动力装置设计与安装工艺.docx
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动力装置设计与安装工艺
威海职业学院
毕业设计任务书
系部
船舶工程系
专业
船机制造与维修
年级
2009级
班级
3班
姓名
苗章臣
学号
200901402095
指导教师
丛云飞谢桂芬
职称
高级技师高级工程师
教务处编印
毕业设计指导须知
一、毕业设计是专业教学计划的一个重要的实践教学环节，是学生毕业前进行综合训练和模拟从业训练的重要实践性教学环节，是高职教育培养高技能适应性人才的基本要求，是学生综合素质与实践能力培养效果的全面检验，是衡量高职教育和办学效益的重要评价内容。
毕业设计的目的是培养学生综合应用所学知识和相应技能，解决问题的本领。
毕业设计应坚持校企合作，贯彻以“生产性实训”为特征的工学结合的人才培养理念，以能力培养为主线，培养学生的创新能力、就业能力和综合能力等。
毕业设计的选题注重科学性、创造性、针对性、应用性和实践性。
二、毕业设计应包括教学目的、选题、调查、撰文（目录→前言→正文→结论→答谢→参考目录→附录等）、指导、答辩、评语等活动。
三、指导教师具有讲师以上或相应职称的相关专业人员，且专业对口。
经系、教务处审查同意后，方能指导学生进行毕业设计。
指导过程中，指导教师加强对学生的思想教育工作，培养学生的严谨、勤奋、求实、创新的学风。
抓好关键环节的指导，既不包办代替，也不要放任自流。
要按照进度计划，加强对学生各个阶段设计完成情况的登记、提问。
要求每位学生以热情好学、求实创新的态度参加毕业设计每个环节，综合运用所学知识解决实际问题，获取新知识，提高独立工作能力，在完成学习任务的同时，创造出良好的设计成果。
四、学生应以严肃认真、实事求是的态度按期完成任务书中规定的项目；能熟练地综合运用所学理论和专业知识，有结合实际的具体项目设计或对某具体课题进行有独立见解的论证，并有一定的技术含量。
根据指导教师给定的课题，独立思考。
自己动手，不得抄袭或找人代笔。
毕业设计要做到内容完整，结构严谨合理，分析处理科学；文字顺畅，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，符合国家有关标准和部颁标准，图纸、图表完备、整洁、清晰、正确；论文结果有应用价值。
在规定时间内完成。
五、答辩委员会成员应由具备讲师以上职称的教师或相应职称的专业人员组成，提出的问题要有针对性、专业性、准确性、典型性。
六、学生答辩的过程中要严肃认真，文明礼貌。
答辩时，思路清晰，论点真确，回答问题基本概念清楚，对主要问题回答正确，深入。
设计题目
动力装置布置与安装工艺
指导教师评语：
成绩：
指导教师签名：
年月日
教研室复审意见：
成绩：
复审人签名：
职称：
年月日
系部终审意见：
公章年月日
答辩情况记录：
答辩委员会（或小组）评语：
成绩：
主持答辩人签名：
职称：
年月日
毕业设计进度计划：
起止时间
工作内容
备注
摘要
本文共分五部分，包括主机选型布置安装；齿轮箱及联轴器布置与安装；船舶系统安装工艺；船舶轴系的吊装；辅助装置等。
考虑到对载重量5500t海运化学品船动力装置设计及其特殊性,使其布置与安装工艺既满足其功能的特殊性要求,也符合国家有关技术规范,保证船舶得以顺利建造和实用性及安全性。
关键词:
动力装置，化学品船，安装工艺
Abstract
Thispaperconsistsoffiveparts,includingthehostselectionlayoutinstallation;agearboxandacouplingarrangementandinstallationofsysteminstallationprocess;ship;shipshafthoisting;auxiliarydevice.Consideringtheweightoftheload5500tmarinechemicalsshippowerdevicedesignanditsparticularity,itslayoutandinstallationprocesscanmeetthespecialfunctionoftherequirements,alsoconformstotherelevanttechnicalnormsofthestate,toensurethesmoothconstructionandpracticalityandsafety.
