船舶动力工程

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船舶动力工程范文第1篇

关键词：动力定位;事故统计;风险分析

中图分类号：U674.38 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）02-0071-04

1 介 绍

动力定位（英文：Dynamic Positioning，简称DP）是指船舶或平台通过使用自身的推进器来自动保持固定的位置或艏向的定位方式。动力定位通常用于那些通过常规的锚泊定位无法进行定位作业的场合，例如，深水或超深水区域、水下存在密集的管线或水下开采设施的区域等等。动力定位的船只在海上石油工业中被广泛应用。目前全球有数千艘配备有动力定位装置的船舶或平台。

动力定位钻井平台（也包括动力定位钻井船，下同）适用的水深约300 m起，目前到3 000 m或更深水域。动力定位钻井平台具有诸多优点，如便于移动、可用性高、适合深水、不需要复杂的锚泊布置作业且不对海底生产设施产生大的影响等等。因此，自上世纪80年代以来，动力定位钻井平台在巴西、美国墨西哥湾、北海、西非等海域被广泛应用。动力定位钻井平台在中国海域的作业相对开始较晚，但前景看好。2006年，中海油和哈斯基公司通过租用美国钻井船东Transocean Inc.的动力定位钻井船Discoverer 534，在荔湾3-1-1水深1 481 m的地区进行了深水勘探钻井，发现了可观的天然气可采储量，展示了中国深水海域油气资源的广阔前景。

对于所有动力定位的船只或平台而言，都存在可能的动力定位失效情形。失效模式主要有两种：动力偏移（英文：Drive-off）和被动漂移（英文：Drift-off）。失效后果根据船舶的作业性质而不同，如DP钻井船，则需要及时切断隔水管并关闭防喷器。如果应急切断失效，钻井设备、井口及防喷器将可能被损坏，钻井船将会损失工作时间并遭受很大的经济损失。在最不利的情况，这样的事故还可能引发海底的井喷事故，给作业海域的安全、环境都造成巨大的损害。如果是DP铺管船，可能造成设备或管道损坏，危及作业线工作人员的安全。如果是潜水支持船，潜水员的生命安全将受到威胁。总言之，动力定位失效是深水油气田开发和海上作业有的重大风险。

钻井平台动力定位作业的安全问题一直受到各国政府、石油公司和钻井承包商的重视。在2003年，应当时挪威石油管理当局（Norwegian Petroleum Directorate）的要求和建议，挪威船东协会（Norwegian Shipowners Association）联合挪威科学和技术大学（Norwegian University of Science and Tec-

hnology）、挪威的Statoil和Hydro石油公司、在挪威大陆架有动力定位钻井平台在作业的各大钻井承包商（Smedvig Offsho-

re，Stena Drilling，Saipem）、挪威海事局（Norwegian Maritime Di-

rectorate）、英国健康安全委员会（Health and Safety Executive， UK）、船级社（Det Norske Veritas）以及动力定位系统的供应商（Kongsberg Maritime）、动力定位系统操作员的培训机构（Ship Manoeuvring Simulator Centre），共同出资，开始了对钻井平台动力定位作业安全的专项研究。Scandpower公司是该研究工作的主要负责方。该项研究为期两年，取得了一系列的成果，深受参与方的好评，并已在挪威海域的动力定位钻井平台上得到应用。

为减小动力定位失效的风险，各船级社的设计规范对不同动力定位级别（DP2或DP3）的平台或船舶的系统冗余性都有明确的要求。尽管如此，每年仍有为数不少的动力定位事故发生，某些事故甚至造成了非常严重的后果。本文详细介绍了在过去十年中，对国际海事承包商组织的年度动力定位事故的分析成果。这些数据代表了在英国和挪威北海海域，包括挪威大陆架和英国大陆架作业的动力定位船舶或平台的行业经验。其他海域的经验，比如加拿大海域也部分包括在内。文章以深水DP钻井设施和深水DP铺管船为例，详细阐述了动力定位系统可能失效并移位的原因，及移位的后果。针对这些分析成果，文章提出了减小DP移位风险的技术和管理措施。相信这些结果和建议对在中国海域的深海动力定位作业能提供很好的借鉴和参考。

2 移位事故统计和原因分析

2.1 动力定位钻井/修井设施的移位事故统计

2000～2009年间，根据国际海事承包商组织的年度动力定位事故报告，动力定位钻井/修井设施发生的移位事故共有51起。统计的钻井/修井设施主要是半潜式钻井平台，也包括了部分船型的钻井船。由于部分事故报告无法确定是钻井平台还是钻井船的事故，本分析中没有区别统计这两类设施的事故。这51起事故中，动力偏移事故4起，被动漂移事故47起。上述统计的主要是严重移位的事故，对于那些发生偏移后及时恢复位置，不需要启动紧急切断的事件，没有统计在内。各年发生的动力定位钻井/修井设施移位事故统计如图1所示。

