船舶动力装置与电气设备
船舶电气设备复习题汇总
船舶电气设备复习题汇总船舶电气设备主要分为主电气设备和辅助电气设备两大类。
主电气设备包括主机配电系统、应急发电系统和动力配电系统，其作用是为船舶提供主要的电力供应和动力输出。
辅助电气设备包括船舶照明系统、船舶通信系统、船舶导航系统等，其作用是为船舶提供各种辅助电气服务。
2. 请简述船舶主机配电系统的工作原理及其在船舶中的重要性。
船舶主机配电系统的工作原理是将主机产生的电力通过变压器升压后，分配到船舶各个电气设备中。
主机配电系统在船舶中起到了至关重要的作用，它直接影响到船舶的动力输出和电力供应，是船舶电气设备中最重要的一部分。
3. 请列举船舶辅助电气设备的主要分类及作用。
船舶辅助电气设备主要包括船舶照明系统、船舶通信系统、船舶导航系统以及其他辅助设备。
其中，船舶照明系统主要用于为船舶提供照明服务；船舶通信系统主要用于船舶间的通信以及与陆地通信；船舶导航系统主要用于辅助航行和定位。
4. 请简述船舶电气设备的维护保养方法及注意事项。
船舶电气设备的维护保养主要包括定期检查、清洁和润滑，以及定期进行设备的性能测试和故障排除。
在进行维护保养时，需要注意设备的工作环境和使用条件，防止因环境因素导致设备性能下降或故障。
另外，定期的维护保养可以延长设备的使用寿命，提高设备的可靠性和安全性。
5. 请简述船舶应急发电系统的作用及其工作原理。
船舶应急发电系统的作用是在主电源故障时，向关键设备供电，保证船舶的安全运行。
它通常由柴油发电机、蓄电池和自动切换设备组成。
当主电源故障时，自动切换设备会自动将电源切换到应急发电系统，保证关键设备的正常工作。
6. 请解释船舶动力配电系统的重要性以及其工作原理。
船舶动力配电系统负责将主机产生的电力传输至船舶的动力装置，例如电动机等。
通过变压器进行电压调整和分配，以满足动力装置的需求。
动力配电系统的工作原理是保证主机产生的电能以高效、可靠地传输到各个动力装置，以提供船舶的推进和动力需要。
船舶电器设备
第六章船舶电器设备第一节船舶电气基础一、船舶电气基础知识现代船舶大多采用内燃机作为主推进动力装置，所配备的绝大多数机械都采用电力拖动方式进行工作。
其电能供给由独立的船舶电力系统予以实现。
为了满足船舶正常运营的需要，该系统必须具备供电、配电、控制与保护等功能。
因此，船舶电力系统是一个电气线路十分复杂的系统。
任何复杂的电气线路都是由一些基本的单元电路组合而成，而基本单元电路又均为若干功能不同的电器元件的组合。
所谓电器，即是根据外界的电信号或非电信号自动或手动地实现电路的接通、断开、控制、保护与调节的电路元件。
简言之，电器就是电的控制元件。
电力系统中所使用的电器，种类数非常之多，下面就扼要介绍一下它们的分类方法及相应类型。
1．按工作电压分类(1)高压电器: 交流大于1000v，直流大于1500v的电器。
(2)低压电器：交流小于1000v，直流小于1500 v的电器。
2．按用途分类(1)控制电器：用于各种电气传动系统中，对电路及系统进行控制的电器。
如接触器，各种控制继电器。
(2)保护电器：用于电气系统中，对发电机电网与用电设备进行保护的电器。
如：熔断器、热继电器等。
(3)主令电器：在电器控制系统中，发出指令，改变系统工作状态的电器。
如：按钮、主令控制器等。
(4)执行电器：接受电信号以实现某种功能或完成某种动作的电器。
如：电磁铁、制动器等。
3．按动作方式分类(1)手动控制电器：依靠人工操作进行动作而执行指令的电器。
如：按钮、转换开关等。
