船舶動(dòng)力工程
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船舶動(dòng)力工程范文第1篇
關(guān)鍵詞：動(dòng)力定位;事故統(tǒng)計(jì);風(fēng)險(xiǎn)分析
中圖分類號(hào)：U674.38 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）02-0071-04
1 介 紹
動(dòng)力定位（英文：Dynamic Positioning，簡(jiǎn)稱DP）是指船舶或平臺(tái)通過(guò)使用自身的推進(jìn)器來(lái)自動(dòng)保持固定的位置或艏向的定位方式。動(dòng)力定位通常用于那些通過(guò)常規(guī)的錨泊定位無(wú)法進(jìn)行定位作業(yè)的場(chǎng)合，例如，深水或超深水區(qū)域、水下存在密集的管線或水下開采設(shè)施的區(qū)域等等。動(dòng)力定位的船只在海上石油工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。目前全球有數(shù)千艘配備有動(dòng)力定位裝置的船舶或平臺(tái)。
動(dòng)力定位鉆井平臺(tái)（也包括動(dòng)力定位鉆井船，下同）適用的水深約300 m起，目前到3 000 m或更深水域。動(dòng)力定位鉆井平臺(tái)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如便于移動(dòng)、可用性高、適合深水、不需要復(fù)雜的錨泊布置作業(yè)且不對(duì)海底生產(chǎn)設(shè)施產(chǎn)生大的影響等等。因此，自上世紀(jì)80年代以來(lái)，動(dòng)力定位鉆井平臺(tái)在巴西、美國(guó)墨西哥灣、北海、西非等海域被廣泛應(yīng)用。動(dòng)力定位鉆井平臺(tái)在中國(guó)海域的作業(yè)相對(duì)開始較晚，但前景看好。2006年，中海油和哈斯基公司通過(guò)租用美國(guó)鉆井船東Transocean Inc.的動(dòng)力定位鉆井船Discoverer 534，在荔灣3-1-1水深1 481 m的地區(qū)進(jìn)行了深水勘探鉆井，發(fā)現(xiàn)了可觀的天然氣可采儲(chǔ)量，展示了中國(guó)深水海域油氣資源的廣闊前景。
對(duì)于所有動(dòng)力定位的船只或平臺(tái)而言，都存在可能的動(dòng)力定位失效情形。失效模式主要有兩種：動(dòng)力偏移（英文：Drive-off）和被動(dòng)漂移（英文：Drift-off）。失效后果根據(jù)船舶的作業(yè)性質(zhì)而不同，如DP鉆井船，則需要及時(shí)切斷隔水管并關(guān)閉防噴器。如果應(yīng)急切斷失效，鉆井設(shè)備、井口及防噴器將可能被損壞，鉆井船將會(huì)損失工作時(shí)間并遭受很大的經(jīng)濟(jì)損失。在最不利的情況，這樣的事故還可能引發(fā)海底的井噴事故，給作業(yè)海域的安全、環(huán)境都造成巨大的損害。如果是DP鋪管船，可能造成設(shè)備或管道損壞，危及作業(yè)線工作人員的安全。如果是潛水支持船，潛水員的生命安全將受到威脅。總言之，動(dòng)力定位失效是深水油氣田開發(fā)和海上作業(yè)有的重大風(fēng)險(xiǎn)。
鉆井平臺(tái)動(dòng)力定位作業(yè)的安全問(wèn)題一直受到各國(guó)政府、石油公司和鉆井承包商的重視。在2003年，應(yīng)當(dāng)時(shí)挪威石油管理當(dāng)局（Norwegian Petroleum Directorate）的要求和建議，挪威船東協(xié)會(huì)（Norwegian Shipowners Association）聯(lián)合挪威科學(xué)和技術(shù)大學(xué)（Norwegian University of Science and Tec-
hnology）、挪威的Statoil和Hydro石油公司、在挪威大陸架有動(dòng)力定位鉆井平臺(tái)在作業(yè)的各大鉆井承包商（Smedvig Offsho-
re，Stena Drilling，Saipem）、挪威海事局（Norwegian Maritime Di-
rectorate）、英國(guó)健康安全委員會(huì)（Health and Safety Executive， UK）、船級(jí)社（Det Norske Veritas）以及動(dòng)力定位系統(tǒng)的供應(yīng)商（Kongsberg Maritime）、動(dòng)力定位系統(tǒng)操作員的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)（Ship Manoeuvring Simulator Centre），共同出資，開始了對(duì)鉆井平臺(tái)動(dòng)力定位作業(yè)安全的專項(xiàng)研究。Scandpower公司是該研究工作的主要負(fù)責(zé)方。該項(xiàng)研究為期兩年，取得了一系列的成果，深受參與方的好評(píng)，并已在挪威海域的動(dòng)力定位鉆井平臺(tái)上得到應(yīng)用。
為減小動(dòng)力定位失效的風(fēng)險(xiǎn)，各船級(jí)社的設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)不同動(dòng)力定位級(jí)別（DP2或DP3）的平臺(tái)或船舶的系統(tǒng)冗余性都有明確的要求。盡管如此，每年仍有為數(shù)不少的動(dòng)力定位事故發(fā)生，某些事故甚至造成了非常嚴(yán)重的后果。本文詳細(xì)介紹了在過(guò)去十年中，對(duì)國(guó)際海事承包商組織的年度動(dòng)力定位事故的分析成果。這些數(shù)據(jù)代表了在英國(guó)和挪威北海海域，包括挪威大陸架和英國(guó)大陸架作業(yè)的動(dòng)力定位船舶或平臺(tái)的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。其他海域的經(jīng)驗(yàn)，比如加拿大海域也部分包括在內(nèi)。文章以深水DP鉆井設(shè)施和深水DP鋪管船為例，詳細(xì)闡述了動(dòng)力定位系統(tǒng)可能失效并移位的原因，及移位的后果。針對(duì)這些分析成果，文章提出了減小DP移位風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)和管理措施。相信這些結(jié)果和建議對(duì)在中國(guó)海域的深海動(dòng)力定位作業(yè)能提供很好的借鑒和參考。
2 移位事故統(tǒng)計(jì)和原因分析
2.1 動(dòng)力定位鉆井/修井設(shè)施的移位事故統(tǒng)計(jì)
2000～2009年間，根據(jù)國(guó)際海事承包商組織的年度動(dòng)力定位事故報(bào)告，動(dòng)力定位鉆井/修井設(shè)施發(fā)生的移位事故共有51起。統(tǒng)計(jì)的鉆井/修井設(shè)施主要是半潛式鉆井平臺(tái)，也包括了部分船型的鉆井船。由于部分事故報(bào)告無(wú)法確定是鉆井平臺(tái)還是鉆井船的事故，本分析中沒(méi)有區(qū)別統(tǒng)計(jì)這兩類設(shè)施的事故。這51起事故中，動(dòng)力偏移事故4起，被動(dòng)漂移事故47起。上述統(tǒng)計(jì)的主要是嚴(yán)重移位的事故，對(duì)于那些發(fā)生偏移后及時(shí)恢復(fù)位置，不需要啟動(dòng)緊急切斷的事件，沒(méi)有統(tǒng)計(jì)在內(nèi)。各年發(fā)生的動(dòng)力定位鉆井/修井設(shè)施移位事故統(tǒng)計(jì)如圖1所示。