各种直接原因导致的被动漂移事故比例如图2所示。从统计结果来看，包括发电机、高低压配电盘、UPS等在内的发配电故障是钻井/修井设施被动漂移的最大直接原因，大约一半的被动漂移事故是由于电力系统故障导致的全船断电或部分断电事故。除此以外，动力定位控制系统软硬件故障、动力定位操作员的失误和恶劣天气是导致被动漂移事故的主要直接原因。

从4起动力偏移事故的原因来看，两起事故是由于推进器故障导致，另起事故是由于位置参考系统故障导致的。由于统计的10年内只有4起主动漂移事故，样本较少，上述统计并不能充分反映导致钻井/修井设施动力偏移的所有原因以及这些原因对事故的贡献。在对挪威海域动力定位钻井平台事故事件的资料进行详细分析后的结果显示，由于DGPS系统（基于GPS全球定位系统，经过设在陆上的观察站校正后，向动力定位控制系统提供平台的实时位置数据的硬件系统，是动力定位系统的重要组成部分。）失效导致的平台动力偏移是一个需要引起各方关注的失效模式。动力偏移产生的机理是由于两个DGPS系统同时产生错误的位置数据。这样的失效模式引发的平台移位在最近几年中发生多次。

2.2 铺管作业移位事故统计

1998～2007年间动力定位铺管船海上铺管中移位的事故共有43起，如图3所示。其中动力偏移事故21起，被动漂移事故22起。大多数动力定位铺管船是DP2或DP3的船舶。超过一半的事故发生在铺管过程中，其他事故发生在其他作业阶段，比如测试或准备阶段。

各种直接原因导致的被动漂移事故比例如图4所示。从统计结果来看，包括发电机、高低压配电盘、UPS等在内的发配电故障是铺管作业被动漂移的最大直接原因，大约一半的被动漂移事故是由于电力系统故障导致的全船断电或部分断电事故。除此以外，位置参考系统故障、恶劣天气和动力定位控制系统软硬件故障是导致被动漂移事故的主要直接原因。

各种直接原因导致的动力偏移事故比例如图5所示。从统计结果来看，操作员失误、动力定位控制系统软硬件故障、位置参考系统故障和推进器故障是动力偏移事故的主要直接原因。

2.3 讨 论

在收集动力定位事故和统计的过程中，作者注意到国际海事承包商组织的动力定位事件报告是秉承自愿上报的原则，因此，可能存在出现事故而未上报的情况。同时，事故的数量与报告年份活跃的船舶/平台数量和活跃作业时间密切相关，这些信息无法从现有的资料中得到。作者也注意到不同DP等级（DP1，DP2或DP3）的设施动力定位事故的发生率存在差异，原始的事故报告中并没有给出这些设施的DP等级，因此在本次统计中未作区分。比较钻井设施和铺管船的事故统计不难发现，相比钻井设施，动力定位铺管船有数量更多的动力偏移事故。这可能与钻井设施的部分事故没有上报有关，但我们也应当注意到统计中的钻井设施大多数为半潜式平台，而铺管作业的均为船型的铺管船，这也是两类统计对象除作业方式以外的一个重要差异。

基于上述前提，从动力定位钻井/修井设施和铺管船的移位事故年度统计来看，没有信息表明每年的事故数量呈明显上升或明显下降的趋势，现有的事故统计基本反映了过去十年行业内动力定位事故的发生情况，在相关技术没有革命性革新的情况下，可以作为预计未来移位事故发生频率的基础。

2.3.1 导致被动漂移事故的原因

从事故的原因来看，导致被动漂移事故的原因包括。

①电力系统故障。

②恶劣环境和天气条件。

③动力定位控制系统故障。

④位置参考系统故障引起船舶无法定位，无法计算需要输出的推力。

⑤推进器故障导致部分丧失推力。

⑥操作员失误导致部分或全部丧失推力。

其中，最常见的事故原因是电力系统故障导致的全船断电或局部断电，动力定位钻井/修井设施和铺管船的事故数据都表明大约有一半的事故是这类故障引起的。

2.3.2 导致动力偏移事故的原因

①操作员失误，如动力定位操作员错误的输入了目标位置或其他错误的操作。

②动力定位控制系统故障。

③位置参考系统故障导致测量位置与实际位置不同。

④推进器故障，向不正确的方向或/和以不正确的数值输出推力。

需要注意的是，这些直接原因在移位事故中往往不是单独存在的，通常是结合了其他一些次要原因或隐藏的故障导致了移位事故的发生。这些次要原因包括不完善的规程、测试、维护、调试或质保工作不到位等等。