Keywords:
powerplant,chemicaltankers,installationprocess
前言
船舶动力装置是保证船舶正常航行、作业、停泊及船员、旅客正常工作和生活所必需的机械设备的综合体。
船舶动力装置的主要任务是发出一定功率，产生各种能量，实现能量的转换和分配，以保证船舶正常航行和作业。
所以，他有船舶“心脏”之称。
安装工艺是船舶建造过程中所体现的一种程序，它反映出造船质量，时间配置，工厂效益等方方面面。
其具体到动力装置的安装上则是主机布置与吊装顺序齿轮箱联轴器的调整安装管路系统布置安装轴系吊装辅机的安装工艺等。
在船舶主推进系统的设计中,要保持船、机、桨的配合,并且使之达到最佳配置,船舶主推进系统才具有最好的经济性。
化学品船装载对环境有较严重危害的化学品,具有高技术含量、高建造难度、高规格标准等特点,满足相关国际公约及所加入船级社要求。
总体技术规格书,提出了该船的一整套主推进动力系统解决方案,保证整船的设计航速、推力等要求。
目录
摘要…………………………………………….……..……1
前言………………………………………………..…….…2
简介………………………………………………..…….…4
一、主机选型布置安装…………..…………….…...….….4
1.1主机选型…………………...…………………………5
1.2主机布置安装……………..………….…..……...….…6
二、齿轮箱及联轴器布置与安装………………………....9
2.1齿轮箱选型与联轴器选型……………..……………..…9
2.2布置与安装………….…….….…………….……...…11
三、船舶系统安装工艺…………………….…....……..…13
3.1单元组装……………………………...……..…...…...13
3.2分段预舾装………………………………...……...….14
3.3管系的安装方法…………………………………....…14
3.4管路安装的注意点………………………….…………15
3.5管路系统的运行实验………………………….…...….16
四、船舶轴系吊装………………………..………….……16
4.1确定轴系理论中线……………………………...…..…16
4.2轴系校中质量对轴系运转的影响……………….…...…17
4.3轴系校中…………………………………….....…….17
五、辅助装置安装………………………….….....………18
5.1各类辅机上船安装方法归纳…………...…………..…..18
5.2船用各类辅机安装要点……………………………......19
结束语与展望…………………………………………...…21
致谢………………………………………………….….….22
参考文献…………………………………………….….….23
简介
本船为5500t级海运化学品船，其尺度满足准船型，可装载货物比重0.76~1.30t/m3.
主要装载：
苯类、醇类、酸类、烷类；适装苯类有纯苯、苯和10%或以上苯的混合物、甲苯、二甲苯（邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯及其混合物）、苯乙烯；醇类有乙二醇、二乙二醇、甲醇、乙醇；酸类有乙酸、乙酸乙酯、乙酸乙烯；烷类有1，2-二氯乙烷。
每次只装单一货品。
船级：
中国船级社。
货舱区为双底双舷侧结构,主甲板上局部为凸形甲板，货舱材料采用304L不锈钢，机舱及艏艉区域为单底单甲板结构。
一、主机选型布置安装
本次对5500t海运化学品船动力装置的设计都是基于前面的基本要求所展开的，是的整个船舶的经济性和安全性得到了保障。
本产是单机单桨，间接驱动，机舱位于船体的后舱。
机舱设备按以下要求进行设计：
海水温度为32oC，大气压力为100KPa，相对湿度为60%。
其主机布置图如下
1.1主机选型
考虑到其工况和航速要求，本船使用的柴油机是中速机，大大提高了船舶的经济性。
经过查阅相关资料进行比较后发现国外机型虽运行可靠，但价格昂贵，考虑到成本控制以及维修时可能会缺少配件，可能在营运过程中遇到麻烦，故不予以考虑。
本船主机在国内机型范围内进行选择。
经过查阅相关资料后决定本船选用的主机为广州柴油机厂生产的6G32型船用柴油机如图（1-1）。
