威、荷兰等国进一步设计出了具有抛起锚、拖曳、供应三种服务于一体的三用工作船，船舶的适应性得以提高。改良后的三用工作船航区变大，可在海上平台附近保持低速巡航，随时待命，能为海上平台及时供应各种物资和材料。此外，它还能进行抛起锚作业及进行平台和大型船舶的拖运作业，并具有一级对外消防、海面除油污、营救海难人员等能力。进入21世纪以来，海洋平台工作船的功能日趋多元化，有的平台工作船具有海面油污处理和溢油回收功能，甚至可以进行电缆铺设和水下切割等多种功能。总之海洋平台工作船正朝着载货量大、载货种类齐全和装备更加精良的方向发展。

中国海洋平台工作船的发展虽然起步较晚，但通过一代代“造船人”的努力，已经历了从无到有、从小到大、从功能单一到多功能的过程。目前我国已经具有建造世界高水平海洋平台工作船的能力，例如2015年武船集团建造的多用途海洋平台工作船“华虎号”，其航行速度、装载量、装载率、单位系柱拖力和功率等主要性能指标均已达到同类型船舶国际领先水平^[3]。

而对于设计一条船舶而言，动力装置设计又是其重中之重。本文将对65m平台工作船主推进动力装置的选型设计和管系设计作出较为详细的论述和分析，为同类型平台工作船动力装置的选型设计提供了一个较为可行参考。

1.2 设计依据

（1）船型

本船为平台工作船，双机双桨推动。

（2）船舶主要尺度

总 长：65.00m

垂线间长：57.30m

型 宽：16.80m

型 深：7.00m

设计吃水：5.00m

最大吃水: 5.90m

系柱拖力：75t

（3）航速，续航力

设计航速: 12.5 knots (@100%MCR)

续 航 力: 50 days

（4）环境参数

环境气压：0.1013MPa (760mmHg)

相对湿度：最大90%，最小0%

环境温度：最高45℃，最低10℃

海水温度：最高32℃，最低15℃

第2章 主机选型论证

对现代船舶而言，主机是其心脏所在，为船舶提供动力，因此主机选型也是整个动力装置设计过程中的重中之重。在主机选型后，其他一些辅助设备也随之而定，因此，它对机电设备乃至全船的造价起着决定性的作用，其性能也直接影响到船舶的其他各项参数，如船舶的操纵性，可靠性，营运经济性，振动及噪声以及机舱布置等。表征主机的性能的几大参数主要有：额定功率，额定转速，平均有效压力，燃油和滑油消耗率，输出扭矩等。

本船是一艘平台工作船，应具有可海上定位停泊、拖力大，操作灵活等优点。根据本船的特点，对主机选型有如下要求：

1、应选用Z型推进装置^[4](舵桨装置可以360°范围内旋转，可发出全方位的推力和操舵力)来提高船舶操控性，实现倒车、横移、急停和原地回转功能。

2、从重量和尺寸方面考虑，应使主机重量轻，来提高载重量；应使尺寸尽量小，来缩小机舱容积，从而增大货舱容积。

3、从功率和转速方面考虑，应要求主机是大功率运行，中低转速，以得到比较高的船舶推进效率。

4、从燃油和滑油方面考虑，应对燃油和滑油要求、耗油率尽量低，多方面考虑，进行燃料和滑油的技术性、经济性分析，权衡处理以减少成本，提高营运的经济性。

5、从主机的造价，寿命以及维修的方面考虑，主机选型将决定大部分辅助装置的选型，在船舶造价中占有很大比重，因此要求主机的造价较低，使用寿命长，且维修保养方便。

6、振动和噪声方面，应尽量小，这要求主机的平衡性要好。

7、柴油机的热效率应尽可能要高，燃油消耗率应尽可能低，从而提高船舶运营的经济性和使用寿命。

通常情况下，主机选型计算时可以通过爱尔法和阻力系数法来估算主机功率，然后选择与母型船功率更接近的方法作为选型依据。但本船为三用平台工作船，具有平台供应、拖曳、抛起锚、对外消防功能，由于其功能的特殊性，尤其是拖曳和抛起锚时需对外输出较大功率，若采用爱尔法或阻力系数法^[5]估算主机功率，均会产生较大误差。因此，本船应根据系柱拖力来求主机的最大持续功率，可用下式进行估算^[6]：

（2.1）

式中：P ——主机最大持续功率，马力；
　　 T_b ——拖轮的系柱拖力，75吨；
　　 t_b ——单位系柱拖力，吨/100马力。

本船推进器为固定导流管 定距桨，故t_b=1.4t/hp，主机最大持续功率要比上式值约大10%。此外，本船在设计中暂不考虑主机超负荷运行状态下的系柱拖力。

故 hp=4333kW

本船为双机双桨驱动，因而预估单机功率为2200kW左右。

结合国内海洋平台工作船主机选用情况，本船主机选用日本新泻动力公司（NIIGATA）生产的柴油机。经过选择，NIIGATA柴油机有5款柴油机比较适合。6M28HLX中速机和6M38系列中速机（6M38HGT、6M38HET、6M38HT、6M38HFT）。五款主机功率均为2206kW，其中6M28HLX柴油机转速为750 r/min ，6M38系列转速为300r/min。其中，6M38系列柴油机以6M38HGT燃油消耗率最低，但价格昂贵；6M28HLX在五款柴油机中燃油消耗率第二低，但价格较低，且质量仅为29400kg（6M38HGT重达44900kg），故本船选用6M28HLX。

该机型市场应用较广，燃油消耗率较低，价格合适，噪声较小^[7]。经主机厂推荐，舵桨系统选用新泻ZP-41型，并配备新泻HL85Y滑差离合器。

选型参数如下：

主机：NIIGATA 6MG28HLX ， 2台

型式：四冲程，直立，涡轮增压，船用柴油机。

图2.1 新泻ZP-41舵桨机

缸数：6

缸径：280mm

行程：275mm

重量：29400 kg

最大持续功率(MCR)： 2206 kW（3000 hp）

最大持续功率时转速： 750r/min

燃油消耗率（ISO 工况）： 181g/ kW·h

滑油消耗率：1.38g/kW·h

燃油消耗率（ISO 工况）： 181g/ kW·h

滑油消耗率：1.38g/kW·h

滑差离合器：NIIGATA HL85Y 液压遥控系统，减速比 3.099:1

舵桨机：NIIGATA ZP-41

类型：360°旋转，固定导流管四叶定距桨

直径：2700mm

额定转速：242RPM

第3章 机电设备估算选型

船舶管系是船舶动力装置的主要组成部分之一，本章主要包括了船舶各大系统（燃油系统、滑油系统、冷却水系统、压缩空气系统、舱底水系统、压载水系统、消防系统、生活水系统和机舱通风系统）以及主要设备的计算。本文计算、估算所用的公式，除特别说明外，均来自《民用船舶动力装置原理与设计》^[8]。所选设备排量、压头以及型号等来自“国际船舶网”或各个公司的官方网站。

3.0已知条件

1. 主机（2台）

型号：NIIGATA 6MG28HLX

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