3 移位事故的风险控制措施

一艘在海上进行钻井作业的平台，平台采用动力定位的方式，如图6所示。在正常作业期间，平台定位在黄色警戒线内的绿色区域。在动力定位失效后，钻井平台将偏移其正常定位的区域，到达黄色或红色警戒线。如果平台越过黄色警戒线，钻井作业必须停止，同时司钻开始准备应急切断作业;如果平台越过红色警戒线，则应急切断作业必须被启动，从而及时切断立管和防喷器的连接并关闭井口;如果应急切断失效，钻井设备、井口及防喷器将可能被损坏，平台将会损失工作时间并遭受很大的经济损失。在最不利的情况，这样的事故还可能引发海底的井喷事故，给作业海域的安全、环境都造成巨大的损害。

因此，深海钻井平台动力定位作业的安全，可通过以下三个安全屏障功能（Barrier Function）来保证，如图7所示。

①安全屏障功能1：能防止平台移位的发生。

②安全屏障功能2：在移位发生后，能有效地制止平台的运动。

③安全屏障功能3：在平台严重移位后，能确保井口的完整性。

海上进行铺管作业的动力定位铺管船在正常的铺管作业时，受外部环境制约，为保持既定的航线，船舶的动力定位系统必须能够有效地对来自各个方向的风、浪、流的影响并做出相应的反应，保证作业的顺利进行。除此以外，铺管船的动力定位系统在铺管作业过程中需要保持管线的张力，管线张力值实时传送给动力定位系统，动力定位系统经过处理输出相应的动力，保持管线的张力。如图8所示。

对于铺管作业而言，如果船舶位置发生偏移超出允许范围，由于弃管作业需要数小时准备时间，不能立即完成弃管。因此，与钻井平台相比，动力定位铺管船的安全只能通过以下两个安全屏障功能（Barrier Function）来保证：

安全屏障功能1：能防止铺管船移位的发生。

安全屏障功能2：在移位发生后，能有效地制止铺管船的运动。

在这三类安全屏障中，安全屏障功能1与动力定位平台或船舶的设计、建造、设备、运行和维护有关，需要在动力定位平台全生命周期内保证系统的可靠性，针对移位的主要原因采取有针对性的管理措施。这些措施包括。

①采用冗余的设计以大大提高系统应对故障的能力，降低部分断电和全船断电的可能性，并在运行中保证这些系统的可用性。

②设计中采用多种类型的位置参考系统，同时注意避免这些冗余的位置参考系统及其输入的传感器可能的共因失效。

③关键设备应当选择经实践验证有可靠性保障的产品，同时对设备管理记录、状态监控、定期维护和保养、备件计划应当有完善的管理流程来确保设备运行的可靠性。

④根据良好的海洋工程实践，采取一切合理可行的预警手段，确保能够及时获取天气条件的变化并采取相应的行动。

在平台或船舶移位发生后，必须采取有效措施来制止平台或船舶的运动（安全屏障功能2），以免移位进一步加剧，升级成为严重移位的事件。由于在移位发生后，不存在自动控制系统能够起作用来将运动停止，动力定位系统的操作员是唯一能够实现这个功能的安全屏障。动力定位系统的操作员必须在很短（通常在几分钟内）的时间里，将平台或船舶的运动控制住。否则，将引发更为恶劣后果的事故。这样的情况对动力定位操作员的能力提出了很高的要求。建议采取以下措施以提高操作员成功干预的可能性。

①改进控制室的设计，优化动力定位系统操作员的操作台及信息显示系统。

②改进动力定位控制系统报警的产生、报警信号的接收、理解及处理，和报警的原则的优化。

③优化动力定位系统操作员的作业规程，确保及时识别出偏差、正确处理位置参考系统失效的情形、以及在应急状况下的应急措施。

④加强对动力定位系统操作员的培训，尤其是在动力定位模拟器中针对可能的应急情形的训练。

对于钻井平台而言，在平台严重移位时，必须启动应急切断以确保井口的完整性（安全屏障功能3）。在越过立管和井口装置能承受的极限位置后，如果应急切断此时还未完成，则可能导致严重的设备损坏。在防喷器或井口装置损坏，或立管断裂同时防喷器剪切闸板没有完全闭合的情况下，将出现失去井口完整性的情形，意味着在海底形成一个没有任何防护屏障的空洞。井内的油气（如果有的话）将形成海底井喷，对该水域的安全和环境构成很大威胁。针对第三道安全屏障，建议的措施如下。

