论文部分内容阅读
摘 要：船舶动力装置的优化，不仅能够促进船舶行业的更新换代，也能使船舶行业在业务上得到拓展，因此，在综合技术上，对船舶动力装置进行可靠性评估是非常有必要的，也能够帮助船舶单位做出最优化的选择。本文主要对冷却水系统在船舶动力装置中的可靠性给予分析，并指出船舶动力装置进行优化选择时应该注意的问题。
关键词：船舶动力装置；船舶单位；冷却水系统；可靠性
当船舶进行正常航行时，为了使船舶柴油机能够进行可靠运行，冷却水系统的作用就是将船舶动力装置产生的热量传递给海水。如果在航行期间，冷却水系统出现异常情况，船舶动力装置就会无法运转，致使船舶发生危险，由此可见，冷却水系统可靠性的好坏，不仅影响船舶动力装置的正常运转，在整个航行期间都起着关键性的作用。
一、冷却水系统的相关介绍
一般情况下，冷却水系统可以分为三种：（1）中央冷却系统，此系统的基本特点表现为在不同的工作温度下，它的两个淡水系统都是独立工作的，一个是高温淡水闭式系统，对主柴油机发挥冷却作用，另一个是低温淡水闭式系统，对高温淡水或相关载热流体发挥冷却 作用，中央冷却系统的稳定性比较高，不会随着海水体系的改变而发A生变化，随着冷却技术的不断发展，中央冷却装置在现代化船舶中应用的范围是最为广泛的；（2）闭式淡水冷却系统，使用淡水对船舶动力装置进行冷却，在海水的基础上，对相关载热流体进行强制冷却，比如增压空气、滑油等，缺点在于稳定性比较差，海水管系一旦减少，系统也随之变化，在以往的船舶中应用的比较广泛；（3）开式海水系统，在冷却过程中，冷水剂为海水，对空压机、增压空气、滑油进行冷却，主要的组成部分为大排量海水泵、冷却器、海底阀等，由于海水的管系比較长，此冷却系统容易被腐蚀，在现代船舶技术中已经不适用了。
中央冷却器以其自身的优点，得到了较为广泛的应用，如图1所示，例如在此船舶中，发电柴油机和主柴油机共同使用一个冷却水系统，中央冷却器可以随时投入工作，不会受到船舶停泊的影响。
船舶在行驶过程中，出现故障也是比较常见的，比如在对中央冷却器进行清洗时，当阀门换好后，就可以将板式冷却器中的积水放掉，但是经过一段时间后，积水始终没有放完，此时，轮机人员觉得可能出现问题了，可能是由于冷却器的阀门存在问题，轮机人员就立即将防水阀门关闭了。经过仔细检查后，发现膨胀水柜中没有水，对发电柴油机进行补水操作，并对柴油机的相关技术参数进行检查，结果在缸套冷却水的出口处，温度已经到达980C。在对船舶进行检修过程中，发现中央冷却器存在阀门关闭不严的问题，只能进行彻底换新。在不同情形下，故障出现的原因也不一样，及时发现故障，才能对故障进行正确、快速的诊断，使船舶在航行过程中，不断提升安全系数，有效避免经济性与可靠性之间的矛盾冲突。
二、冷却水系统可靠性的相关特征值
在冷却水系统运转的过程中，可靠性是冷却水系统耐用性和可靠程度的一种体现，属于冷却水系统的固有特性。在冷却水系统的设计和制造过程中，最重要的问题就是对冷却水系统可靠性的确定。随着运行时间的加长，可靠性也在不断降低，在实际分析中，可以在可靠性理论的基础上，对其进行概率统计。在对冷却水系统进行定义时，此概念比较定性，在对可靠性问题进行研究时，定量的指标势必不可少的，当用概率表示时，可靠性即为可靠度R（t），在实际分析中，可以使用可靠性的相关特征值对其进行定量表示，可靠性具有4个特征值，分别为故障概率Q（t），故障率λ（t），完好概率R（t），故障时刻的概率密度f（t）。使用分布函数对故障概率进行表示为
A当某台机组和组件发生故障时，tA表示故障时刻，是一个随机变化量，如果有两个偶然事件存在于一个被测单元状态下时，表示故障完好，由此可知，完好概率和故障概率属于互补概率，两者之和为1，
极为重要的特征值，用公式表示为：
三、动力装置系统可靠性的随机分析
