深远海平台工作船推进装置及管路系统综合设计开题报告

 2021-08-14 03:05:11

1. 研究目的与意义(文献综述)

第二次工业革命以来,内燃机不断的创新和应用伴随着全球经济高速发展,人类对油气资源的需求不断增加。鉴于陆上石油资源的日渐枯竭,开发海洋石油资源,尤其是开发深海石油资源,已成必然趋势。深海油气资源较浅海或陆地油气资源更难开发,正因如此深海油气田如今大多还是未开发的处女地,而且深海蕴藏的油气资源十分丰富,从2000年到2010年,全球深水区投产油、气田的储量将分别达37.3×108t和6.07×1012m3,约占油气开发总储量的1/4,在中国南海,初步的油气资源评价结果表明,南海北部陆坡深水区石油资源量高达19.0×108t,天然气资源量达2.4×1012m3,随着深海油气资源的开发进一步深入,深海工作船的需求会不断增大,如今能在南海深水区域(>1000m)作业的工作船仅有海洋石油691/681/682/679,华虎轮,华财轮,而海洋石油691/681/682是作为我国南海深海石油战略的关键性装备——“海洋石油”981的辅助船舶使用,无法发挥更大作用。所以能在南海深水区域作业的工作船极其稀少,在可预见的数年内,深海工作船的需求缺口非常大。

海洋工作船主要为海上钻采石油提供多种作业服务,同时可以随时随地接受海上石油平台的命令,为其提供多种物资及材料,能进行起抛锚作业及进行平台和大型船舶的托运作业。由于深海作业海域海况非加恶劣,这种恶劣环境对海洋工作船的各项性能提出了更高要求,这就需要船舶具有在大风大浪恶劣海况下优良的操纵性能、海上定位能力、耐波性能和减摇性能,作业能力和作业适应性强,能实施在海上恶劣海况下的定位和原地回转等特殊要求,迅速靠离海上深水钻井平台、海洋工程设施,满足一级对外消防灭火作业定位,确保在恶劣气候环境下的多种不同作业服务功能的有效实施和作业安全。深海工作船的发展是伴随着半潜式钻井平台的发展的。因为能在深水钻井的只有半潜式钻井平台和钻井船,而钻井船自持能力强,在外作业时基本不需要工作船的服务。半潜式钻井平台在第三代之后就能够可以在深海作业,如今已经发展到第六代,而深海工作船也根据钻井平台的需求有了长足的发展,其定位方式由最初的锚泊定位发展到dp1、dp2定位,其推进系统也由最初传统机械推进系统发展到全电力推进系统和混合动力推进系统。

在理想的工作状态下,传统的轴系驱动螺旋桨的推进方式是非常高效可靠的,其柴油机和螺旋桨之间只有2.5%~3%的机械传递损失,主要取决于减速齿轮的传递效率,但高传递效率的传统推进方式,并不意味着在所有工况下都能节省燃油,因为深海工作船很多时候都是工作在低负荷的工况下,如在低速等待时、守护钻井平台和装卸货物时,此时需求的功率一般不会达到额定功率的50%,这样大大降低了其燃油经济性。电力推进系统可以通过动态增减发电机组的数量,从而保证投入运行的内燃机工作在最佳工况点附近,达到降低油耗和减少排放污染的效果,不过在高负荷运行时,电力的功率传递损失在10%左右,深海工作船会在高负荷工况下短时运行也意味着其主推进功率要求非常大,这就使电力推进系统的配套设备十分昂贵,应用在深海工作船上很难具有真正意义的经济可行性。混合动力推进系统是结合了机械推进和电力推进的一种新的推进方式。机械推进用于连续运行的高负荷工况,柴油机功率维持在85%~100%之间,实现最低的燃油消耗率,并最大限度降低了排放污染;电力推进应用于低速等待和守护平台等低负荷的工况下;而在恶劣海况下的起抛锚、拖航等超高负荷的工况下时,需要使用混合动力工况,这时主柴油机驱动螺旋桨,发电机驱动电动机通过齿轮箱起到加力作用。混合动力推进系统综合了上两者的优点的同时也带来了建造难度大、人机界面复杂,对操作者的要求高等缺点。

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2. 研究的基本内容与方案

首先,查阅相关资料,了解深海平台工作船的发展概况,了解深海平台工作船动力推进系统发展的最新趋势。学习船舶动力装置的各组成部分,包括推进装置、辅助装置、船舶甲板系统、船舶管路系统和机舱机械设备的遥控及自动化等。了解船舶推进系统选择时所要必须考虑的主要因素和轴系设计中应注意的轴承间距、轴系直径、强度校核计算、振动分析、测试以及轴系校中计算等问题,以及如何通过对数学模型研究描述轴系参数建立船舶轴系校中数学模型。

其次,根据所选题目,找到与深远海平台工作船推进系统与管路系统设计相关的资料,并根据该船的总长、型宽、型深、设计吃水、方形系数、续航力和设计航速等数据,进行下一步的工作,包括主机选型论证、机舱主要机械设备估算、机舱布置设计及设备选型和管路系统的设计等,并撰写专题小论文。

最后,完成5张1#机舱布置图纸,英文文献翻译(不少于2万英文(5000汉字)印刷符,且与选题相关的文献翻译),毕业设计报告书(内容包括:封面、原创声明、任务书、开题报告、目录、中文摘要、英文摘要、绪论、正文(主机选型论证、设备估算书、设备明细表、轮机说明书)、结论(或结束语)、参考文献、附录(文献综述、专题小论文)、致谢)。

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3. 研究计划与安排

1、熟悉选题内容,进行相关资料整理,准备翻译工作(第1周上半周)

2、确定所要翻译的英文文献,熟悉翻译资料,并完成整个翻译工作,由老师批复修改后确定该项任务完成(第1周下半周-第3周)

3、在数据库中进行文献整理工作,选定所要参考的文献,完成文献综述报告,并在此基础上完成开题报告,在老师批复修改后确定该项任务完成(第4周)

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4. 参考文献(12篇以上)

【1】马延徳.海洋工程装备[m].北京:清华大学出版社,2013.5-72

【2】陆金铭.船舶动力装置设计[m].北京:国防工业出版社,2006.

【3】戴雪良.船舶配套设备选用手册[m].镇江:《江苏船舶》编辑部,1998.

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