①在作业过程中应确保应急切断系统、安全切断系统（SDS）和井口关断系统的完整性和可用性。

②在作业安全管理中应关注动力定位操作员判断情况的能力和在需要时能够及时启动红色警报（司钻收到后启动应急切断系统）的能力。

③动力定位操作员和司钻启动应急切断系统的定期演练。

④在防喷器内存在不可剪切物时（防喷器剪切闸板将无法完全闭合，一旦出现需要应急切断的情况），应采用严格的作业规程来确保动力定位作业的安全。

4 结 语

动力定位失效是深水油气田开发和海上作业有的重大风险，通过收集和整理国际海事承包商组织的动力定位事故，本文总结了动力定位设施发生动力偏移和被动漂移事故的几类主要原因，在动力定位设施实际作业过程中应当有针对性地采取措施提高动力定位设施的运行安全性。在发生移位事故后的应急处理上，应当加强相关操作人员的培训（特别是在应急状况下的培训），改善控制室人机界面，完善作业规程，并提高应急安全系统的可靠性。对于特定海域的油气勘探开发，还需要考虑海域和开发项目的特点，必要时应当开展针对特定项目的风险分析以支持安全技术措施和管理措施的决策和制定。科学合理的开展动力定位设施的风险控制和管理，才能有效地降低动力定位失效的风险，确保海上油气勘探开发的安全。

参考文献：

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erations on mobile offshore drilling units"[M].to appear at Journal of Reliability Engineering and System Safety in 2007.

船舶动力工程范文第2篇

【关键词】 热能动力 能源 锅炉仿真

随着科学技术的迅速发展，我国热能和动力工程在方面已经取得了很大的成就，为了保证技术的完善性和全面性，还需要进步的研究和改进。而在工业发展过程中锅炉成为其重要的热能动力设备，但是锅炉烟气排放会造成一定的环境污染，同时也增加了排烟管的热量。本文主要针对热能动力在锅炉和能源中的发展情况进行分析和概括。

1 热能动力工程的研究发展方向

热能动力工程的研究也是科学领域中重要应用型专业，主要针对热能源和动力的发展方向和应用型进行详细的分析和研究。由于其专业的重要性，我国基本上有上百个院校已经开设了有关专业课程，以此培养关于此方面的科学型人才。现代化热动能专业是依据旧版的流体机械工程和热能工程以及动力机械、水利水电工程、能源工程等结合而成。热能动力属于机械工程研究项目，主要学习的内容是有关机械类、热动工程、工程热物理等的知识理论技术。并通过理论力学、传热学、电子电工技术、工程制图、热工测试技术等的专业学习方向和相关研究发展方向让学习或研究人员能够具备工程热力学、传热学和热工测试等热能动力工程理论方面的知识和实验技能。从而熟悉的掌握制冷装置、动力机械工程等能够准确的制定设计制造实验研究方向。

并且就业面比较广，其中包括电厂热能自动化、电厂热能工程、工程热物理过程以及流体机械自动化等的发展方向。现代化动力工程的基本训练内容就是热能动力学，由此可以看出，热动是现代化动力工程的基础。在上述基础上热能动力就是一个比较宽泛的专业知识体系，发展和研究的空间比较大，能从多角度，多方面进行分析探究。

2 热能工程技术在能源方面存在的问题

能源动力工业化发展与我国国民经济建设有着密切的联系，也是我国支柱型产业。能源问题越来越受全球人类关注，能否再生，能否采用更好的方法节约能源，体提高能源的利用率等已是当前社会各界谈论的热点话题。能源的发展利用涉及到我国多个领域和大型企业高科技技术应用，是国家经济发展和社会整体发展的重要命脉。

风机是一种有有多个叶片的能进行轴旋转的机械，能将施加在叶片上的旋转能转化为机械能，实现气体的流动，并应用于工程机械。风机的应用及其广泛，如发电厂、工业炉通风、车辆、船舶等用来排热、引风等的作用。现代化发展过程中电站的容量也在不断增加、并且运转速度也越来越高、要求效率高无心爱你路故障发生、同时要向自动化方向发展。对此电机在电站的使用性能要求也越来越高，不仅要安全可靠、还要提高运行效率，避免在运行过程中出现叶片和旋转轴损坏或是电机烧坏等的现象，以免长期下去造成事故发生，甚至是经济损失严重。

3 炉内燃烧控制技术

随着科学技术的不断完善和提高，工业技术计算机控制系统也不断的向自动化发展，逐渐转变成为一种具有先进高科技技术含量的信息监测系统，在设备的管理水平方面有了显著的提高。工业炉中的连续加热炉也得到了实际应用，改变以往的燃料燃烧和能源消耗的转化热量应用，使得生产技术工技术得到了有效的提高和发展。

工业炉中燃料的控制技术很重要，高科技的自动化控制系统在各个领域中的广泛应用已经逐渐替代了传统的手动控制。目前现代化连续加热炉炉型主要为分两种，其中推钢式加热炉可以采用燃料自动控制的方式进行加工。