各種直接原因?qū)е碌谋粍?dòng)漂移事故比例如圖2所示。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看，包括發(fā)電機(jī)、高低壓配電盤、UPS等在內(nèi)的發(fā)配電故障是鉆井/修井設(shè)施被動(dòng)漂移的最大直接原因，大約一半的被動(dòng)漂移事故是由于電力系統(tǒng)故障導(dǎo)致的全船斷電或部分?jǐn)嚯娛鹿省３艘酝猓瑒?dòng)力定位控制系統(tǒng)軟硬件故障、動(dòng)力定位操作員的失誤和惡劣天氣是導(dǎo)致被動(dòng)漂移事故的主要直接原因。
從4起動(dòng)力偏移事故的原因來(lái)看，兩起事故是由于推進(jìn)器故障導(dǎo)致，另起事故是由于位置參考系統(tǒng)故障導(dǎo)致的。由于統(tǒng)計(jì)的10年內(nèi)只有4起主動(dòng)漂移事故，樣本較少，上述統(tǒng)計(jì)并不能充分反映導(dǎo)致鉆井/修井設(shè)施動(dòng)力偏移的所有原因以及這些原因?qū)κ鹿实呢暙I(xiàn)。在對(duì)挪威海域動(dòng)力定位鉆井平臺(tái)事故事件的資料進(jìn)行詳細(xì)分析后的結(jié)果顯示，由于DGPS系統(tǒng)（基于GPS全球定位系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)設(shè)在陸上的觀察站校正后，向動(dòng)力定位控制系統(tǒng)提供平臺(tái)的實(shí)時(shí)位置數(shù)據(jù)的硬件系統(tǒng)，是動(dòng)力定位系統(tǒng)的重要組成部分。）失效導(dǎo)致的平臺(tái)動(dòng)力偏移是一個(gè)需要引起各方關(guān)注的失效模式。動(dòng)力偏移產(chǎn)生的機(jī)理是由于兩個(gè)DGPS系統(tǒng)同時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤的位置數(shù)據(jù)。這樣的失效模式引發(fā)的平臺(tái)移位在最近幾年中發(fā)生多次。
2.2 鋪管作業(yè)移位事故統(tǒng)計(jì)
1998～2007年間動(dòng)力定位鋪管船海上鋪管中移位的事故共有43起，如圖3所示。其中動(dòng)力偏移事故21起，被動(dòng)漂移事故22起。大多數(shù)動(dòng)力定位鋪管船是DP2或DP3的船舶。超過(guò)一半的事故發(fā)生在鋪管過(guò)程中，其他事故發(fā)生在其他作業(yè)階段，比如測(cè)試或準(zhǔn)備階段。
各種直接原因?qū)е碌谋粍?dòng)漂移事故比例如圖4所示。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看，包括發(fā)電機(jī)、高低壓配電盤、UPS等在內(nèi)的發(fā)配電故障是鋪管作業(yè)被動(dòng)漂移的最大直接原因，大約一半的被動(dòng)漂移事故是由于電力系統(tǒng)故障導(dǎo)致的全船斷電或部分?jǐn)嚯娛鹿省３艘酝猓恢脜⒖枷到y(tǒng)故障、惡劣天氣和動(dòng)力定位控制系統(tǒng)軟硬件故障是導(dǎo)致被動(dòng)漂移事故的主要直接原因。
各種直接原因?qū)е碌膭?dòng)力偏移事故比例如圖5所示。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看，操作員失誤、動(dòng)力定位控制系統(tǒng)軟硬件故障、位置參考系統(tǒng)故障和推進(jìn)器故障是動(dòng)力偏移事故的主要直接原因。
2.3 討 論
在收集動(dòng)力定位事故和統(tǒng)計(jì)的過(guò)程中，作者注意到國(guó)際海事承包商組織的動(dòng)力定位事件報(bào)告是秉承自愿上報(bào)的原則，因此，可能存在出現(xiàn)事故而未上報(bào)的情況。同時(shí)，事故的數(shù)量與報(bào)告年份活躍的船舶/平臺(tái)數(shù)量和活躍作業(yè)時(shí)間密切相關(guān)，這些信息無(wú)法從現(xiàn)有的資料中得到。作者也注意到不同DP等級(jí)（DP1，DP2或DP3）的設(shè)施動(dòng)力定位事故的發(fā)生率存在差異，原始的事故報(bào)告中并沒(méi)有給出這些設(shè)施的DP等級(jí)，因此在本次統(tǒng)計(jì)中未作區(qū)分。比較鉆井設(shè)施和鋪管船的事故統(tǒng)計(jì)不難發(fā)現(xiàn)，相比鉆井設(shè)施，動(dòng)力定位鋪管船有數(shù)量更多的動(dòng)力偏移事故。這可能與鉆井設(shè)施的部分事故沒(méi)有上報(bào)有關(guān)，但我們也應(yīng)當(dāng)注意到統(tǒng)計(jì)中的鉆井設(shè)施大多數(shù)為半潛式平臺(tái)，而鋪管作業(yè)的均為船型的鋪管船，這也是兩類統(tǒng)計(jì)對(duì)象除作業(yè)方式以外的一個(gè)重要差異。
基于上述前提，從動(dòng)力定位鉆井/修井設(shè)施和鋪管船的移位事故年度統(tǒng)計(jì)來(lái)看，沒(méi)有信息表明每年的事故數(shù)量呈明顯上升或明顯下降的趨勢(shì)，現(xiàn)有的事故統(tǒng)計(jì)基本反映了過(guò)去十年行業(yè)內(nèi)動(dòng)力定位事故的發(fā)生情況，在相關(guān)技術(shù)沒(méi)有革命性革新的情況下，可以作為預(yù)計(jì)未來(lái)移位事故發(fā)生頻率的基礎(chǔ)。
2.3.1 導(dǎo)致被動(dòng)漂移事故的原因
從事故的原因來(lái)看，導(dǎo)致被動(dòng)漂移事故的原因包括。
①電力系統(tǒng)故障。
②惡劣環(huán)境和天氣條件。
③動(dòng)力定位控制系統(tǒng)故障。
④位置參考系統(tǒng)故障引起船舶無(wú)法定位，無(wú)法計(jì)算需要輸出的推力。
⑤推進(jìn)器故障導(dǎo)致部分喪失推力。
⑥操作員失誤導(dǎo)致部分或全部喪失推力。
其中，最常見的事故原因是電力系統(tǒng)故障導(dǎo)致的全船斷電或局部斷電，動(dòng)力定位鉆井/修井設(shè)施和鋪管船的事故數(shù)據(jù)都表明大約有一半的事故是這類故障引起的。
2.3.2 導(dǎo)致動(dòng)力偏移事故的原因
①操作員失誤，如動(dòng)力定位操作員錯(cuò)誤的輸入了目標(biāo)位置或其他錯(cuò)誤的操作。
②動(dòng)力定位控制系統(tǒng)故障。
③位置參考系統(tǒng)故障導(dǎo)致測(cè)量位置與實(shí)際位置不同。
④推進(jìn)器故障，向不正確的方向或/和以不正確的數(shù)值輸出推力。
需要注意的是，這些直接原因在移位事故中往往不是單獨(dú)存在的，通常是結(jié)合了其他一些次要原因或隱藏的故障導(dǎo)致了移位事故的發(fā)生。這些次要原因包括不完善的規(guī)程、測(cè)試、維護(hù)、調(diào)試或質(zhì)保工作不到位等等。
3 移位事故的風(fēng)險(xiǎn)控制措施
一艘在海上進(jìn)行鉆井作業(yè)的平臺(tái)，平臺(tái)采用動(dòng)力定位的方式，如圖6所示。在正常作業(yè)期間，平臺(tái)定位在黃色警戒線內(nèi)的綠色區(qū)域。在動(dòng)力定位失效后，鉆井平臺(tái)將偏移其正常定位的區(qū)域，到達(dá)黃色或紅色警戒線。如果平臺(tái)越過(guò)黃色警戒線，鉆井作業(yè)必須停止，同時(shí)司鉆開始準(zhǔn)備應(yīng)急切斷作業(yè);如果平臺(tái)越過(guò)紅色警戒線，則應(yīng)急切斷作業(yè)必須被啟動(dòng)，從而及時(shí)切斷立管和防噴器的連接并關(guān)閉井口;如果應(yīng)急切斷失效，鉆井設(shè)備、井口及防噴器將可能被損壞，平臺(tái)將會(huì)損失工作時(shí)間并遭受很大的經(jīng)濟(jì)損失。在最不利的情況，這樣的事故還可能引發(fā)海底的井噴事故，給作業(yè)海域的安全、環(huán)境都造成巨大的損害。