它是一款直列、四冲程、直喷、废气涡轮增压中冷、不可倒转的中速柴油机，在其最大持续功率运转时，运行可靠。
该船用柴油机的基本参数如下：
持续功率为2665kW,标定转速600r/min，主机缸数为6缸，缸径为320mm，活塞的工作行程为480mm，燃油消耗率为183g/kW·h。
1.2主机布置安装
1.2.1主机机座的准备
主机是通过垫片或减振器安装在船体基座上的，基座是与船体直接相连的支承座。
主机安装前，基座的准备包括：
基座位置及外形的检验，主机紧固螺栓孔与固定垫片位置的确定和基座上平面的加工。
1．基座的检验
2、基座上主机固定螺孔的定位
3、基座的加工
基座的加工主要是面板的加工，固定垫片的焊接和平面的加工以及螺栓孔的加工。
1.2.2主机的吊装
由于本船用主机是中型中速速柴油机，其机体的尺寸和重量大，为了确保吊运过程中的安全，使柴油机受力均匀而不产生变形，事先必须作好周密细致的准备工作。
吊装前的准备工作做好后，用浮吊缓缓提升，离地面约100mm时，稳定一段时间，检查吊装工具和钢丝绳等均无异常现象，再继续吊起。
主机吊至机舱口上空时，对准入口，将主机徐徐下落，使主机平稳又准确地落在基座上。
1.2.3主机的定位
主机吊到基座上后，就对其进行核中，即定位。
主机的定位就是按轴系中心线同轴或平行（轴系通过减速器与主机相连）。
主机的定位是主机安装中最主要的工作。
主机的定位与轴系的安装有密切关系，主要有两种方法：
在安装轴系后安装主机时，则以连接法兰上的偏移和曲折进行校中；在先安装主机后安装轴系时，则以轴系理论中心线进行校中。
本船采用根据轴系法兰定位
根据轴系法兰定位
1.2.4主机的固定
主机定位后，应当保持与轴系等相连部件间的相对位置。
主机运动部件不平横的惯性力和惯性力矩较大，加上船舶在水上航行，飘忽不定时发动机的倾斜力及转弯时发动机的惯性力等要求主机必须与基座牢固地固定，除了特殊用途的船舶要求主机下面安装减震器进行隔音减震外，绝大部分船舶都是与基座刚性连接。
主机定位后，向船东、船检报验，合格之后才能固定主机。
1、主机定位后，在基座和固定垫片之间配制活动垫片，并且用螺栓拧紧。
2、对固定螺孔的加工，一般都通过基座上的螺孔直接在垫片及基座上钻孔。
3、对于精密配合的螺栓与孔，在钻好孔，进行铰削或镗削加工，按主机固定螺栓分布图安装精密配合的螺栓和非精密螺栓。
4、安设计要求旋紧各个固定螺栓，并旋紧其防松螺母。
二、齿轮箱及联轴器布置与安装
2.1齿轮箱选型与联轴器选型
本船使用的是中速柴油机，选用杭州前进齿轮箱厂生产的GW系列齿轮箱如图（2-1）。
该齿轮箱的基本参数如下：
型号GWS60.66，型式为可逆转离合减速齿轮箱。
齿轮箱的输入最大转速为1200rpm，传递能力为4.625kW/rpm，减速比为2.536。
由于柴油机的间歇性喷油与燃烧，输出转矩不均匀，当箱主动轴上干扰转矩幅值超过柴油机平均输出转矩时，会造成齿面“敲击”严重时会损坏齿轮。
为改善这种情况，设置弹性联轴器是一个可供选择的，也是经常被采用的方法。
根据《船舶动力装置》（哈尔滨工业大学出版社2011年1月第4次印刷）P109至118页查找可知
联轴器有弹性联轴器和刚性联轴器之分，
刚性联轴器只起联结作用，要求有足够的强度和刚度，船舶轴系所用的联轴器基本是弹性联轴器。
经过查阅相关资料考虑到成本控制以及更换维修的便利性选用国内厂家满足要求的型号，因本船选用的联轴器是无锡伏尔康科技公司生产的RATO—S（G4311）型号的高弹性橡胶
联轴器如图（2-2），所以在此只了解该类联轴器橡胶高弹性联轴器
橡胶高弹性联轴器结构简单、质量轻、尺寸小，而且具有较大的柔度、良好的减振和防冲击性能，使用功率范围大，应用广泛。
2.2布置与安装
总的要求是使齿轮箱的轴心线平行于轴系的中心线或轴系中心线的延长线上。
由于轴系安装方法不同就出现了两种安装顺序即“艉轴——中间轴——主机”和“艉轴——主机——中间轴”两种情况。
第一种情况只要顺次连接主机的位置就确定了，而第二种情况，中间轴长度要现配，否则连接不上。
各法兰处的偏移与曲折应符合轴系安装技术要求表中的规定值，需测量曲轴拐挡差的，其允许值应在活塞行程的0.01%以内。
2.2.1对船体基座的要求
1.安装齿轮箱的船体机座应按图施工,有条件的应进行整体机械加工,加工面光洁度应达到
2.船体机座面板不允许内倾,外倾斜度应在1:
200以内.