推钢式加热炉自动控制系统方式主要分为两种空燃比例连续控制和双交叉限幅控制。双交叉限幅控制系统主要是通过系统中安装的温度传感器将系统检测到的温度转变成一种信号，其信号的数据值就是实际温度。该系统的组成部分包括燃烧控制器、燃气流量阀以及燃气流量计等主要构件。空燃比例连续控制系统是通过气体装置将将所要检测的范围进行合理的检测，然后将所检测的数据传输给PLC编程技术，并将之前设定的值进行比较，最后将分析得出的数据值按照4-20mA的电信号分别对燃气或是空气阀、动力阀的开度做以适当的调整，以此有效的对燃炉中的燃气比例和温度进行合理的控制。该系统的主要组成部分包括，PLC编程技术、空气或燃气比例阀、燃料控制器、气体分析装置等。两种方式共同的特点就是燃料控制器都是其主要组成部分，也是现代化工业燃炉自动化控制系统中不可或缺的重要装置。

4 关于软件仿真锅炉风机叶片的研究

工业锅炉中的风机叶片旋转的的内部机械流场具有较强的不定性，比较复杂。因此，对锅炉风机进行详细的实验研究比较困难，其中涉及的细节比较繁琐，在当前研究成果中对其力学解释和分析方法还不够完善。一些关于锅炉研究中的流动分离等现象，是目前迫切研究的重要内容。研究过程中需要建立比较可靠的实验模型和数值模拟，以此对机械流场内部作以详细的分析。为了准确的对锅炉风机叶片旋转的空气流动情况进行探究，利用软件建立二维数值模拟实验的方式。其软件数值模拟实验首先要创建二维模型，然后再根据所提供的数值划分成网格的形式，再设定边界区域，利用这些相关条件对输出的网格进行求解，求解过程中可以利用求解器。最后将求解出的结果在建立一个二维数值模拟，对空气来留角下的流动进行模拟求解，将得出的结果与速度矢量图做以分析比较，得出锅炉风机叶片分离和攻角之间的关系。

5 结语

上述主要是对热能动力工程在锅炉和能源方面发展情况分分析和探讨，进一步说明了热能动力在现代化科技研究中的重要性和各领域应用的广泛性。

参考文献：

[1]周武，庄正宁，刘泰生，顾杰，夏华澄.切向燃烧锅炉炉膛结渣问题的研究[J].中国电机工程学报，2005（4）.

[2]宁玲玲，刘秉钺.造纸厂动力锅炉排污的节能[J].黑龙江造纸.2009（4）.

[3]罗自学，梁培露，周怀春，陈世和.引入辐射能信号的锅炉氧量寻优控制研究[J].中国电机工程学报，2006（23）.

船舶动力工程范文第3篇

关键词：热能；动力；锅炉

中图分类号： R151 文献标识码： A

一、热能动力工程

热能动力工程顾名思义主要研究热能与动力方面，其包括热力发动机，热能工程，流体机械及流体工程，热能工程与动力机械，制冷与低温技术，能源工程，工程热物理，水利电动力工程，冷冻冷藏工程等九个方面，其中锅炉的运行方面主要运用热力发动机，热能工程，动力机械，能源工程以及工程热物理等部分专业技术。热能动力工程主要研究方面为热能与动力之间的转换问题，其研究方面横跨机械工程、工程热物理等多种科学领域。其发展方向多为电厂热能工程以及自动化方向、工程物理过程以及其自动控制方向、流体机械及其自动控制方向、空调制冷方向、锅炉热能转换方向等，热能动力工程是现代动力工程的基础。热能动力工程主要需要解决的问题是能源方面的问题，作为热能源的主要利用工程，热能动力工程对于我国的国民经济的发展中具有很高的地位。

二、我国的热能动力工程发展情况

随着改革开放,我国国民经济体制发生很大的变化。社会对人的培养提出了新的要求。为了适应这种要求, 1993年7月国家教委颁布的普通高等学校本科专业目录,将几十个小专业压缩为9个专业,即热能工程、热能工程与动力机械、热力发动机、制冷及低温工程、流体机械与流体工程、水利水电动力工程、工程热物理、能源工程和冷冻与冷藏。1998年教育部颁布的新专业目录进一步将以上9个专业合并为1个,即热能与动力工程专业。从原来的几十个专业合并为1个专业,全国现在有120多所高校设有热能与动力工程专业。热动主要研究热能与动力方面,是跨热能与动力工程、机械工程等学科领域的工程应用型专业。热动主要学习机械工程、热能动力工程和工程热物理的基础理论,学习各种能量转换及有效利用的理论和技术。本专业涵盖的产业领域十分广泛。能源动力产业既是国民经济的基础产业,又在各行各业中有特殊的应用,也是国家科技发展基础方向之一。能源动力领域人才教育的成败关系到国家的根本利益。随着我国市场经济的建立,社会需求和经济分配状态的变化、科技发展的趋势、对本专业的生源、就业等形成了挑战,更是热能动力专业教育的关键。同时,热动还是现代动力工程师的基本训练,可见热动是现代动力工程的基础。