一般情况下，在船舶动力装置的系统构成中具有多个单元，不同的单元发挥着不同的作用，系统一般可以分为两种：（1）非冗余系统，如图2所示，在此系统中，每一个构成单元都是以串联方式组成的，在实际运行过程中，各个单元都应该投入工作，充分发挥各自的作用，因此，对于各个单元的可靠性及安全性就有更高的要求，在工作状态中，必须保证性能完好，促使整个系统安全工作，在船舶的安全运行中，非冗余系统也属于串联系统，在此串联系统中，为了研究系统的完好概率，可以使用概率运算的乘法定律，对系统的可靠性进行分析。
（1）冗余系统，在此系统中，组成单元可以为1个也可以为多个，在所有单元中，备用元件至少为一个，必要情况下，必须有多个，备用元件可以与系统中的相关元件并联而成，如果船舶的副柴油机和主柴油机拥有独立的冷却水系统，没有共同使用同一冷却水系统，那么在船舶安全行驶时，相关的流程装置可以简化，也是属于并联系统，如图3所示。
经过经验所得，将冗余系统应用于冷却水系统中，会大大提高船舶动力装置的可靠性，因此，在对船舶动力装置进行选择和判断时，对于各个系统的相关冗余情况一定要考虑清楚，在此基础上，对系统的散热性和投资费用情况也应该考虑清楚。经过分析可得，冗余系统的部件组成更加简化，一旦出现故障，有利于提高故障的检测效率。在动力装置的可靠性中，非冗余系统明显低于冗余系统，因此，在优化选择中，冗余系统具有优先选择权。
结束语
综上所述，在船舶动力装置中，冷却水起着关键性的作用，通过对系统可靠性的相关分析，在冗余系统选择适当的情况下，会使船舶行驶的安全性和可靠性得到有效提升，因此，在对船舶动力装置系统进行选择和判断时，首先应该确定冗余系统的适当性，进而在船舶可靠性的基础上，对系统的经济性或相关要求进行仔细考虑。
参考文献
[1]谢敢，黄加亮.基于集对分析的船舶动力装置可靠性分析[J].集美大学学报（自然科学版），2012（6）.
[2] 顾宣炎. 船舶冷却水系统的优化设计与分析.武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2002，26（2）
关键词：船舶动力装置；船舶单位；冷却水系统；可靠性
当船舶进行正常航行时，为了使船舶柴油机能够进行可靠运行，冷却水系统的作用就是将船舶动力装置产生的热量传递给海水。如果在航行期间，冷却水系统出现异常情况，船舶动力装置就会无法运转，致使船舶发生危险，由此可见，冷却水系统可靠性的好坏，不仅影响船舶动力装置的正常运转，在整个航行期间都起着关键性的作用。
一、冷却水系统的相关介绍
一般情况下，冷却水系统可以分为三种：（1）中央冷却系统，此系统的基本特点表现为在不同的工作温度下，它的两个淡水系统都是独立工作的，一个是高温淡水闭式系统，对主柴油机发挥冷却作用，另一个是低温淡水闭式系统，对高温淡水或相关载热流体发挥冷却 作用，中央冷却系统的稳定性比较高，不会随着海水体系的改变而发A生变化，随着冷却技术的不断发展，中央冷却装置在现代化船舶中应用的范围是最为广泛的；（2）闭式淡水冷却系统，使用淡水对船舶动力装置进行冷却，在海水的基础上，对相关载热流体进行强制冷却，比如增压空气、滑油等，缺点在于稳定性比较差，海水管系一旦减少，系统也随之变化，在以往的船舶中应用的比较广泛；（3）开式海水系统，在冷却过程中，冷水剂为海水，对空压机、增压空气、滑油进行冷却，主要的组成部分为大排量海水泵、冷却器、海底阀等，由于海水的管系比較长，此冷却系统容易被腐蚀，在现代船舶技术中已经不适用了。
中央冷却器以其自身的优点，得到了较为广泛的应用，如图1所示，例如在此船舶中，发电柴油机和主柴油机共同使用一个冷却水系统，中央冷却器可以随时投入工作，不会受到船舶停泊的影响。
