盧劍虹，戴蘭平，謝培甫

(湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙 410132)

0 引言

湖南省近期出臺(tái)了《湖南省內(nèi)河水運(yùn)發(fā)展規(guī)劃》，其中指出，用20a左右時(shí)間，建成暢通、高效、平安、綠色的現(xiàn)代化內(nèi)河水運(yùn)體系，湖南水運(yùn)將迎來飛速發(fā)展時(shí)期。湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院緊抓這一機(jī)遇，開設(shè)了我省第一個(gè)水上運(yùn)輸專業(yè)——輪機(jī)工程技術(shù)專業(yè)。作為水運(yùn)教育，有著它的特殊性，其主要特點(diǎn)在于強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)與素質(zhì)教育環(huán)節(jié)，而實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)具有綜合性與實(shí)踐性融為一體的特點(diǎn)，眾所周知，STCW78/10公約于2012年3月1日起正式實(shí)施，修訂后的公約主要體現(xiàn)在職能發(fā)證方法、適任證評(píng)估、遵章和核實(shí)機(jī)制這三個(gè)方面提出了新的要求。為滿足我院輪機(jī)工程技術(shù)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)科研與船員適任證考試和評(píng)估的需求，學(xué)院決定斥資建設(shè)集經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、實(shí)用性與前瞻性于一體的我省首個(gè)輪機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室。

1 輪機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

輪機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是:機(jī)艙設(shè)計(jì)必須真實(shí)地體現(xiàn)現(xiàn)代化實(shí)船的設(shè)計(jì)特色，除了滿足CCS船級(jí)社要求外，還必須滿足我院輪機(jī)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)與科研、船員適任證培訓(xùn)與評(píng)估等項(xiàng)需求。為此，在設(shè)計(jì)過程中，我們考慮對(duì)實(shí)船機(jī)艙設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從機(jī)艙布局新穎，到動(dòng)力設(shè)備選型合理，動(dòng)力系統(tǒng)配置優(yōu)化且經(jīng)濟(jì)，使它的設(shè)計(jì)既能滿足實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的綜合訓(xùn)練，又能滿足單機(jī)單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，既能完整地反映內(nèi)河船舶機(jī)艙的特點(diǎn)，又能兼顧遠(yuǎn)洋船舶機(jī)艙的特點(diǎn)，既能為教學(xué)科研服務(wù)，又能為社會(huì)培訓(xùn)服務(wù)。整個(gè)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案如下。

1.1 船舶柴油機(jī)主推進(jìn)系統(tǒng)

主動(dòng)力裝置(即主機(jī))采用WD615.C—28，主機(jī)采用閉式冷卻、壓力潤滑、電力起動(dòng)，排氣系統(tǒng)安裝消音器，排煙管伸出至實(shí)驗(yàn)室外認(rèn)可的高度。要求有與主機(jī)配套的主機(jī)底座一套，包括彈性減震器，配置主機(jī)遙控系統(tǒng)，根據(jù)需要可在機(jī)旁、集控室或駕駛臺(tái)對(duì)主機(jī)進(jìn)行起動(dòng)、停車、換向和調(diào)速等操作。高彈性聯(lián)軸器與主機(jī)配套，齒輪箱可正反轉(zhuǎn)并與主機(jī)配套，水力測功器為雙向、集控，以水力測功器代替實(shí)際船舶的螺旋槳，測功器的選型能使主機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下達(dá)到額定負(fù)荷。示意圖如圖1。

1.2 船舶電力系統(tǒng)

發(fā)電機(jī)組2套，發(fā)電柴油機(jī)為自帶冷卻水箱，或定制配套冷卻循環(huán)系統(tǒng)。配電板1套三屏，水電阻1套，要求與并車總額定發(fā)電量匹配，動(dòng)力電纜1套，符合船用標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 柴油機(jī)動(dòng)力管路系統(tǒng)

1.3.1 冷卻水系統(tǒng)

主機(jī)采用淡水閉式循環(huán)冷卻，通過滑油冷卻器和淡水冷卻器與海水(江水)系統(tǒng)進(jìn)行熱交換。主機(jī)冷卻水系統(tǒng)包括以下設(shè)備:滑油冷卻器，淡水冷卻器，淡水循環(huán)泵，滑油循環(huán)泵，主海水泵，缸套水預(yù)熱器，膨脹水柜，缸套水溫度控制系統(tǒng)，系統(tǒng)附件(如管路、濾器、閥門等)，冷卻水池，海水(江水)水池采用淡水模擬。冷卻水池用于為冷卻水系統(tǒng)提供模擬海水，同時(shí)也為作為水力測功器的工作水源。冷卻水池的體積根據(jù)主機(jī)的熱負(fù)荷和測功器的耗水量進(jìn)行計(jì)算，設(shè)備參數(shù)(如排量、通徑和功率等)根據(jù)主機(jī)額定工況計(jì)算得出。示意圖如圖2。

圖1 主動(dòng)力裝置推進(jìn)系統(tǒng)