因此，深海鉆井平臺(tái)動(dòng)力定位作業(yè)的安全，可通過(guò)以下三個(gè)安全屏障功能（Barrier Function）來(lái)保證，如圖7所示。
①安全屏障功能1：能防止平臺(tái)移位的發(fā)生。
②安全屏障功能2：在移位發(fā)生后，能有效地制止平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)。
③安全屏障功能3：在平臺(tái)嚴(yán)重移位后，能確保井口的完整性。
海上進(jìn)行鋪管作業(yè)的動(dòng)力定位鋪管船在正常的鋪管作業(yè)時(shí)，受外部環(huán)境制約，為保持既定的航線，船舶的動(dòng)力定位系統(tǒng)必須能夠有效地對(duì)來(lái)自各個(gè)方向的風(fēng)、浪、流的影響并做出相應(yīng)的反應(yīng)，保證作業(yè)的順利進(jìn)行。除此以外，鋪管船的動(dòng)力定位系統(tǒng)在鋪管作業(yè)過(guò)程中需要保持管線的張力，管線張力值實(shí)時(shí)傳送給動(dòng)力定位系統(tǒng)，動(dòng)力定位系統(tǒng)經(jīng)過(guò)處理輸出相應(yīng)的動(dòng)力，保持管線的張力。如圖8所示。
對(duì)于鋪管作業(yè)而言，如果船舶位置發(fā)生偏移超出允許范圍，由于棄管作業(yè)需要數(shù)小時(shí)準(zhǔn)備時(shí)間，不能立即完成棄管。因此，與鉆井平臺(tái)相比，動(dòng)力定位鋪管船的安全只能通過(guò)以下兩個(gè)安全屏障功能（Barrier Function）來(lái)保證：
安全屏障功能1：能防止鋪管船移位的發(fā)生。
安全屏障功能2：在移位發(fā)生后，能有效地制止鋪管船的運(yùn)動(dòng)。
在這三類安全屏障中，安全屏障功能1與動(dòng)力定位平臺(tái)或船舶的設(shè)計(jì)、建造、設(shè)備、運(yùn)行和維護(hù)有關(guān)，需要在動(dòng)力定位平臺(tái)全生命周期內(nèi)保證系統(tǒng)的可靠性，針對(duì)移位的主要原因采取有針對(duì)性的管理措施。這些措施包括。
①采用冗余的設(shè)計(jì)以大大提高系統(tǒng)應(yīng)對(duì)故障的能力，降低部分?jǐn)嚯姾腿瑪嚯姷目赡苄裕⒃谶\(yùn)行中保證這些系統(tǒng)的可用性。
②設(shè)計(jì)中采用多種類型的位置參考系統(tǒng)，同時(shí)注意避免這些冗余的位置參考系統(tǒng)及其輸入的傳感器可能的共因失效。
③關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)當(dāng)選擇經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證有可靠性保障的產(chǎn)品，同時(shí)對(duì)設(shè)備管理記錄、狀態(tài)監(jiān)控、定期維護(hù)和保養(yǎng)、備件計(jì)劃應(yīng)當(dāng)有完善的管理流程來(lái)確保設(shè)備運(yùn)行的可靠性。
④根據(jù)良好的海洋工程實(shí)踐，采取一切合理可行的預(yù)警手段，確保能夠及時(shí)獲取天氣條件的變化并采取相應(yīng)的行動(dòng)。
在平臺(tái)或船舶移位發(fā)生后，必須采取有效措施來(lái)制止平臺(tái)或船舶的運(yùn)動(dòng)（安全屏障功能2），以免移位進(jìn)一步加劇，升級(jí)成為嚴(yán)重移位的事件。由于在移位發(fā)生后，不存在自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠起作用來(lái)將運(yùn)動(dòng)停止，動(dòng)力定位系統(tǒng)的操作員是唯一能夠?qū)崿F(xiàn)這個(gè)功能的安全屏障。動(dòng)力定位系統(tǒng)的操作員必須在很短（通常在幾分鐘內(nèi)）的時(shí)間里，將平臺(tái)或船舶的運(yùn)動(dòng)控制住。否則，將引發(fā)更為惡劣后果的事故。這樣的情況對(duì)動(dòng)力定位操作員的能力提出了很高的要求。建議采取以下措施以提高操作員成功干預(yù)的可能性。
①改進(jìn)控制室的設(shè)計(jì)，優(yōu)化動(dòng)力定位系統(tǒng)操作員的操作臺(tái)及信息顯示系統(tǒng)。
②改進(jìn)動(dòng)力定位控制系統(tǒng)報(bào)警的產(chǎn)生、報(bào)警信號(hào)的接收、理解及處理，和報(bào)警的原則的優(yōu)化。
③優(yōu)化動(dòng)力定位系統(tǒng)操作員的作業(yè)規(guī)程，確保及時(shí)識(shí)別出偏差、正確處理位置參考系統(tǒng)失效的情形、以及在應(yīng)急狀況下的應(yīng)急措施。
④加強(qiáng)對(duì)動(dòng)力定位系統(tǒng)操作員的培訓(xùn)，尤其是在動(dòng)力定位模擬器中針對(duì)可能的應(yīng)急情形的訓(xùn)練。
對(duì)于鉆井平臺(tái)而言，在平臺(tái)嚴(yán)重移位時(shí)，必須啟動(dòng)應(yīng)急切斷以確保井口的完整性（安全屏障功能3）。在越過(guò)立管和井口裝置能承受的極限位置后，如果應(yīng)急切斷此時(shí)還未完成，則可能導(dǎo)致嚴(yán)重的設(shè)備損壞。在防噴器或井口裝置損壞，或立管斷裂同時(shí)防噴器剪切閘板沒(méi)有完全閉合的情況下，將出現(xiàn)失去井口完整性的情形，意味著在海底形成一個(gè)沒(méi)有任何防護(hù)屏障的空洞。井內(nèi)的油氣（如果有的話）將形成海底井噴，對(duì)該水域的安全和環(huán)境構(gòu)成很大威脅。針對(duì)第三道安全屏障，建議的措施如下。
①在作業(yè)過(guò)程中應(yīng)確保應(yīng)急切斷系統(tǒng)、安全切斷系統(tǒng)（SDS）和井口關(guān)斷系統(tǒng)的完整性和可用性。
②在作業(yè)安全管理中應(yīng)關(guān)注動(dòng)力定位操作員判斷情況的能力和在需要時(shí)能夠及時(shí)啟動(dòng)紅色警報(bào)（司鉆收到后啟動(dòng)應(yīng)急切斷系統(tǒng)）的能力。
③動(dòng)力定位操作員和司鉆啟動(dòng)應(yīng)急切斷系統(tǒng)的定期演練。
④在防噴器內(nèi)存在不可剪切物時(shí)（防噴器剪切閘板將無(wú)法完全閉合，一旦出現(xiàn)需要應(yīng)急切斷的情況），應(yīng)采用嚴(yán)格的作業(yè)規(guī)程來(lái)確保動(dòng)力定位作業(yè)的安全。
4 結(jié) 語(yǔ)
動(dòng)力定位失效是深水油氣田開發(fā)和海上作業(yè)有的重大風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)收集和整理國(guó)際海事承包商組織的動(dòng)力定位事故，本文總結(jié)了動(dòng)力定位設(shè)施發(fā)生動(dòng)力偏移和被動(dòng)漂移事故的幾類主要原因，在動(dòng)力定位設(shè)施實(shí)際作業(yè)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)有針對(duì)性地采取措施提高動(dòng)力定位設(shè)施的運(yùn)行安全性。在發(fā)生移位事故后的應(yīng)急處理上，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)相關(guān)操作人員的培訓(xùn)（特別是在應(yīng)急狀況下的培訓(xùn)），改善控制室人機(jī)界面，完善作業(yè)規(guī)程，并提高應(yīng)急安全系統(tǒng)的可靠性。對(duì)于特定海域的油氣勘探開發(fā)，還需要考慮海域和開發(fā)項(xiàng)目的特點(diǎn)，必要時(shí)應(yīng)當(dāng)開展針對(duì)特定項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)分析以支持安全技術(shù)措施和管理措施的決策和制定。科學(xué)合理的開展動(dòng)力定位設(shè)施的風(fēng)險(xiǎn)控制和管理，才能有效地降低動(dòng)力定位失效的風(fēng)險(xiǎn)，確保海上油氣勘探開發(fā)的安全。