(2)自动控制电器：能够感受电或非电信号，自动动作而执行指令的电器。
如：接触器、继电器等。
4．按执行元件分类(1)有触点电器：通过触头的接触与分离而通断电路的电器。
如：刀开关、继电器等。
(2)无触点电器：通过电子电路发出检测信号而实现(执行相应指令或通断电路)功能的电器。
如接近开关、晶体管式时间继电器等。
二、船舶电气系统基本参数及特殊要求1、电制船舶电力系统的基本参数是指电流种类(电制)、额定电压和额定频率的等级。
船舶电气设备手册
对于严重损坏或无法修复的设备，按照设备更换 流程进行更换，包括设备选型、采购、安装、调 试等环节。
维修与更换记录
详细记录设备维修与更换过程中的关键信息，如 故障原因、维修措施、更换部件型号等，为后续 设备管理提供参考。
05
船舶电气设备安全与防护
电气安全基本知识与法规要求
01
电气安全基本知识
高效的船舶电气设备可以提 高船舶的运营效率。例如， 先进的配电系统可以减少能 源浪费，提高能源利用效率 ；自动化控制系统可以减轻 船员的工作负担，提高工作 效率。
随着全球环保意识的提高， 船舶电气设备需要适应更加 严格的环保要求。例如，采 用清洁能源和高效节能技术 可以减少船舶的碳排放和噪 音污染。
03
船舶电气设备选型与安装
设备选型原则及注意事项
安全性原则
适应性原则
电气设备必须符合国家相关标准和船舶行 业规范，确保在恶劣海况下能安全运行。
选型时需考虑船舶的特殊环境，如湿度、 盐雾、振动等，选择适应性强、耐候性好 的设备。
经济性原则
可维护性原则
在满足安全和适应性要求的前提下，应综 合考虑设备价格、运行维护成本等因素， 选择性价比较高的产品。
信。
自动化与控制系统
包括PLC、DCS等控制系统， 用于实现船舶的自动化运行和
远程控制。
发展历程及现状
发展历程
随着科技的不断进步和船舶工业的发展，船舶电气设备经历了从简单到复杂、从 单一到多元化的发展历程。从最初的简单照明和动力系统，到现代的自动化、智 能化电气设备，船舶电气设备的技术水平和应用范围不断提升。
现状
目前，船舶电气设备已经成为船舶工业的重要组成部分，广泛应用于各类船舶中 。随着环保要求的提高和新能源技术的发展，船舶电气设备正朝着更加高效、环 保、智能化的方向发展。
船舶动力装置的组成
船舶动力装置的组成船舶动力装置是为保证船舶正常营运而设置的动力设备，是为船舶提供各种能量和使用这些能量，以保证船舶正常航行，人员正常生活，完成各种作业。
船舶动力装置是各种能量的产生、传递、消耗的全部机械、设备，它是船舶的一个重要组成部分。
船舶动力装置包括三个主要部分：主动力装置、辅助动力装置、其他辅机和设备。
主动力装置，又称推进装置，是为船舶提供推进动力，保证船舶以一定速度巡航的各种机械设备，包括主机及其附属设备，是全船的心脏。
主动力装置包括主机、传动设备、轴系、推进器等。
当启动主机，即可驱动传动设备和轴系，使推进器工作。
当推进器，通常是螺旋桨，在水中旋转时就能使船舶前进或后退。
主动力装置以主机类型命名，主要有蒸汽机、汽轮机、柴油机、燃气轮机和核动力装置等五类。
现代运输船舶的主机以柴油机为主，在数量上占绝对优势。
蒸汽机曾经在船舶发展史上起过重要作用，但已经几乎全被淘汰。
汽轮机在大功率船上长期占有优势，但也日益为柴油机所取代。
燃气轮机和核动力装置仅为少数船舶所试用，尚未得到推广。
为满足军用舰艇的需要，将蒸汽、柴油、燃气三种动力联合加以采用，作为船舶的推进装置成为联合动力装置。
联合动力装置的型式有蒸燃联合、柴燃联合、燃燃联合等。
