【正文】 海洋工程設(shè)計(jì) 基礎(chǔ)知識（機(jī)械） 1 2 海洋工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識（機(jī)械） ? 第一章 海洋工程機(jī)械設(shè)備簡介 ? 第一節(jié) 海洋工程機(jī)械設(shè)備特點(diǎn) ? 第二節(jié) 海洋工程機(jī)械設(shè)備主要類別（按照設(shè)備類型劃分） ? 第三節(jié) 海洋工程機(jī)械設(shè)備主要類別（按照系統(tǒng)劃分） ? 第二章 海洋工程機(jī)械專業(yè)設(shè)計(jì)流程簡介 2 3 海洋工程機(jī)械設(shè)備特點(diǎn) 海上生產(chǎn)設(shè)施應(yīng)適應(yīng)惡劣的海況和海洋環(huán)境的要求 海上生產(chǎn)設(shè)施滿足安全生產(chǎn)的要求 海上生產(chǎn)設(shè)施應(yīng)滿足海洋環(huán)境保護(hù)的要求 海上生產(chǎn)設(shè)施更緊湊、自動化程度更高 能夠保證海上生產(chǎn)生活的自持能力 3 4 主要機(jī)械設(shè)備類別（按類型） 熱工機(jī)械 換熱器 流體機(jī)械 儲存裝置 物料搬運(yùn)設(shè)備 4 5 熱工機(jī)械 工業(yè)鍋爐 1）管式加熱爐 2）電加熱爐（器） 熱力發(fā)動機(jī) 1)內(nèi)燃機(jī) 2）透平 5 6 工業(yè)鍋爐 工業(yè)鍋爐指用于生產(chǎn)工業(yè)用汽、采暖和生活供熱的熱工設(shè)備。 管式加熱爐 管式加熱爐常用于需要換熱大的場合。常用的管式加熱爐有：間接火焰加熱爐和直接火焰加熱爐。在管式加熱爐中，輻射換熱是主要的換熱方式，起到?jīng)Q定作用。 常用的間接火焰加熱爐是通過火管加熱中間熱介質(zhì)，然后通過中間熱介質(zhì)加熱盤管中的工藝流體。對于中間熱介質(zhì)，其性質(zhì)在大氣中必須穩(wěn)定，而且要求在工藝要求的最大溫度范圍內(nèi)必須穩(wěn)定存在。常用的熱介質(zhì)有：水、甘醇、熱油或可溶性鹽等。對于熱介質(zhì)的選擇主要決定于生產(chǎn)工藝所要求的溫度的高低。間接火焰加熱爐給我們提供了一個(gè)安全的、可靠的和方便的操作環(huán)境。在間接火焰加熱爐中，主要用到了輻射和對流的傳熱方式。 6 7 間接火焰加熱爐結(jié)構(gòu)簡圖 7 8 電加熱爐（器） 電加熱爐（器） 電加熱爐（器）是將換熱器或加熱爐中的加熱元件換成電加熱元件。電加熱爐可分為管殼式和蓄熱式等。電加熱爐具有結(jié)構(gòu)緊湊，控制簡單，便于操作等特點(diǎn)。電加熱爐是依靠改變輸入加熱元件的電功率來調(diào)節(jié)加熱爐的加熱量，具有加熱迅速和控制簡單等特點(diǎn)。 8 9 熱力發(fā)動機(jī) 將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的發(fā)動機(jī)稱為熱力發(fā)動機(jī)。熱力發(fā)動機(jī)包括內(nèi)燃機(jī)和透平機(jī)。 9 10 內(nèi)燃機(jī) 內(nèi)燃機(jī)是將燃料和空氣的混合物在其內(nèi)部燃燒并放出熱能而做功的原動機(jī)，我們常用的是往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)和品種繁多，用途廣泛。按沖程數(shù)可分為二沖程和四沖程機(jī)，按充量著火方式分點(diǎn)燃式和壓燃式，按照所用燃料又可分為汽油機(jī)、柴油機(jī)、氣體燃料機(jī)和多種燃料內(nèi)燃機(jī)，按照轉(zhuǎn)速分低速機(jī)、中速機(jī)和高速機(jī)。按照進(jìn)氣方式分非增壓和增壓及增壓中冷機(jī)，按照氣缸排列分直列機(jī)、 V型機(jī)等。內(nèi)燃機(jī)是一部復(fù)雜機(jī)械，它有許多機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)組成，依靠它們之間的有機(jī)配合和協(xié)調(diào)動作完成熱功轉(zhuǎn)換，并保證連續(xù)可靠工作。其基本結(jié)構(gòu)有：固定件、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)和進(jìn)排氣系統(tǒng)、燃料供給系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、起動系統(tǒng)等。內(nèi)燃機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)包括動力性指標(biāo)（功率）、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（燃料消耗率、機(jī)油消耗率）、可靠性和耐久性指標(biāo)（大修期）、環(huán)境保護(hù)指標(biāo)（排氣和噪聲）、強(qiáng)化指標(biāo)、質(zhì)量和尺寸指標(biāo)、起動性能等。 10 11 透平 ?