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船舶動(dòng)力工程范文第2篇
【關(guān)鍵詞】 熱能動(dòng)力 能源 鍋爐仿真
隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，我國(guó)熱能和動(dòng)力工程在方面已經(jīng)取得了很大的成就，為了保證技術(shù)的完善性和全面性，還需要進(jìn)步的研究和改進(jìn)。而在工業(yè)發(fā)展過(guò)程中鍋爐成為其重要的熱能動(dòng)力設(shè)備，但是鍋爐煙氣排放會(huì)造成一定的環(huán)境污染，同時(shí)也增加了排煙管的熱量。本文主要針對(duì)熱能動(dòng)力在鍋爐和能源中的發(fā)展情況進(jìn)行分析和概括。
1 熱能動(dòng)力工程的研究發(fā)展方向
熱能動(dòng)力工程的研究也是科學(xué)領(lǐng)域中重要應(yīng)用型專業(yè)，主要針對(duì)熱能源和動(dòng)力的發(fā)展方向和應(yīng)用型進(jìn)行詳細(xì)的分析和研究。由于其專業(yè)的重要性，我國(guó)基本上有上百個(gè)院校已經(jīng)開設(shè)了有關(guān)專業(yè)課程，以此培養(yǎng)關(guān)于此方面的科學(xué)型人才。現(xiàn)代化熱動(dòng)能專業(yè)是依據(jù)舊版的流體機(jī)械工程和熱能工程以及動(dòng)力機(jī)械、水利水電工程、能源工程等結(jié)合而成。熱能動(dòng)力屬于機(jī)械工程研究項(xiàng)目，主要學(xué)習(xí)的內(nèi)容是有關(guān)機(jī)械類、熱動(dòng)工程、工程熱物理等的知識(shí)理論技術(shù)。并通過(guò)理論力學(xué)、傳熱學(xué)、電子電工技術(shù)、工程制圖、熱工測(cè)試技術(shù)等的專業(yè)學(xué)習(xí)方向和相關(guān)研究發(fā)展方向讓學(xué)習(xí)或研究人員能夠具備工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)和熱工測(cè)試等熱能動(dòng)力工程理論方面的知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能。從而熟悉的掌握制冷裝置、動(dòng)力機(jī)械工程等能夠準(zhǔn)確的制定設(shè)計(jì)制造實(shí)驗(yàn)研究方向。
并且就業(yè)面比較廣，其中包括電廠熱能自動(dòng)化、電廠熱能工程、工程熱物理過(guò)程以及流體機(jī)械自動(dòng)化等的發(fā)展方向。現(xiàn)代化動(dòng)力工程的基本訓(xùn)練內(nèi)容就是熱能動(dòng)力學(xué)，由此可以看出，熱動(dòng)是現(xiàn)代化動(dòng)力工程的基礎(chǔ)。在上述基礎(chǔ)上熱能動(dòng)力就是一個(gè)比較寬泛的專業(yè)知識(shí)體系，發(fā)展和研究的空間比較大，能從多角度，多方面進(jìn)行分析探究。
2 熱能工程技術(shù)在能源方面存在的問(wèn)題
能源動(dòng)力工業(yè)化發(fā)展與我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著密切的聯(lián)系，也是我國(guó)支柱型產(chǎn)業(yè)。能源問(wèn)題越來(lái)越受全球人類關(guān)注，能否再生，能否采用更好的方法節(jié)約能源，體提高能源的利用率等已是當(dāng)前社會(huì)各界談?wù)摰臒狳c(diǎn)話題。能源的發(fā)展利用涉及到我國(guó)多個(gè)領(lǐng)域和大型企業(yè)高科技技術(shù)應(yīng)用，是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)整體發(fā)展的重要命脈。
風(fēng)機(jī)是一種有有多個(gè)葉片的能進(jìn)行軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械，能將施加在葉片上的旋轉(zhuǎn)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)氣體的流動(dòng)，并應(yīng)用于工程機(jī)械。風(fēng)機(jī)的應(yīng)用及其廣泛，如發(fā)電廠、工業(yè)爐通風(fēng)、車輛、船舶等用來(lái)排熱、引風(fēng)等的作用。現(xiàn)代化發(fā)展過(guò)程中電站的容量也在不斷增加、并且運(yùn)轉(zhuǎn)速度也越來(lái)越高、要求效率高無(wú)心愛你路故障發(fā)生、同時(shí)要向自動(dòng)化方向發(fā)展。對(duì)此電機(jī)在電站的使用性能要求也越來(lái)越高，不僅要安全可靠、還要提高運(yùn)行效率，避免在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)葉片和旋轉(zhuǎn)軸損壞或是電機(jī)燒壞等的現(xiàn)象，以免長(zhǎng)期下去造成事故發(fā)生，甚至是經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。
3 爐內(nèi)燃燒控制技術(shù)
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷完善和提高，工業(yè)技術(shù)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)也不斷的向自動(dòng)化發(fā)展，逐漸轉(zhuǎn)變成為一種具有先進(jìn)高科技技術(shù)含量的信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在設(shè)備的管理水平方面有了顯著的提高。工業(yè)爐中的連續(xù)加熱爐也得到了實(shí)際應(yīng)用，改變以往的燃料燃燒和能源消耗的轉(zhuǎn)化熱量應(yīng)用，使得生產(chǎn)技術(shù)工技術(shù)得到了有效的提高和發(fā)展。
工業(yè)爐中燃料的控制技術(shù)很重要，高科技的自動(dòng)化控制系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用已經(jīng)逐漸替代了傳統(tǒng)的手動(dòng)控制。目前現(xiàn)代化連續(xù)加熱爐爐型主要為分兩種，其中推鋼式加熱爐可以采用燃料自動(dòng)控制的方式進(jìn)行加工。