这几种联合动力装置在商船上应用极少。
此外还有一种联合动力装置型式——电力推进装置。
这种装置是船舶柴油机驱动发电机将电力产生并提供给船舶电站。
核动力以反应堆代替普通燃料来产生蒸汽的汽轮机装置。
反应堆中核裂变产生的大能量，被不断循环的冷却水吸收，后者又通过蒸汽发生器将热量传给第二个回路中的水，使之变为蒸汽后到汽轮机中作功。
核动力装置主要用于大型军舰和潜艇。
1959年美国在客货船“萨凡那”号上试用功率20000马力核动力装置成功；1960年苏联在破冰船“列宁”号上采用核动力装置，功率44000马力。
此后，联邦德国和日本也分别建造了核动力商船。
这些船在试航一段时间后，出于法律和民意上的原因停驶。
船舶电力系统组成
船舶电力系统的组成一、船舶电力系统的组成船舶电源装置、船舶配电装置、船舶电力网、负载、控制电器、电工测量用仪器、仪表典型船舶电力系统简图1. 船舶电源装置将机械能、化学能等能源转变为电能的装置。
船舶电源主要是指发电机和蓄电池。
2. 配电装置•对电源即发电机发出的电能、电力网和电力负载进行保护，分配，转换，控制和检测的装置。
•根据供电范围和对象的不同可分为主配电板、应急配电板、动力分配电板、照明分配电板和蓄电池充放电板等。
3. 船舶电力网是全船电缆电线的总称，作用是将各种电源与负载按一定关系连接起来。
根据其所接负载的性质，可分为动力电网、低压电网、照明电网、应急电网和小应急电网等。
4. 负载:用电设备，按系统可分为以下几类：①动力装置用辅机：滑油泵、海水冷却泵、淡水泵、鼓风机等。
②甲板机械：锚机、绞缆机、舵机、起货机、舷梯机和起艇机等。
③舱室辅机：生活用水泵、消防泵、舱底泵以及为辅锅炉服务的辅机等。
⑤冷藏通风：空调装置、伙食冷库等用的辅机和通风机等。
⑥厨房设备：电灶、电烤炉等厨房机械用辅机和电茶炉等。
⑦照明设备：机舱照明、住舱照明、甲板照明等照明设备，还包括航行灯、信号灯以及电风扇等。
⑧弱电设备：无线电通信、导航和船内通信设备等。
⑨自动化设备及其他：自动化装置、蓄电池充放电设备、冷藏集装箱和艏侧推装置、电力推进船舶或特种工程船舶使用的推进电动机、生产机械和专用设备等。
5. 控制电器主要有各种类型的控制箱、接触器、继电器、各种控制器和主令电器等。
6. 电工测量用仪器、仪表船舶上常用的电工测量仪表有万用表、兆欧表、钳形电流表、交（直）流电压表、电流表、功率表、功率因数表、频率表、交流并车屏上的整步表、平时用于检修的直流稳压电源和自耦变压器、示波器等。
二、船舶电力系统的基本参数1. 电流种类(电制) ：几乎所有大中型船舶均采用交流电力系统。
2. 额定电压等级：世界各国对电压等级的选用与本国陆上电制参数一致，使船舶电气设备具有通用性。
(船舶与海洋工程概论)05第六章 船舶动力装置
第六章 船舶动力装置
6.1 船舶动力装置
船舶动力装置是为保证船舶正常营运而设置的动 力设备，是为船舶提供各种能量和使用这些能量， 以保证船舶正常航行，人员正常生活，完成各种 作业。船舶动力装置是各种能量的产生、传递、 消耗的全部机械、设备，它是船舶的一个重要组 成部分。 船舶动力装置包括三个主要部分：主动力装 置、辅助动力装置、其他辅机和设备。它有船舶 “心脏”之称。
6.2推进装置
推进装置是指发出一定功率、经传动设 备和轴系带动螺旋浆, 推动船舶并保证 以一定航速前进的设备。它是船舶动力 装置中最重要的组成部分, 包括:
(1)主机。主机是指推动船舶航行的动 力机。如柴油机、汽轮机、燃气轮机等。