三、热能动力工程在锅炉风机方面需要解决的问题

风机主要作用为气体的压缩和气体的输送，其原理是吧旋转的机械能转换为气体压力能和动能，将气体输送到特定的地点的机械，风机经常用于锅炉中，随着对于能源的需求越来越大，锅炉中的风机在工作中经常会烧坏电机的事故，对于工厂的经济产生巨大损失，严重危害工作人员的人身安全，因此，正确运用热能动力工程技术不断改进风机，对于风机和锅炉的安全性提出更高的要求势在必行。

四、热能动力工程中锅炉及工业炉的发展

1872 年第一台锅炉在英国被制造，随着锅炉的产生，蒸汽机时代出现，1796 年瓦特发明了分离冷凝器，代表着锅炉的完整运作体系的初步确立，工业炉和锅炉原理类似，从某些方面来讲，锅炉也是工业炉的一种，工业炉是指在工厂的工业生产过程中通过燃料的燃烧进行热量的转换，对材料进行加热的设备，工业炉产生于中国商代，主要的工作方式是通过加热提炼铜器，春秋时期产生了铸铁技术，这证明着工业炉的温度控制正在进步。1794 年熔炼铸铁的高炉出现，1864 年马丁建造了气体燃料加热的平炉，随着现代化科技的进步，计算机逐渐代替了人工进行对锅炉系统的控制，推钢式炉和步进式炉成为吸纳带连续加热炉的两种基本类型，两者只有运输燃料的方式有所不同而已。

五、热能动力工程炉内燃烧控制技术运用

锅炉的燃烧控制是调整能量转换幅度的核心技术，在当今社会，锅炉由人力向锅炉内填充燃料逐渐转型为步进式的自动控制填充燃料所代替，更加先进的锅炉甚至使用全自动燃烧控制，根据其运用热能动力自动控制技术的不同，锅炉的燃烧控制分为以下几种：

1、以烧嘴、燃烧控制器、电动蝶阀、热电偶、比例阀、流量计、气体分析装置以及PLC 等部件组成的空燃比里连续控制系统。这种燃烧控制系统是由热电偶检测出数据传送至PLC 与其本身设定的数值进行比较，偏差值通过使用比例积分及微分运算输出电信号同时分别对比例阀门以及电动蝶阀的开放程度进行调节，从而达到控制空气与燃料比例调节锅炉内温度的目的，此种方式温度控制并不十分精确，需要仔细确认额定数值。

2、由烧嘴、燃烧控制器、流量阀、流量计、热电偶几个部分组成的双交叉先付控制系统，其工作原理主要是通过温度传感器热电偶吧需要进行精确测量的温度变成电信号，这个电信号即是用来代表测量点的实际温度，此测量点温度期望给定值是由预先存贮在上位机中的工艺曲线自动给定的，并根据两者数据之间的偏差值的大小，由PLC 自动调整燃料与空气流量阀门的开合程度，通过电动的方式运行机构的定位以及空气和燃料的控制比例，并接住孔板和差压变送器测量空气的流量，燃料的控制也通过一个专用的质量控制装置来测量，是温度精确的控制在必要的数值上。这种燃烧控制优点在于方式节省部件，并且温度控制精确。

六、仿真锅炉风机翼型叶片

锅炉的内部的叶轮机械内部流畅需要带有十分强烈的非定常特征，并且其内部构造十分复杂，不容易进行十分细致的测量实验，并且到目前为止，仍然没有可以解释流动分离、失速和喘振等流动现象的完善的流体力学原理，因此要了解机械内部流动的本质需要更加可靠详细的流动实验和数值模拟实验，通过使用软件二维数值模拟锅炉风机翼型叶片，对空气以不同方向吹入翼型叶片造成流动分离进行模拟，并根据模拟的数值创建而未模型，进行网格的划分，设定边界条件和区域，最后输出网格，在使用求解器求解，这样才可以对不同的气流攻角的流动进行二维数值模拟，，达到模拟的目的，同时可以根据模拟不同攻角下所得到的速度矢量制成矢量图进行比较和分析，最后得出锅炉风机翼型边界层分离和攻角的关系。