推鋼式加熱爐自動(dòng)控制系統(tǒng)方式主要分為兩種空燃比例連續(xù)控制和雙交叉限幅控制。雙交叉限幅控制系統(tǒng)主要是通過(guò)系統(tǒng)中安裝的溫度傳感器將系統(tǒng)檢測(cè)到的溫度轉(zhuǎn)變成一種信號(hào)，其信號(hào)的數(shù)據(jù)值就是實(shí)際溫度。該系統(tǒng)的組成部分包括燃燒控制器、燃?xì)饬髁块y以及燃?xì)饬髁坑?jì)等主要構(gòu)件。空燃比例連續(xù)控制系統(tǒng)是通過(guò)氣體裝置將將所要檢測(cè)的范圍進(jìn)行合理的檢測(cè)，然后將所檢測(cè)的數(shù)據(jù)傳輸給PLC編程技術(shù)，并將之前設(shè)定的值進(jìn)行比較，最后將分析得出的數(shù)據(jù)值按照4-20mA的電信號(hào)分別對(duì)燃?xì)饣蚴强諝忾y、動(dòng)力閥的開度做以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以此有效的對(duì)燃爐中的燃?xì)獗壤蜏囟冗M(jìn)行合理的控制。該系統(tǒng)的主要組成部分包括，PLC編程技術(shù)、空氣或燃?xì)獗壤y、燃料控制器、氣體分析裝置等。兩種方式共同的特點(diǎn)就是燃料控制器都是其主要組成部分，也是現(xiàn)代化工業(yè)燃爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)中不可或缺的重要裝置。
4 關(guān)于軟件仿真鍋爐風(fēng)機(jī)葉片的研究
工業(yè)鍋爐中的風(fēng)機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)的的內(nèi)部機(jī)械流場(chǎng)具有較強(qiáng)的不定性，比較復(fù)雜。因此，對(duì)鍋爐風(fēng)機(jī)進(jìn)行詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究比較困難，其中涉及的細(xì)節(jié)比較繁瑣，在當(dāng)前研究成果中對(duì)其力學(xué)解釋和分析方法還不夠完善。一些關(guān)于鍋爐研究中的流動(dòng)分離等現(xiàn)象，是目前迫切研究的重要內(nèi)容。研究過(guò)程中需要建立比較可靠的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蛿?shù)值模擬，以此對(duì)機(jī)械流場(chǎng)內(nèi)部作以詳細(xì)的分析。為了準(zhǔn)確的對(duì)鍋爐風(fēng)機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)的空氣流動(dòng)情況進(jìn)行探究，利用軟件建立二維數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)的方式。其軟件數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)首先要?jiǎng)?chuàng)建二維模型，然后再根據(jù)所提供的數(shù)值劃分成網(wǎng)格的形式，再設(shè)定邊界區(qū)域，利用這些相關(guān)條件對(duì)輸出的網(wǎng)格進(jìn)行求解，求解過(guò)程中可以利用求解器。最后將求解出的結(jié)果在建立一個(gè)二維數(shù)值模擬，對(duì)空氣來(lái)留角下的流動(dòng)進(jìn)行模擬求解，將得出的結(jié)果與速度矢量圖做以分析比較，得出鍋爐風(fēng)機(jī)葉片分離和攻角之間的關(guān)系。
5 結(jié)語(yǔ)
上述主要是對(duì)熱能動(dòng)力工程在鍋爐和能源方面發(fā)展情況分分析和探討，進(jìn)一步說(shuō)明了熱能動(dòng)力在現(xiàn)代化科技研究中的重要性和各領(lǐng)域應(yīng)用的廣泛性。
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船舶動(dòng)力工程范文第3篇
關(guān)鍵詞：熱能；動(dòng)力；鍋爐
中圖分類號(hào)： R151 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
一、熱能動(dòng)力工程
熱能動(dòng)力工程顧名思義主要研究熱能與動(dòng)力方面，其包括熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，熱能工程，流體機(jī)械及流體工程，熱能工程與動(dòng)力機(jī)械，制冷與低溫技術(shù)，能源工程，工程熱物理，水利電動(dòng)力工程，冷凍冷藏工程等九個(gè)方面，其中鍋爐的運(yùn)行方面主要運(yùn)用熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，熱能工程，動(dòng)力機(jī)械，能源工程以及工程熱物理等部分專業(yè)技術(shù)。熱能動(dòng)力工程主要研究方面為熱能與動(dòng)力之間的轉(zhuǎn)換問(wèn)題，其研究方面橫跨機(jī)械工程、工程熱物理等多種科學(xué)領(lǐng)域。其發(fā)展方向多為電廠熱能工程以及自動(dòng)化方向、工程物理過(guò)程以及其自動(dòng)控制方向、流體機(jī)械及其自動(dòng)控制方向、空調(diào)制冷方向、鍋爐熱能轉(zhuǎn)換方向等，熱能動(dòng)力工程是現(xiàn)代動(dòng)力工程的基礎(chǔ)。熱能動(dòng)力工程主要需要解決的問(wèn)題是能源方面的問(wèn)題，作為熱能源的主要利用工程，熱能動(dòng)力工程對(duì)于我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中具有很高的地位。
二、我國(guó)的熱能動(dòng)力工程發(fā)展情況
隨著改革開放,我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)體制發(fā)生很大的變化。社會(huì)對(duì)人的培養(yǎng)提出了新的要求。為了適應(yīng)這種要求, 1993年7月國(guó)家教委頒布的普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄,將幾十個(gè)小專業(yè)壓縮為9個(gè)專業(yè),即熱能工程、熱能工程與動(dòng)力機(jī)械、熱力發(fā)動(dòng)機(jī)、制冷及低溫工程、流體機(jī)械與流體工程、水利水電動(dòng)力工程、工程熱物理、能源工程和冷凍與冷藏。1998年教育部頒布的新專業(yè)目錄進(jìn)一步將以上9個(gè)專業(yè)合并為1個(gè),即熱能與動(dòng)力工程專業(yè)。從原來(lái)的幾十個(gè)專業(yè)合并為1個(gè)專業(yè),全國(guó)現(xiàn)在有120多所高校設(shè)有熱能與動(dòng)力工程專業(yè)。熱動(dòng)主要研究熱能與動(dòng)力方面,是跨熱能與動(dòng)力工程、機(jī)械工程等學(xué)科領(lǐng)域的工程應(yīng)用型專業(yè)。熱動(dòng)主要學(xué)習(xí)機(jī)械工程、熱能動(dòng)力工程和工程熱物理的基礎(chǔ)理論,學(xué)習(xí)各種能量轉(zhuǎn)換及有效利用的理論和技術(shù)。本專業(yè)涵蓋的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域十分廣泛。能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)既是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),又在各行各業(yè)中有特殊的應(yīng)用,也是國(guó)家科技發(fā)展基礎(chǔ)方向之一。能源動(dòng)力領(lǐng)域人才教育的成敗關(guān)系到國(guó)家的根本利益。隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的建立,社會(huì)需求和經(jīng)濟(jì)分配狀態(tài)的變化、科技發(fā)展的趨勢(shì)、對(duì)本專業(yè)的生源、就業(yè)等形成了挑戰(zhàn),更是熱能動(dòng)力專業(yè)教育的關(guān)鍵。同時(shí),熱動(dòng)還是現(xiàn)代動(dòng)力工程師的基本訓(xùn)練,可見熱動(dòng)是現(xiàn)代動(dòng)力工程的基礎(chǔ)。