3.船体机座纵向平面的不平行度,长度2m以内的<2mm,长度>2m的<4mm.
2.2.2按轴系理论中心线校中
按轴系理论中心线校中减速器的工作是从调节其轴向位置开始的,据轴系的设计长度,按图纸规定的减速器输出端法兰端面至某号肋位将机座输向位置调准，其方法同主机方法相同，有两种。
齿轮箱离合器垫片及其配制
在齿轮箱离合器安装在本船主柴油机安装中还可使用其它垫片，为可靠起见，使用在矩形垫片。
安装垫片时凭摇动上块时手的感觉以决定上块与机座支撑脚下平面空隙位置，或用塞尺测上快与机座支撑脚的空隙位置决定上下相对转动的方向，最后要求达到垫片上下平面与支撑脚和机座面贴合，用0.05mm塞尺沿圆周接合面插不进，局部允许插进30mm，插进范围不能超过30mm。
2.2.3减速器齿轮箱的固定
在机座与基座之间配合好全部垫片后，即可按机座上的螺栓孔直接在垫片及机座上钻孔并用螺栓将减速器齿轮箱紧固在机座上，为了使紧固好的主柴油机在运转时不至变动位置，要求机座全部紧固螺栓中到25%以上，采用定位螺栓为此，装定位螺栓孔应进行绞镗孔对垫片的要求等。
对连接螺栓的要求
齿轮箱及推力轴承应有5%的铰制紧配螺栓，但不得少于2只。
铰制螺栓孔的加工装配要求
1螺栓表面光洁度应达1.6椭圆度<0.01不柱度<0.02；
2螺孔的表面光洁度应达1.6椭圆度<0.01不柱度<0.02；
3螺孔与螺栓的配合精度为H7/K6，装配时用铜锤轻轻敲入。
接触面积不小于6%，并分布均匀。
4螺栓紧固后，用0.05mm的塞尺检查，螺栓头部和螺母接触平面应插不进。
三、船舶系统安装工艺
舱底水系统，压载水系统，消防系统，供水系统，燃油系统，滑油系统，冷却系统等管路布置及安装。
对于以上所讲有共同的安装特点，并总结如下：
为了加快造船进度，缩短造船周期，造船厂都采用管系综合放样工艺，进行管子的预制和预装，把过去在船台上船体成型后的大量舾装工作，提前在船体分段制造过程中或建造后在船体大合拢之前进行。
这样既解决了造船过程中前期工种之间劳动量不平衡的问题，又解决了船体成型后多种工种密集在一起交叉作业相互干扰的问题，从而大大地缩短了造船周期，具有较高的技术经济效果。
3.1单元组装
单元组装是把船舶动力装置中各种机械设备设计成组装式单元，并安装在船上指定位置的一种设计施工方法。
要实现单元组装，必须完成组装式单元设计和单元的制造与安装两方面的工作。
3.1.1制造与安装
1、单元的制造
2、从根本上改变了安装作业的条件，安全生产，减轻劳动条件，避免了舱内各个工种之间的相互干扰，提高了工作效率。
3、简化了机舱布置图和管系图，压缩了设计工作量。
4、合理的单元设计可以减少管路，降低成本，保证优越的工作性能和可靠性。
3.2.分段预舾装
分段预舾装是将管子、附件、马脚等在平台胎架之上做船体分段时，即穿插进行预制预装，概括起来四句话：
码头作业船台做，船台作业平台做，外场作业内场做，高空作业平地做。
3.3管系的安装方法
系统安装法是一种传统的安装方法。
这种方法的特点就是按系统安装，根据该系统内的附件、管子在船上的空间位置，按照它们的安装顺序，将管子及有关的附件等分批运吊船上。
安放在预定的安装位置上，最后根据管系安装图进行单管的逐根安装。
这种安装方法的关键是根据管子安装顺序和安装位置，确定管子的吊运次序和位置，使安装工作能有条不紊地进行。