圖2 機(jī)艙冷卻水管系統(tǒng)

1.3.2 主機(jī)燃油系統(tǒng)

燃油系統(tǒng)包括燃油柜、燃油凈化系統(tǒng)(凈油單元)和燃油供給系統(tǒng)(供油單元)。

1)燃油柜。

考慮實(shí)際情況和教學(xué)需要，主機(jī)用輕柴油。

設(shè)置燃油沉淀柜和燃油日用柜各一只，容量在0.5m3及以上，沉淀柜的燃油經(jīng)燃油凈化系統(tǒng)處理后送至燃油日用柜，日用柜燃油經(jīng)燃油供給系統(tǒng)送至主機(jī)。油柜具有液位顯示，設(shè)置放殘閥和速閉閥。

2)燃油凈化系統(tǒng)。

燃油凈化系統(tǒng)遵循當(dāng)前造船技術(shù)的發(fā)展方向，采用模塊化設(shè)計(jì)與制造來實(shí)現(xiàn)。燃料油分油機(jī)共1臺(tái)，用于燃料油的凈化，分油機(jī)系統(tǒng)能提供跑油報(bào)警。另設(shè)底盤收集污油，污油送至污油柜。分油機(jī)配置有工作水閥組、溫度計(jì)、燃油電加熱器、控制箱和專用工具等必要附件。配備配電箱;具體準(zhǔn)確的選型數(shù)據(jù)根據(jù)用油設(shè)備如主機(jī)等的運(yùn)行參數(shù)并按實(shí)船經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得到，同時(shí)考慮教學(xué)效果的需要。

3)燃油供給系統(tǒng)。

燃油供給系統(tǒng)也采用模塊化設(shè)計(jì)，形成完整的供油單元。

示意圖如圖3。

1.3.3 主機(jī)滑油系統(tǒng)

滑油系統(tǒng)包括滑油儲(chǔ)存柜、滑油循環(huán)柜、滑油分油機(jī)、加熱器、輸送泵、控制箱、管路和濾器等?；蛢?chǔ)存柜和循儲(chǔ)存柜在0.5m3及以上，具有液位指示。儲(chǔ)存柜的滑油可自然放至滑油循環(huán)柜，循環(huán)柜滑油經(jīng)輸送泵駁運(yùn)至儲(chǔ)存柜，循環(huán)柜有電加熱盤管。示意圖如圖4。

1.3.4 壓縮空氣系統(tǒng)

空壓機(jī)2臺(tái)，風(fēng)冷，排量按工況計(jì)算得出，主空氣瓶2只，容量、壓力滿足主機(jī)啟動(dòng)要求，控制空氣瓶1只，壓力滿足控制氣路要求。管路附件。包括減壓閥、氣源凈化裝置以及管路和閥件等。

1.4 主機(jī)遙控系統(tǒng)

圖3 燃油供給系統(tǒng)

圖4 主機(jī)滑油凈化系統(tǒng)

能在機(jī)旁、集控室和駕駛臺(tái)三個(gè)操作部位進(jìn)行操作，并具有操作部位切換功能;機(jī)旁切換為機(jī)旁/遙控切換，集控室切換為集控/駕控切換。機(jī)旁操作為手動(dòng)操作，機(jī)旁設(shè)有急車鐘;集控室和駕駛臺(tái)操作為單手柄全自動(dòng)遙控，通過電磁閥和或門閥與機(jī)旁操作氣路并接，轉(zhuǎn)速設(shè)定信號(hào)通過電/氣轉(zhuǎn)換裝置與調(diào)速器相連接。自動(dòng)遙控時(shí)具有自動(dòng)啟動(dòng)操作、停車、換向、主機(jī)加/減速速率限制、程序負(fù)荷限制、臨界轉(zhuǎn)速自動(dòng)避讓、輪機(jī)長轉(zhuǎn)速限制、安全保護(hù)、急操縱、越控等功能。

1.5 集控室與船舶輔助系統(tǒng)

集控室內(nèi)設(shè)集控臺(tái)、模擬駕駛臺(tái)和配電板。集控室地面高于模擬機(jī)艙地面3m左右。集控室正面采用玻璃墻，透過玻璃墻可看見機(jī)艙里的主要設(shè)備。具有隔音效果。集控臺(tái)內(nèi)部主要用于安裝主機(jī)遙控系統(tǒng)和監(jiān)視報(bào)警系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備，針對(duì)所設(shè)計(jì)主、輔機(jī)，監(jiān)視報(bào)警系統(tǒng)能對(duì)機(jī)艙全部重要設(shè)備，以及船級(jí)社指定的輔助設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，并在運(yùn)行設(shè)備發(fā)生故障后給出聲光報(bào)警信號(hào)。集控臺(tái)面板用于安裝各種操作和顯示設(shè)備，如液晶顯示屏、各種儀表、面板、按鈕、車鐘、水力測功器遙控板，報(bào)警打印機(jī)、顯示燈和通訊設(shè)施外等。模擬駕駛臺(tái)設(shè)置在集控室的適當(dāng)位置，其上設(shè)有主機(jī)遙控系統(tǒng)的車鐘。船舶輔助系統(tǒng)設(shè)備型號(hào)則根據(jù)系統(tǒng)獨(dú)立，就地控制的原則設(shè)計(jì)選型，且各輔助系統(tǒng)均為單元設(shè)置。