三、熱能動(dòng)力工程在鍋爐風(fēng)機(jī)方面需要解決的問(wèn)題
風(fēng)機(jī)主要作用為氣體的壓縮和氣體的輸送，其原理是吧旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為氣體壓力能和動(dòng)能，將氣體輸送到特定的地點(diǎn)的機(jī)械，風(fēng)機(jī)經(jīng)常用于鍋爐中，隨著對(duì)于能源的需求越來(lái)越大，鍋爐中的風(fēng)機(jī)在工作中經(jīng)常會(huì)燒壞電機(jī)的事故，對(duì)于工廠的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生巨大損失，嚴(yán)重危害工作人員的人身安全，因此，正確運(yùn)用熱能動(dòng)力工程技術(shù)不斷改進(jìn)風(fēng)機(jī)，對(duì)于風(fēng)機(jī)和鍋爐的安全性提出更高的要求勢(shì)在必行。
四、熱能動(dòng)力工程中鍋爐及工業(yè)爐的發(fā)展
1872 年第一臺(tái)鍋爐在英國(guó)被制造，隨著鍋爐的產(chǎn)生，蒸汽機(jī)時(shí)代出現(xiàn)，1796 年瓦特發(fā)明了分離冷凝器，代表著鍋爐的完整運(yùn)作體系的初步確立，工業(yè)爐和鍋爐原理類似，從某些方面來(lái)講，鍋爐也是工業(yè)爐的一種，工業(yè)爐是指在工廠的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)燃料的燃燒進(jìn)行熱量的轉(zhuǎn)換，對(duì)材料進(jìn)行加熱的設(shè)備，工業(yè)爐產(chǎn)生于中國(guó)商代，主要的工作方式是通過(guò)加熱提煉銅器，春秋時(shí)期產(chǎn)生了鑄鐵技術(shù)，這證明著工業(yè)爐的溫度控制正在進(jìn)步。1794 年熔煉鑄鐵的高爐出現(xiàn)，1864 年馬丁建造了氣體燃料加熱的平爐，隨著現(xiàn)代化科技的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)逐漸代替了人工進(jìn)行對(duì)鍋爐系統(tǒng)的控制，推鋼式爐和步進(jìn)式爐成為吸納帶連續(xù)加熱爐的兩種基本類型，兩者只有運(yùn)輸燃料的方式有所不同而已。
五、熱能動(dòng)力工程爐內(nèi)燃燒控制技術(shù)運(yùn)用
鍋爐的燃燒控制是調(diào)整能量轉(zhuǎn)換幅度的核心技術(shù)，在當(dāng)今社會(huì)，鍋爐由人力向鍋爐內(nèi)填充燃料逐漸轉(zhuǎn)型為步進(jìn)式的自動(dòng)控制填充燃料所代替，更加先進(jìn)的鍋爐甚至使用全自動(dòng)燃燒控制，根據(jù)其運(yùn)用熱能動(dòng)力自動(dòng)控制技術(shù)的不同，鍋爐的燃燒控制分為以下幾種：
1、以燒嘴、燃燒控制器、電動(dòng)蝶閥、熱電偶、比例閥、流量計(jì)、氣體分析裝置以及PLC 等部件組成的空燃比里連續(xù)控制系統(tǒng)。這種燃燒控制系統(tǒng)是由熱電偶檢測(cè)出數(shù)據(jù)傳送至PLC 與其本身設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，偏差值通過(guò)使用比例積分及微分運(yùn)算輸出電信號(hào)同時(shí)分別對(duì)比例閥門以及電動(dòng)蝶閥的開放程度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到控制空氣與燃料比例調(diào)節(jié)鍋爐內(nèi)溫度的目的，此種方式溫度控制并不十分精確，需要仔細(xì)確認(rèn)額定數(shù)值。
2、由燒嘴、燃燒控制器、流量閥、流量計(jì)、熱電偶幾個(gè)部分組成的雙交叉先付控制系統(tǒng)，其工作原理主要是通過(guò)溫度傳感器熱電偶吧需要進(jìn)行精確測(cè)量的溫度變成電信號(hào)，這個(gè)電信號(hào)即是用來(lái)代表測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際溫度，此測(cè)量點(diǎn)溫度期望給定值是由預(yù)先存貯在上位機(jī)中的工藝曲線自動(dòng)給定的，并根據(jù)兩者數(shù)據(jù)之間的偏差值的大小，由PLC 自動(dòng)調(diào)整燃料與空氣流量閥門的開合程度，通過(guò)電動(dòng)的方式運(yùn)行機(jī)構(gòu)的定位以及空氣和燃料的控制比例，并接住孔板和差壓變送器測(cè)量空氣的流量，燃料的控制也通過(guò)一個(gè)專用的質(zhì)量控制裝置來(lái)測(cè)量，是溫度精確的控制在必要的數(shù)值上。這種燃燒控制優(yōu)點(diǎn)在于方式節(jié)省部件，并且溫度控制精確。
六、仿真鍋爐風(fēng)機(jī)翼型葉片
鍋爐的內(nèi)部的葉輪機(jī)械內(nèi)部流暢需要帶有十分強(qiáng)烈的非定常特征，并且其內(nèi)部構(gòu)造十分復(fù)雜，不容易進(jìn)行十分細(xì)致的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，并且到目前為止，仍然沒(méi)有可以解釋流動(dòng)分離、失速和喘振等流動(dòng)現(xiàn)象的完善的流體力學(xué)原理，因此要了解機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)的本質(zhì)需要更加可靠詳細(xì)的流動(dòng)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)，通過(guò)使用軟件二維數(shù)值模擬鍋爐風(fēng)機(jī)翼型葉片，對(duì)空氣以不同方向吹入翼型葉片造成流動(dòng)分離進(jìn)行模擬，并根據(jù)模擬的數(shù)值創(chuàng)建而未模型，進(jìn)行網(wǎng)格的劃分，設(shè)定邊界條件和區(qū)域，最后輸出網(wǎng)格，在使用求解器求解，這樣才可以對(duì)不同的氣流攻角的流動(dòng)進(jìn)行二維數(shù)值模擬，，達(dá)到模擬的目的，同時(shí)可以根據(jù)模擬不同攻角下所得到的速度矢量制成矢量圖進(jìn)行比較和分析，最后得出鍋爐風(fēng)機(jī)翼型邊界層分離和攻角的關(guān)系。
七、熱能動(dòng)力工程的發(fā)展方向
1、熱能動(dòng)力及控制工程方向(含能源環(huán)境工程方向)主要掌握熱能與動(dòng)力測(cè)試技術(shù)、鍋爐原理、汽輪機(jī)原理、燃燒污染與環(huán)境、動(dòng)力機(jī)械設(shè)計(jì)、熱力發(fā)電廠、熱工自動(dòng)控制、傳熱傳質(zhì)數(shù)值計(jì)算、流體機(jī)械等知識(shí)。
2、熱力發(fā)動(dòng)機(jī)及汽車工程方向掌握內(nèi)燃機(jī)(或透平機(jī))原理、結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì),測(cè)試,燃料和燃燒,熱力發(fā)動(dòng)機(jī)排放與環(huán)境工程,能源工程概論,內(nèi)燃機(jī)電子控制,熱力發(fā)動(dòng)機(jī)傳熱和熱負(fù)荷,汽車工程概論等方面的知識(shí)。
3、制冷低溫工程與流體機(jī)械方向掌握制冷、低溫原理、人工環(huán)境自動(dòng)化、暖通空調(diào)系統(tǒng)、低溫技術(shù)學(xué)、熱工過(guò)程自動(dòng)化、流體機(jī)械原理、流體機(jī)械系統(tǒng)仿真與控制等方面的知識(shí)。使學(xué)生掌握該方向所涉及的制冷空調(diào)系統(tǒng)、低溫系統(tǒng),制冷空調(diào)與低溫各種設(shè)備和裝置,各種軸流式、離心式壓縮機(jī)和各種容積式壓縮機(jī)的基本理論和知識(shí)。