船舶在行驶过程中，出现故障也是比较常见的，比如在对中央冷却器进行清洗时，当阀门换好后，就可以将板式冷却器中的积水放掉，但是经过一段时间后，积水始终没有放完，此时，轮机人员觉得可能出现问题了，可能是由于冷却器的阀门存在问题，轮机人员就立即将防水阀门关闭了。经过仔细检查后，发现膨胀水柜中没有水，对发电柴油机进行补水操作，并对柴油机的相关技术参数进行检查，结果在缸套冷却水的出口处，温度已经到达980C。在对船舶进行检修过程中，发现中央冷却器存在阀门关闭不严的问题，只能进行彻底换新。在不同情形下，故障出现的原因也不一样，及时发现故障，才能对故障进行正确、快速的诊断，使船舶在航行过程中，不断提升安全系数，有效避免经济性与可靠性之间的矛盾冲突。
二、冷却水系统可靠性的相关特征值
在冷却水系统运转的过程中，可靠性是冷却水系统耐用性和可靠程度的一种体现，属于冷却水系统的固有特性。在冷却水系统的设计和制造过程中，最重要的问题就是对冷却水系统可靠性的确定。随着运行时间的加长，可靠性也在不断降低，在实际分析中，可以在可靠性理论的基础上，对其进行概率统计。在对冷却水系统进行定义时，此概念比较定性，在对可靠性问题进行研究时，定量的指标势必不可少的，当用概率表示时，可靠性即为可靠度R（t），在实际分析中，可以使用可靠性的相关特征值对其进行定量表示，可靠性具有4个特征值，分别为故障概率Q（t），故障率λ（t），完好概率R（t），故障时刻的概率密度f（t）。使用分布函数对故障概率进行表示为
A当某台机组和组件发生故障时，tA表示故障时刻，是一个随机变化量，如果有两个偶然事件存在于一个被测单元状态下时，表示故障完好，由此可知，完好概率和故障概率属于互补概率，两者之和为1，
极为重要的特征值，用公式表示为：
三、动力装置系统可靠性的随机分析
一般情况下，在船舶动力装置的系统构成中具有多个单元，不同的单元发挥着不同的作用，系统一般可以分为两种：（1）非冗余系统，如图2所示，在此系统中，每一个构成单元都是以串联方式组成的，在实际运行过程中，各个单元都应该投入工作，充分发挥各自的作用，因此，对于各个单元的可靠性及安全性就有更高的要求，在工作状态中，必须保证性能完好，促使整个系统安全工作，在船舶的安全运行中，非冗余系统也属于串联系统，在此串联系统中，为了研究系统的完好概率，可以使用概率运算的乘法定律，对系统的可靠性进行分析。
（1）冗余系统，在此系统中，组成单元可以为1个也可以为多个，在所有单元中，备用元件至少为一个，必要情况下，必须有多个，备用元件可以与系统中的相关元件并联而成，如果船舶的副柴油机和主柴油机拥有独立的冷却水系统，没有共同使用同一冷却水系统，那么在船舶安全行驶时，相关的流程装置可以简化，也是属于并联系统，如图3所示。
经过经验所得，将冗余系统应用于冷却水系统中，会大大提高船舶动力装置的可靠性，因此，在对船舶动力装置进行选择和判断时，对于各个系统的相关冗余情况一定要考虑清楚，在此基础上，对系统的散热性和投资费用情况也应该考虑清楚。经过分析可得，冗余系统的部件组成更加简化，一旦出现故障，有利于提高故障的检测效率。在动力装置的可靠性中，非冗余系统明显低于冗余系统，因此，在优化选择中，冗余系统具有优先选择权。
结束语
综上所述，在船舶动力装置中，冷却水起着关键性的作用，通过对系统可靠性的相关分析，在冗余系统选择适当的情况下，会使船舶行驶的安全性和可靠性得到有效提升，因此，在对船舶动力装置系统进行选择和判断时，首先应该确定冗余系统的适当性，进而在船舶可靠性的基础上，对系统的经济性或相关要求进行仔细考虑。
参考文献
[1]谢敢，黄加亮.基于集对分析的船舶动力装置可靠性分析[J].集美大学学报（自然科学版），2012（6）.
[2] 顾宣炎. 船舶冷却水系统的优化设计与分析.武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2002，26（2）