(2)传动设备。传动设备的功用是隔开 或接通主机传递给传动轴和推进器的功 率; 同时还可使后者达到减速、反向和 减振的目的。其设备包括离合器、减速 齿轮箱和联轴器等。
EEDI
新造船能效设计指数EEDI是衡量船舶能效 水平的一个指标，简单地说，EEDI公式是 根据排放量和货运能力的比值来表示船舶 的能效，其分母表示船舶在规定的船速 （Vref）下与载货量（capacity）之乘 积，而分子可概括为两部分，第一部份为 主辅机的功率与所消耗燃油之乘积，第二 部份为采用新的节能技术减少燃油消耗所 带来的船舶能效的提高部分。
21世纪的帆船
风能在航海上人们已经开发利 用了几千年最为便捷。尤其是 计算机技术的飞跃发展，和纳 米材料研制的日趋成熟为打造 新一代风帆船奠定了基础。
20世纪70年代末，日本工程师应用计算机技术 研制了一艘能自动调整风帆的机帆船，这艘被 命名为“爱德丸”号的新概念船舶，于1980年 11月首航中国。
船舶推进器
汽船安装上螺旋桨后， 船舶行进速度得到了极 大的提高。螺旋桨这项 技术发明在船舶推进系 统中的应用，一直延用 到今天
船舶电气设备
应急电站
以发电机为电源的应急电站由应急发电机组和应急配
电板组成。一般设置1台用蓄电池起动的柴油发电机组 。 正常时，应急配电板由主配电板的主发电机供电，主 电源失电的应急应急情况下转换由应急发电机供电。 海船的应急发电机能在应急情况下自动起动、转换供 电。
临时供电装置
蓄电池与充放配电板组合构成供电的电站，但习惯上
一、电力系统
系统参数： （1）电流种类：直流电和交流电 （2）电气参数 （3）配线线制 （4）船舶电站
（2）电气参数
2.1 电力系统运行的质量指标是电压和频率。一般船舶和舰
艇的电压等级是低压。船舶低压电力系统广泛采用50Hz、 380V或60Hz、440V。 2.2考虑到电气设备的配套和泊岸可接用的电源，船舶采用 陆地低压电力系统的电气参数。我国采用50Hz、380V。远 洋海船要在不同国家港口泊岸，60Hz、440V设备接用50Hz 、380V的电源可以运行，比50Hz、380V设备接用60Hz、 440V电源运行有利。我国的远洋海船的电力系统也采用 60Hz、440V参数。 2.3电力输送和设备的制造采用低压等级都有困难，需要升 高电压。目前采用3000V～11000V。我国船级社CCS称这 个电压等级为“高压”，有些国家船级社按陆地电力系统标 准称为“中压”。目前常见使用的有6.6kV、50或60Hz。
系统结构
实际工作中也有按用途分为： 动力网络——船舶电网中向动力设备供电的网络； 照明网络——船舶电网中向照明设备、电风扇及小容
量电热设备供电的网络； 弱电网络——船舶电网中向各导航、通讯及无线电设 备等供电的网络。 主配电板和应急配电板的配电有电力和照明2部分，电 力由发电机输出直接供电，照明经变压器降压、隔离 供电。
船舶电气设备的结构和原理
船舶电气设备的结构和原理一、引言船舶电气设备是指用于船舶上的各种电气设备和系统，包括发电机、电动机、电气控制系统等。
它们在船舶的正常运行中起着至关重要的作用。
本文将从船舶电气设备的结构和原理两个方面进行阐述。
二、船舶电气设备的结构船舶电气设备的结构主要包括以下几个方面：1. 发电机组：发电机组是船舶电气系统的核心部件之一，用于产生电能以满足船舶上各种电气设备的供电需求。
发电机组通常由柴油发动机和发电机两部分组成，柴油发动机提供动力驱动发电机，发电机则将机械能转化为电能。