4、水利水電動(dòng)力工程方向掌握水輪機(jī)、水輪機(jī)安裝檢修與運(yùn)行、水力機(jī)組輔助設(shè)備、水輪機(jī)調(diào)節(jié)、現(xiàn)代控制理論、發(fā)電廠自動(dòng)化、電機(jī)學(xué)、發(fā)電廠電氣設(shè)備、繼電保護(hù)原理等方面的知識(shí),以及水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控和水電廠現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)方面的知識(shí)。
結(jié)束語(yǔ)
熱能動(dòng)力工程的迅速發(fā)展使得熱力發(fā)動(dòng)機(jī)專業(yè)方向,其中包括熱力發(fā)動(dòng)機(jī)主要研究高速旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置,包括蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、渦噴與渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)及風(fēng)機(jī)等的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行、故障監(jiān)測(cè)與診斷以及自動(dòng)控制等行業(yè)的發(fā)展都到了提速。熱動(dòng)能的發(fā)展為航空、航天、能源、船舶、石油化工、冶金、鐵路及輕工等部門培養(yǎng)高級(jí)工程技術(shù)人才,若能將這些理論知識(shí)轉(zhuǎn)換成實(shí)際的運(yùn)用,我國(guó)的能源壓力將大大降低。
參考文獻(xiàn)
船舶動(dòng)力工程范文第4篇
【關(guān)鍵詞】熱力動(dòng)力工程；能源；鍋爐仿真
熱能動(dòng)力工程專業(yè)的應(yīng)用性增強(qiáng)，它主要是以機(jī)械工程學(xué)和跨熱能動(dòng)力工程作為理論基礎(chǔ)，通過(guò)熱能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，來(lái)產(chǎn)生動(dòng)力。而鍋爐正是能量轉(zhuǎn)換的工具，只有在鍋爐進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，才可以達(dá)到一定的使用效果，最近幾年，我國(guó)鍋爐的種類逐漸增多，但在鍋爐的制造和使用方面，還存在很多問(wèn)題，這樣導(dǎo)致能源的利用率較低，所以怎樣才能提高能源的利用率是目前國(guó)家熱能動(dòng)力工程方面需要研究的問(wèn)題。
1.我國(guó)當(dāng)前動(dòng)力工程的情況以及發(fā)展趨勢(shì)
1.1我國(guó)當(dāng)前動(dòng)力工程的發(fā)展情況
我國(guó)熱力動(dòng)力工程專業(yè)形成于20世紀(jì)50年代，興起于蘇聯(lián)，主要包括的學(xué)科有鍋爐、電廠熱能、內(nèi)燃機(jī)、壓縮機(jī)、制冷、低溫、供熱通風(fēng)與空調(diào)工程等幾十個(gè)小專業(yè)。而在我國(guó)，改革開放之后，我國(guó)由幾十個(gè)小專業(yè)壓縮為九個(gè)，隨即不久，就從原來(lái)的幾十個(gè)專業(yè)合并為一個(gè)專業(yè)，目前我國(guó)已有120多所高效舍友熱能與動(dòng)力工程專業(yè)。
對(duì)于熱動(dòng)主要研究的方面是熱能與動(dòng)力，是一種應(yīng)用性強(qiáng)的專業(yè)，主要學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)有：機(jī)械工程、熱能動(dòng)力工程和工程熱物理，還要學(xué)習(xí)能量轉(zhuǎn)換以及有效利用的理論和技術(shù)，掌握制冷空調(diào)設(shè)備、制冷裝置、動(dòng)力機(jī)械與動(dòng)力工程、流體機(jī)械等設(shè)計(jì)、制造和實(shí)驗(yàn)研究的基本技術(shù)。這個(gè)專業(yè)在很多領(lǐng)域上有著很廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也是我國(guó)科技發(fā)展的基礎(chǔ)方向。隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的建立，社會(huì)需求和經(jīng)濟(jì)分配狀態(tài)以及科技發(fā)展的趨勢(shì)等都成為我國(guó)現(xiàn)階段的挑戰(zhàn)，也是當(dāng)前本專業(yè)在我國(guó)教育發(fā)展的主要方向，而且熱動(dòng)也是當(dāng)前動(dòng)力工程師的基本訓(xùn)練。
1.2我國(guó)當(dāng)前動(dòng)力工程的發(fā)展趨勢(shì)
首先是在動(dòng)力控制工程方向發(fā)展，主要掌握熱能與動(dòng)力測(cè)試技術(shù)、鍋爐原理、汽輪機(jī)原理、燃燒污染與環(huán)境、動(dòng)力機(jī)械設(shè)計(jì)、熱力發(fā)電廠、熱工自動(dòng)控制、傳熱傳質(zhì)數(shù)值計(jì)算、流體機(jī)械等知識(shí)。其次是在熱力發(fā)動(dòng)機(jī)及汽車工程方向上主要掌握內(nèi)燃機(jī)原理、內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)、測(cè)試、燃料和燃燒，還有熱力發(fā)動(dòng)機(jī)排放、環(huán)境工程概論以及內(nèi)燃機(jī)電子控制、熱力發(fā)動(dòng)機(jī)傳熱和熱負(fù)荷等方面的知識(shí)。在制冷低溫工程和流體機(jī)械方向上，需要掌握制冷、低溫原理、人工環(huán)境自動(dòng)化、暖通空調(diào)系統(tǒng)、低溫技術(shù)學(xué)、熱工過(guò)程自動(dòng)化、流體機(jī)械原理、流體機(jī)械系統(tǒng)仿真與控制等方面的知識(shí)。使學(xué)生掌握該方向所涉及的制冷空調(diào)系統(tǒng)、低溫系統(tǒng)，制冷空調(diào)與低溫各種設(shè)備和裝置，各種軸流式、離心式壓縮機(jī)和各種容積式壓縮機(jī)的基本理論和知識(shí)。除此之外，在水利水電工程方向上主要掌握掌握水輪機(jī)、水輪機(jī)安裝檢修與運(yùn)行、水力機(jī)組輔助設(shè)備、水輪機(jī)調(diào)節(jié)、現(xiàn)代控制理論、發(fā)電廠自動(dòng)化、電機(jī)學(xué)、發(fā)電廠電氣設(shè)備、繼電保護(hù)原理等方面的知識(shí)，以及水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控和水電廠現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)方面的知識(shí)。
2.工業(yè)爐的發(fā)展