七、热能动力工程的发展方向

1、热能动力及控制工程方向(含能源环境工程方向)主要掌握热能与动力测试技术、锅炉原理、汽轮机原理、燃烧污染与环境、动力机械设计、热力发电厂、热工自动控制、传热传质数值计算、流体机械等知识。

2、热力发动机及汽车工程方向掌握内燃机(或透平机)原理、结构,设计,测试,燃料和燃烧,热力发动机排放与环境工程,能源工程概论,内燃机电子控制,热力发动机传热和热负荷,汽车工程概论等方面的知识。

3、制冷低温工程与流体机械方向掌握制冷、低温原理、人工环境自动化、暖通空调系统、低温技术学、热工过程自动化、流体机械原理、流体机械系统仿真与控制等方面的知识。使学生掌握该方向所涉及的制冷空调系统、低温系统,制冷空调与低温各种设备和装置,各种轴流式、离心式压缩机和各种容积式压缩机的基本理论和知识。

4、水利水电动力工程方向掌握水轮机、水轮机安装检修与运行、水力机组辅助设备、水轮机调节、现代控制理论、发电厂自动化、电机学、发电厂电气设备、继电保护原理等方面的知识,以及水电厂计算机监控和水电厂现代测试技术方面的知识。

结束语

热能动力工程的迅速发展使得热力发动机专业方向,其中包括热力发动机主要研究高速旋转动力装置,包括蒸汽轮机、燃气轮机、涡喷与涡扇发动机、压缩机及风机等的设计、制造、运行、故障监测与诊断以及自动控制等行业的发展都到了提速。热动能的发展为航空、航天、能源、船舶、石油化工、冶金、铁路及轻工等部门培养高级工程技术人才,若能将这些理论知识转换成实际的运用,我国的能源压力将大大降低。

参考文献

船舶动力工程范文第4篇

【关键词】热力动力工程；能源；锅炉仿真

热能动力工程专业的应用性增强，它主要是以机械工程学和跨热能动力工程作为理论基础，通过热能和机械能的转换，来产生动力。而锅炉正是能量转换的工具，只有在锅炉进行合理的设计，才可以达到一定的使用效果，最近几年，我国锅炉的种类逐渐增多，但在锅炉的制造和使用方面，还存在很多问题，这样导致能源的利用率较低，所以怎样才能提高能源的利用率是目前国家热能动力工程方面需要研究的问题。

1.我国当前动力工程的情况以及发展趋势

1.1我国当前动力工程的发展情况

我国热力动力工程专业形成于20世纪50年代，兴起于苏联，主要包括的学科有锅炉、电厂热能、内燃机、压缩机、制冷、低温、供热通风与空调工程等几十个小专业。而在我国，改革开放之后，我国由几十个小专业压缩为九个，随即不久，就从原来的几十个专业合并为一个专业，目前我国已有120多所高效舍友热能与动力工程专业。

对于热动主要研究的方面是热能与动力，是一种应用性强的专业，主要学习的基础知识有：机械工程、热能动力工程和工程热物理，还要学习能量转换以及有效利用的理论和技术，掌握制冷空调设备、制冷装置、动力机械与动力工程、流体机械等设计、制造和实验研究的基本技术。这个专业在很多领域上有着很广泛的应用，同时也是我国科技发展的基础方向。随着我国的经济发展，市场经济的建立，社会需求和经济分配状态以及科技发展的趋势等都成为我国现阶段的挑战，也是当前本专业在我国教育发展的主要方向，而且热动也是当前动力工程师的基本训练。

1.2我国当前动力工程的发展趋势

首先是在动力控制工程方向发展，主要掌握热能与动力测试技术、锅炉原理、汽轮机原理、燃烧污染与环境、动力机械设计、热力发电厂、热工自动控制、传热传质数值计算、流体机械等知识。其次是在热力发动机及汽车工程方向上主要掌握内燃机原理、内燃机的结构、设计、测试、燃料和燃烧，还有热力发动机排放、环境工程概论以及内燃机电子控制、热力发动机传热和热负荷等方面的知识。在制冷低温工程和流体机械方向上，需要掌握制冷、低温原理、人工环境自动化、暖通空调系统、低温技术学、热工过程自动化、流体机械原理、流体机械系统仿真与控制等方面的知识。使学生掌握该方向所涉及的制冷空调系统、低温系统，制冷空调与低温各种设备和装置，各种轴流式、离心式压缩机和各种容积式压缩机的基本理论和知识。除此之外，在水利水电工程方向上主要掌握掌握水轮机、水轮机安装检修与运行、水力机组辅助设备、水轮机调节、现代控制理论、发电厂自动化、电机学、发电厂电气设备、继电保护原理等方面的知识，以及水电厂计算机监控和水电厂现代测试技术方面的知识。