3.4管路安装的注意点
①一般管路安装前应用压缩空气吹除管内的污垢，对清洁要求高的封口管子应安装一根开封一根。
②根据管系的工作状况合理选用垫片或密封材料，特别要注意防止“大管小床”。
③按法兰标准选用连接螺栓，螺栓长度应为旋紧后露出1～2牙，防止“大法兰小螺栓”。
④根据管系特点合理选用管子支架。
管子支架的形式、布置、安装位置及连接螺栓均需符合规定要求。
⑤管系附件安装时，应注意使附件的进出口与管内介质的流向一致，千万不可装反。
⑥安装于低凹场所及易积水场所的管路要加装泄水旋塞。
⑦在管路的安装过程中，如未能装妥封闭的管路，应将未封闭管管口封住，以防杂物入内。
3.5管路系统的运行试验
管路经过完整性检查和密性试验后，还要进行运行试验。
它是主机、辅机及锅炉的试验同时进行的。
运行试验的目的是主要检验该系统工作的可靠性，检查系统中工质的压力、温度是否符合整个系统技术要求以及各有关设备是否正常工作等
四、船舶轴系吊装
4.1确定轴系理论中线
轴系理论中线是在船舶设计时所确定的轴系的轴线。
安装轴系时，人字架轴毂孔和尾柱轴毂孔等的划线和镗削加工，以及轴系各部件和主机的校中定位，都是以轴系理论中线为基淮的。
确定轴系理论中线的方法主要有拉线法和光学法两种。
不论采用哪种方法，都是取两个点（基准点）来确定轴系理论中线的所在位置。
如下图所示；若首准点高于尾基准点，则轴系理论中线为一倾斜直线。
此法比钢直尺测量精度要高。
对本船来讲使用拉线法。
4.2轴系校中质量对轴系运转的影响
A）对轴系各个轴承上实际负荷的影响：
轴系校中质量直接影响全轴系上实际负荷的分配.
B）对尾管后轴承磨损的影响：
由于螺旋桨轴在尾管中成弯曲状态，从而造成轴与轴承在其后边缘附近成局部接触，酿成所谓的“边缘负荷”。
此种负荷的存在必然使该轴承局部迅速地磨损。
C）对减速齿轮箱齿轮正常啮合的影响：
由减速齿轮箱传动的轴系，通常是用法兰与齿轮箱的大齿轮轴连接。
D）对船体振动的影响。
4.3轴系校中
轴系校中就是按一定的要求和方法，将轴系敷设成某种状态，处于这种状态下的轴系，其全部轴承上的负荷及各轴段内的应力都处于允许范围之内，或是最佳的数值，从而可保证轴系持续正常的运转。
进行轴系校中，本船采用按法兰上的允许偏中值（偏移、曲折）的直线校中原理，采用的校中方法是光学准直仪校中法。
五、辅助装置安装
5.1各类辅机上船安装方法归纳
各类辅机上船安装的方法可归纳为如下几种：
1把原动机和从动机械组装成一体（装在同一机壳或共有机座上）的机组（或称机组单元）船舶安装。
2把辅机机组与功能性附属设备及管路在车间组装成一体的功能性单元，因其体积比较大，常加装临时支撑或支架；但其刚性还是比较低的，如分油机功能单元，淡水制造单元等等。
3对于机舱容积比较紧奏。
而机组比较疏散有宽大的辅机，如操舵装置，大部分成若干个完整部件吊运上船，在船上组装成整机，也有的在上层建筑未吊上前已将整机吊入。
各类辅机均有各自的安装特点和工艺要求，对于在船上安装时要校正同心度的辅机，其安装工艺技术不低于小型主机，因此，对这类辅机尽可能采用第一种方法安装。
5．1．1安装时注意事项
1严格检查机组的（或设备的）完整性；
2所有孔口，进出管子法兰都应用闷头，盲孔板或塑料粘胶纸带封闭，以防在吊运，安装期间异物进入机组内部；