工業(yè)爐的作用是將燃料燃燒產(chǎn)生的熱量，用來(lái)對(duì)物料和工件加熱。工業(yè)爐是工業(yè)加熱的關(guān)鍵設(shè)備，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)，量大面廣，品種多，影響極大。我國(guó)在很久以前就出現(xiàn)了很完善的煉銅爐，隨著技術(shù)的發(fā)展，煉銅爐發(fā)展迅速。而發(fā)展到現(xiàn)在，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)12個(gè)行業(yè)縣以上企業(yè)，工業(yè)爐裝備11萬(wàn)臺(tái)以上，機(jī)械行業(yè)占7.5萬(wàn)臺(tái)（占爐窯總數(shù)66%）。工業(yè)爐中燃料爐約6萬(wàn)臺(tái)，占爐窯總數(shù)55%以上，電爐絕5萬(wàn)臺(tái)。也就是說(shuō)大部分地區(qū)都在使用工業(yè)爐，而燃燒爐又是工業(yè)爐中使用最多的，所以對(duì)于工業(yè)爐發(fā)展對(duì)于我國(guó)的工業(yè)發(fā)展有著很重要的作用。
3.關(guān)于爐內(nèi)燃燒控制技術(shù)的運(yùn)用
對(duì)于燃燒控制技術(shù)是當(dāng)前步進(jìn)爐發(fā)展的核心技術(shù)之一，而當(dāng)前控制技術(shù)已逐漸由原來(lái)的手動(dòng)控制轉(zhuǎn)換為自動(dòng)控制，而當(dāng)前加熱爐選用的自控方式主要有空燃比例連續(xù)控制系統(tǒng)以及雙交叉限幅控制系統(tǒng)。
3.1空比例連續(xù)控制系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要由燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃?xì)獗壤y、空氣/燃?xì)怆妱?dòng)蝶閥、空氣/燃?xì)饬髁坑?jì)、熱電偶、氣體分析裝置、PLC等組成。工作原理是由熱電偶或氣體分析裝置檢測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)傳送到PLC，由此得到的偏差值按比例積分、微分運(yùn)算分別對(duì)空氣/燃?xì)獗壤y和空氣/燃?xì)怆妱?dòng)蝶閥的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以達(dá)到控制空氣/燃?xì)獗壤蜖t內(nèi)溫度之目的。
3.2雙交叉限幅控制系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要由燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃?xì)饬髁块y、空氣/燃?xì)饬髁坑?jì)、熱電偶等組成。工作原理是：通過(guò)一個(gè)溫度傳感器熱電偶把測(cè)量的溫度變成一個(gè)電信號(hào)，該信號(hào)表示測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際溫度。
4.仿真鍋爐風(fēng)機(jī)翼型葉片
對(duì)于鍋爐的葉輪機(jī)械內(nèi)部，流場(chǎng)復(fù)雜，有著非定長(zhǎng)特征，所以在實(shí)驗(yàn)檢測(cè)方面就會(huì)有很大的困難，而目前沒(méi)有完善的流體力學(xué)理論解釋諸如流動(dòng)分離、失速和喘振等流動(dòng)現(xiàn)象，需要流動(dòng)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬了解機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)本質(zhì)。
5.熱能工程技術(shù)在能源方面發(fā)展
5.1在能源方面出現(xiàn)的問(wèn)題
對(duì)于當(dāng)今世界，各個(gè)國(guó)家都很重視能源的問(wèn)題，而能源動(dòng)力工業(yè)又是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)與國(guó)防建設(shè)的重要基礎(chǔ)和支柱產(chǎn)業(yè)，所以在國(guó)家各方面的發(fā)展上起到了很重要的作用。對(duì)于風(fēng)機(jī)，是一種能源利用中產(chǎn)生的機(jī)械，它本身裝有多個(gè)葉片，通過(guò)軸旋轉(zhuǎn)推動(dòng)氣流，這種風(fēng)機(jī)主要廣泛應(yīng)用在發(fā)電廠、鍋爐和工業(yè)路遙的通風(fēng)和引風(fēng)，對(duì)礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和很多大型的建筑物實(shí)現(xiàn)內(nèi)部通風(fēng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)排塵和進(jìn)行冷卻。對(duì)于在一些發(fā)電站里，隨著機(jī)組的發(fā)展，電站需要向更安全、更可靠地方向發(fā)展才行，所以電站對(duì)風(fēng)機(jī)也提出了更高的要求，解決掉一些安全問(wèn)題，像鍋爐經(jīng)常出現(xiàn)燒壞電機(jī)、竄軸、葉輪飛車等事故，這種事故嚴(yán)重危害到設(shè)備的使用以及工作人員的生命安全，同時(shí)在經(jīng)濟(jì)方面也有大量的損失。
5.2在能源方面的發(fā)展前景
能源是人類社會(huì)賴以生存和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，所以怎樣讓能源更合理的開發(fā)和使用就會(huì)很大程度上推進(jìn)世界經(jīng)濟(jì)和人類社會(huì)的發(fā)展，而我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展同樣離不開能源，當(dāng)前我國(guó)在能源發(fā)展方面主要以“新能源、核能、只能電網(wǎng)、常規(guī)能源、節(jié)能減排”為主要發(fā)展方向，而熱能與動(dòng)力工程專業(yè)正是符合國(guó)家的能源戰(zhàn)略發(fā)展方向，通過(guò)結(jié)合很多門專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，來(lái)培養(yǎng)能適應(yīng)國(guó)家能源領(lǐng)域快速發(fā)展要求的高級(jí)研究應(yīng)用型人才。
6.結(jié)語(yǔ)
本研究主要根據(jù)我國(guó)熱能動(dòng)力工程在鍋爐方面的應(yīng)用和發(fā)展做了一些研究，在鍋爐的燃燒控制方面，在燃燒方式、風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)問(wèn)題以及資源利用率方面做出了一系列的分析和闡述，總結(jié)出熱能動(dòng)力工程無(wú)論在鍋爐的發(fā)展或是其他方面都起著很重要的作用，通過(guò)結(jié)合和利用一些理論知識(shí)能夠轉(zhuǎn)換成實(shí)際的應(yīng)用，將更利于熱能動(dòng)力工程的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
船舶動(dòng)力工程范文第5篇
備注：
(1)工學(xué)照顧專業(yè)：
力學(xué)[0801]、冶金工程[0806]、動(dòng)力工程及工程熱物理[0807]、水利工程[0815]、地質(zhì)資源與地質(zhì)工程[0818]、礦業(yè)工程[0819]、船舶與海洋工程[0824]、航空宇航科學(xué)與技術(shù)[0825]、兵器科學(xué)與技術(shù)[0826]、核科學(xué)與技術(shù)[0827]、農(nóng)業(yè)工程[0828]。
(2)A類考生：報(bào)考地區(qū)處于一區(qū)招生單位的考生。
一區(qū)系北京、天津、河北、山西、遼寧、吉林、黑龍江、上海、江蘇、浙江、安徽、福建、江西、山東、河南、湖北、湖南、廣東、重慶、四川、陜西等21省（市）
(3)B類考生：報(bào)考地處二區(qū)招生單位的考生。
二區(qū)系內(nèi)蒙古、廣西、海南、貴州、云南、西藏、甘肅、青海、新疆等10省（區(qū)）
考研國(guó)家線：