2.工业炉的发展

工业炉的作用是将燃料燃烧产生的热量，用来对物料和工件加热。工业炉是工业加热的关键设备，广泛应用于国民经济的各行各业，量大面广，品种多，影响极大。我国在很久以前就出现了很完善的炼铜炉，随着技术的发展，炼铜炉发展迅速。而发展到现在，据不完全统计，全国12个行业县以上企业，工业炉装备11万台以上，机械行业占7.5万台（占炉窑总数66%）。工业炉中燃料炉约6万台，占炉窑总数55%以上，电炉绝5万台。也就是说大部分地区都在使用工业炉，而燃烧炉又是工业炉中使用最多的，所以对于工业炉发展对于我国的工业发展有着很重要的作用。

3.关于炉内燃烧控制技术的运用

对于燃烧控制技术是当前步进炉发展的核心技术之一，而当前控制技术已逐渐由原来的手动控制转换为自动控制，而当前加热炉选用的自控方式主要有空燃比例连续控制系统以及双交叉限幅控制系统。

3.1空比例连续控制系统

该系统主要由烧嘴、燃烧控制器、空气/燃气比例阀、空气/燃气电动蝶阀、空气/燃气流量计、热电偶、气体分析装置、PLC等组成。工作原理是由热电偶或气体分析装置检测出来的数据传送到PLC，由此得到的偏差值按比例积分、微分运算分别对空气/燃气比例阀和空气/燃气电动蝶阀的开度进行调节，可以达到控制空气/燃气比例和炉内温度之目的。

3.2双交叉限幅控制系统

该系统主要由烧嘴、燃烧控制器、空气/燃气流量阀、空气/燃气流量计、热电偶等组成。工作原理是：通过一个温度传感器热电偶把测量的温度变成一个电信号，该信号表示测量点的实际温度。

4.仿真锅炉风机翼型叶片

对于锅炉的叶轮机械内部，流场复杂，有着非定长特征，所以在实验检测方面就会有很大的困难，而目前没有完善的流体力学理论解释诸如流动分离、失速和喘振等流动现象，需要流动实验和数值模拟了解机械内部流动本质。

5.热能工程技术在能源方面发展

5.1在能源方面出现的问题

对于当今世界，各个国家都很重视能源的问题，而能源动力工业又是我国国民经济与国防建设的重要基础和支柱产业，所以在国家各方面的发展上起到了很重要的作用。对于风机，是一种能源利用中产生的机械，它本身装有多个叶片，通过轴旋转推动气流，这种风机主要广泛应用在发电厂、锅炉和工业路遥的通风和引风，对矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和很多大型的建筑物实现内部通风，同时实现排尘和进行冷却。对于在一些发电站里，随着机组的发展，电站需要向更安全、更可靠地方向发展才行，所以电站对风机也提出了更高的要求，解决掉一些安全问题，像锅炉经常出现烧坏电机、窜轴、叶轮飞车等事故，这种事故严重危害到设备的使用以及工作人员的生命安全，同时在经济方面也有大量的损失。

5.2在能源方面的发展前景

能源是人类社会赖以生存和经济可持续发展的重要物质基础，所以怎样让能源更合理的开发和使用就会很大程度上推进世界经济和人类社会的发展，而我国经济发展同样离不开能源，当前我国在能源发展方面主要以“新能源、核能、只能电网、常规能源、节能减排”为主要发展方向，而热能与动力工程专业正是符合国家的能源战略发展方向，通过结合很多门专业课程的学习，来培养能适应国家能源领域快速发展要求的高级研究应用型人才。

6.结语

本研究主要根据我国热能动力工程在锅炉方面的应用和发展做了一些研究，在锅炉的燃烧控制方面，在燃烧方式、风机的旋转问题以及资源利用率方面做出了一系列的分析和阐述，总结出热能动力工程无论在锅炉的发展或是其他方面都起着很重要的作用，通过结合和利用一些理论知识能够转换成实际的应用，将更利于热能动力工程的发展。

参考文献

船舶动力工程范文第5篇

备注：

(1)工学照顾专业：

力学[0801]、冶金工程[0806]、动力工程及工程热物理[0807]、水利工程[0815]、地质资源与地质工程[0818]、矿业工程[0819]、船舶与海洋工程[0824]、航空宇航科学与技术[0825]、兵器科学与技术[0826]、核科学与技术[0827]、农业工程[0828]。

(2)A类考生：报考地区处于一区招生单位的考生。

一区系北京、天津、河北、山西、辽宁、吉林、黑龙江、上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、山东、河南、湖北、湖南、广东、重庆、四川、陕西等21省（市）

(3)B类考生：报考地处二区招生单位的考生。

二区系内蒙古、广西、海南、贵州、云南、西藏、甘肃、青海、新疆等10省（区）

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