從上述優(yōu)化設(shè)計(jì)方案可以看出，與一般實(shí)船機(jī)艙設(shè)計(jì)方案相比較，本優(yōu)化設(shè)計(jì)方案將實(shí)船、教學(xué)與船員培訓(xùn)三者有機(jī)地結(jié)合起來，并以實(shí)船機(jī)艙為基礎(chǔ)，兼顧教學(xué)科研與船員培訓(xùn)，綜合考慮再擴(kuò)展的余量，留有虛操作接口，為輪機(jī)模擬器融合創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。其次，機(jī)艙自動(dòng)化程度設(shè)計(jì)較高，微機(jī)控制，變頻控制，時(shí)序控制等技術(shù)能很好地得到運(yùn)用與發(fā)揮，總體技術(shù)水平為國內(nèi)領(lǐng)先，更為重要的是設(shè)計(jì)采用國產(chǎn)化動(dòng)力裝置，操作使用和維修養(yǎng)護(hù)簡便，有利于更新改造，經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性較好。

2 船舶輪機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室應(yīng)用

優(yōu)化設(shè)計(jì)以后的船舶輪機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室，具有先進(jìn)性、實(shí)用性、兼容性、環(huán)保性與經(jīng)濟(jì)性等多項(xiàng)綜合性功能。我院《輪機(jī)工程技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案》人才培養(yǎng)目標(biāo)指出，本專業(yè)培養(yǎng)掌握船舶動(dòng)力裝置和系統(tǒng)、船舶發(fā)電設(shè)備及其自動(dòng)化控制等專業(yè)知識(shí)和技能，能勝任現(xiàn)代船舶輪機(jī)操作管理與機(jī)電設(shè)備的檢修，調(diào)試和檢驗(yàn)等船舶運(yùn)輸與修造崗位的高端技能型人才。它的設(shè)計(jì)與建成，將真實(shí)地向?qū)W生展示本專業(yè)的職業(yè)崗位，將為學(xué)生提供輪機(jī)工程技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中多項(xiàng)職業(yè)技能訓(xùn)練，為教師科研項(xiàng)目創(chuàng)造優(yōu)越條件。同時(shí)，鑒于我省水上運(yùn)輸與安全形勢(shì)，船員培訓(xùn)機(jī)構(gòu)缺少且條件簡陋，持證船員數(shù)量偏少，船員適任證培訓(xùn)與考試任務(wù)較重，因此，它亦可開展船員適任證培訓(xùn)，船員適任證考試實(shí)操項(xiàng)目評(píng)估等項(xiàng)工作。具體功能如下:

1)船舶主推進(jìn)裝置的認(rèn)知實(shí)習(xí);

2)船舶動(dòng)力管系的認(rèn)知實(shí)習(xí);

3)機(jī)艙輔助設(shè)備認(rèn)知實(shí)習(xí);

4)船舶柴油機(jī)沖氣實(shí)驗(yàn);

5)船舶柴油機(jī)爆壓測試;

6)船舶柴油機(jī)各缸負(fù)荷均勻性測量調(diào)試;

7)船舶柴油機(jī)配氣(噴油)定時(shí)測量;

8)船舶柴油機(jī)及其輔助機(jī)械運(yùn)行管理操作;

9)船舶柴油機(jī)及其輔助機(jī)械運(yùn)行故障診斷操作;

10)發(fā)電機(jī)組調(diào)試、并車操作與故障診斷操作;

11)船舶電站認(rèn)知操作。

3 結(jié)束語

船舶輪機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室建成后，將真正實(shí)現(xiàn)航海類院?！皩⒋皺C(jī)艙搬上岸”的目標(biāo)，從而真正實(shí)現(xiàn)專業(yè)理論教學(xué)與職業(yè)能力和職業(yè)崗位的“零距離”，為科研工作提供了優(yōu)越的條件，同時(shí)，亦可滿足《中華人民共和國船員適任考試和評(píng)估大綱》(輪機(jī)工程專業(yè))中規(guī)定的大部分要求，為我省船員適任證培訓(xùn)與考試提供設(shè)備設(shè)施場地，進(jìn)一步提高我院輪機(jī)工程技術(shù)專業(yè)辦學(xué)的社會(huì)服務(wù)能力與社會(huì)影響力。

［1］交通運(yùn)輸部海事局.1978海員培訓(xùn)、發(fā)證和值班標(biāo)準(zhǔn)國際公約馬尼拉修正案［M］.大連:大連海事大學(xué)出版社，2010.

［2］中華人民共和國海事局.中華人民共和國內(nèi)河船舶船員適任實(shí)際操作考試大綱［M］.大連:大連海事大學(xué)出版社，2011.