3对于自制的各种辅机或设备都需要经过检验或验收；对外来产品，均需要制造厂的质量证书和船检证书；
4对于机组上易损零件，仪表，都应拆下包装吊运；否则，应用防护罩作好保护以防碰损。
5.2船用各类辅机安装要点
5.2.1应用减震器的辅机安装要点
应用减震器的辅机，最常见的有柴油机组和分离机组。
应用减震器的目的是减少震源传给基座的力，并将震源产生的力均匀的传递给基座。
1为了减少震源传给基座的作用力，因此机组机组除了与减震器接触外，其它各处都不应与基座和其它固定物体接触。
2为使震源产生的力能均匀的传递给基座应做好预测检查工作。
首先把辅机的共同基座顶高到H值，此值应是最厚的减震器的高度，并要求机座四角处的H值相等。
然后将其余的减震器装上，按测得的各个H值配置垫圈（片），从而使装配后的各个减震器受力驱于均匀。
5.2.2驳运加热工质辅机的安装要求
输送热工质的辅机，如螺杆泵，透平泵等安装固定后，在其系统完整装配过程中常引起不应有的故障，如泵的壳体温度过高，螺杆或叶轮咬损或起动电流过大，这就是要求设计系统时除了采用弹性管接头外，在系统安装完整后，不仅要在冷态时检查运动部件的动作是否灵活，轻便，还得在热态时进行复查，当检查合格放可正式投入运转。
5.2.3关于使用弹性联轴节的辅机安装要点
这类辅机安装过程中，要注意检查轴的连接法兰的位移和曲折变化，不应超出规定的范围。
同时，试转轴时应轻便灵活，否则就应检查调整垫片的安装精度。
5.2.4安装面不经加工的辅机安装要求
1各个固定螺栓孔位附近的一圈都应用调整片垫实。
2固定螺母应对角交叉拧紧，在对角和居中的螺母拧紧后，运动部件应当灵活，否则，随时修改调整片，以满足正常运转要求。
结论与展望
在大学三年的学习中，我初步掌握了船机修造专业的基础理论和基本技能，并通过一些必要的实验和简单的课程设计获得了初步的实践经验。
此次毕业设计我选择的题目是“船动力装置布置与安装工艺（5500t海运化学品船）”，这是对我大学三年所学知识的进一步巩固。
此次设计完成的主要工作有：
完成5500t海运化学品油船动力装置（含主机、减速齿轮箱及联轴器、船舶系统、轴系安装、辅机装置）的安装布置设计。
各部分的主要设备及其附件的供应商都是拥有CCS证书的企业，保证了各个设备的可靠性和安全性。
通过此次工艺设计我对我国造船工业规范有了进一步的认识。
此次设计让我对船舶动力装置各重要系统设计的基本流程有了较为深刻的认识，也对船舶动力装置布置与安装工艺的发展趋势有了一些了解。
毕业在即，我们面临着从单纯的学习者到一线生产技术人员的角色转换。
在今后的工作岗位上，必须要把所学的理论知识转化为生产力，这正是我们目前所欠缺也是亟待提高的基本技能。
毕业设计课题对我们来说是无疑是一次真实的检验和全面的提高。
鉴于本人能力有限，经验不足，本次设计还存在这样一些缺点与不足，请各位老师批评指正。
谢谢！
致谢
此次设计从准备到结束持续了半年左右的时间。
鉴于本人的能力和经验有限，难免会有考虑不周全的地方，如果没有老师的督促指导和同学们的耐心帮助完成这次设计任务是十分困难的。
在此次设计的过程中，给我感触最深的是丛老师
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