燃?xì)廨啓C(jī)主要由壓氣機(jī)、燃燒室和透平三大部件組成，如圖所示。此外為了保證機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)組還配有必要的輔助系統(tǒng)，包括：空氣系統(tǒng)、啟動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。下面以 SOLAR的 CENTAUR TYPE H型機(jī)組為例進(jìn)行介紹。 ?外界空氣進(jìn)入壓氣機(jī)壓縮，壓力升高后進(jìn)入燃燒室，專門的燃料系統(tǒng)向燃燒室噴入燃料，空氣和燃料充分混合燃燒，產(chǎn)生高溫、高壓的燃?xì)膺M(jìn)入透平部分，在這里膨脹做功，驅(qū)動透平轉(zhuǎn)動，透平帶動壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后尚有剩余扭矩輸出帶動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電，這就是燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的工作原理。 11 12 透平圖例 12 13 換熱器 ?熱交換器簡稱換熱器，在油氣生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，在節(jié)能降耗及降低生產(chǎn)成本中顯示了其重要性，在實(shí)際生產(chǎn)中充分利用了生產(chǎn)過程中的能量，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。 ?根據(jù)不同的工藝要求，換熱器的種類千差萬別，按其用途分，有加熱器、冷卻器、冷凝器、再沸器等；按冷熱流體的接觸方式區(qū)分，可分為間壁式、直接混合式及蓄熱式三種。間壁式換熱器在天然氣生產(chǎn)中應(yīng)用得最廣泛。 13 14 流體機(jī)械 ? 泵與泵裝置 ? 壓縮機(jī) 14 15 泵與泵裝置 ? 輸送液體或使液體增壓的機(jī)械通稱泵。泵將原動機(jī)的機(jī)械能或其它外部能量輸送給液體，使液體能量增加。泵按照工作原理可分為動力式泵（離心泵、混流泵、軸流泵和旋渦泵）、容積式泵（往復(fù)泵（活塞泵、柱塞泵、隔膜泵）、回轉(zhuǎn)泵（齒輪泵、螺桿泵、葉型泵等）、其它類型泵（射流泵、氣體生液泵）。 ? 動力式泵是依靠快速旋轉(zhuǎn)的葉輪對液體的作用力將機(jī)械能傳給流體，使動力能和壓力能增加，再通過泵殼將大部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ芏鴮?shí)現(xiàn)輸送。 ? 容積式泵是依靠工作元件在泵缸內(nèi)做往復(fù)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動，使容積交替增大和縮小，實(shí)現(xiàn)流體的吸入和排出。工作元件作往復(fù)運(yùn)動的容積式泵稱往復(fù)泵，其吸入和排出過程在同一泵缸內(nèi)，并由吸入閥和排出閥配合完成。工作元件作回轉(zhuǎn)運(yùn)動的稱回轉(zhuǎn)泵，主要通過齒輪、螺桿、滑片等工作元件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動迫使液體從吸入側(cè)轉(zhuǎn)移到排出側(cè)。 15 16 泵與泵裝置 ? 泵的特性包括特性曲線形狀、性能穩(wěn)定性、自吸能力、起動與調(diào)節(jié)、介質(zhì)粘度適用范圍等。用戶對泵最基本的要求是一定的流量和必須達(dá)到的揚(yáng)程（對于容積式泵是必須達(dá)到的壓力）。此外還有其它使用要求，如泵的氣蝕余量、抽送介質(zhì)性質(zhì)、工作溫度、工作壓力、安裝條件等。 ? 泵的主要特征參數(shù)包括流量、進(jìn)出口壓力、揚(yáng)程、轉(zhuǎn)速、功率、效率、氣蝕余量等。 16 17 壓縮機(jī) ? 壓縮機(jī)就是利用原動機(jī)的機(jī)械能將氣體壓力提高的機(jī)械。 ? 壓縮機(jī)按照結(jié)構(gòu)上來講分為透平式壓縮機(jī)（離心式壓縮機(jī)和軸流式壓縮機(jī)）、容積式壓縮機(jī)（往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式（螺桿式、滑片式、羅茨式）。 ? 透平式壓縮機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。機(jī)械能就是通過轉(zhuǎn)子的葉輪傳遞給氣體的。 ? 容積式壓縮機(jī)是利用機(jī)械能使氣體容積縮小而提高氣體壓力。 ? 離心式壓縮機(jī)為透平式壓縮機(jī)中的一種。在壓縮機(jī)內(nèi)旋轉(zhuǎn)葉片把氣體加速后，根據(jù)伯努里定理把動能轉(zhuǎn)化為壓能。用于壓縮天然氣的離心壓縮機(jī)一般為多級離心式壓縮機(jī)。這些壓縮機(jī)由電機(jī)或透平機(jī)驅(qū)動。 17 18 壓縮機(jī)圖例