2. 电动机：电动机在船舶上广泛应用于推进系统、泵站系统、舵机系统等。
电动机的工作原理是利用电流通过电磁感应产生的磁力作用于定子和转子之间，从而实现机械能转化。
3. 电气控制系统：电气控制系统用于控制和保护船舶电气设备的正常运行。
它包括电气控制柜、开关设备、保护装置等。
电气控制系统可以实现对电气设备的启停、调速、保护等功能，确保船舶电气设备的安全可靠运行。
4. 电力配电系统：电力配电系统用于将发电机组产生的电能输送到船舶上各个电气设备。
它包括主配电板、分配电板、电缆、插座等。
电力配电系统需要合理布置电缆线路，确保电能能够有效地传输到各个电气设备。
三、船舶电气设备的原理船舶电气设备的工作原理主要涉及以下几个方面：1. 发电机工作原理：发电机的工作原理是利用电磁感应现象，通过转子和定子之间磁场的相互作用，将机械能转化为电能。
当转子在磁场中旋转时，导电线圈中会产生感应电动势，从而产生电流。
2. 电动机工作原理：电动机的工作原理是利用电流通过电磁感应产生的磁力作用于定子和转子之间，从而实现机械能转化。
当电流通过定子线圈时，会产生旋转磁场，磁场与转子磁极相互作用，使转子转动。
3. 控制系统工作原理：电气控制系统通过电气信号控制船舶电气设备的启停、调速、保护等功能。
具体实现方式包括使用继电器、开关、保护装置等。
控制系统可以根据需要进行自动控制或手动控制，以实现电气设备的有效控制和保护。
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蒸汽从锅炉进入汽轮机膨胀作功，将蒸汽的热能转变为机械 能，经齿轮减速器和轴系驱动螺旋桨。蒸汽在汽轮机中膨胀 作功后排入凝汽器，被舷外水冷却而凝结成水，由凝水泵送 入给水预热器和除氧器中，再由锅炉给水泵将给水经给水预 热器送回锅炉,重新在锅炉中受热蒸发成蒸汽,从而形成一个 闭合循环。为了提高循环效率，从汽轮机中抽出部分作过功 的蒸汽加热锅炉给水，即实现回热循环。民用船舶的汽轮机 动力装置均采用这种循环，给水预热级数已多至5级。军舰 经常在低负荷下运行,为简化设备和提高操纵性，一般仅用辅 机的二次蒸汽加热给水，而且预热级数也大大减少。
汽轮机动力装置一般采用水管锅炉，它比火管锅炉轻巧，
可使用较高的蒸汽参数，而且蒸发量大，能适应汽轮机的要 求，但对给水品质要求较高。为了除去溶于给水中的氧气和 减少锅炉的腐蚀，设有专门的除氧器。
在民用船舶中，除发电机和给水泵用辅助汽轮机驱动外，
其余辅机大都用电动机驱动。而在军舰中，辅机一般由汽轮 机驱动。
一、主动力装置
在船上，把产生推进动力的原动机称为主机。为船舶提供 推进动力的主机及其附属设备，是全船的心脏。主动力装置 以主机类型命名。目前，主机主要有蒸汽机、汽轮机、柴油 机、燃气轮机和核动力装置等五类。现代运输船舶的主机以 柴油机为主，在数量上占绝对优势。蒸汽机曾经在船舶发展 史上起过重要作用，但目前几乎全被淘汰。汽轮机在大功率 船上长期占有优势，但也日益为柴油机所取代。燃气轮机用 于大吨位、高航速的商船及大、中型水面舰艇中；核动力装 置主要用于大、中型潜艇、破冰船及航空母舰。
在大、中型水面舰艇中，目前正向着联合动力装置的方向 发展，即以柴油机或小型燃汽轮机作巡航机，大功率的燃汽 轮机作加速机，以提高舰艇的经济性和机动性。
近年来，动力装置向实现机舱自动化和远距离操纵发展， 以改善劳动条件，提高工作效率。
１、汽轮机动力装置
早期用汽轮机直接驱动螺旋桨，不经过减速。为了使螺旋 桨能在理想的转速下工作，后来在汽轮机动力装置上加装了 减速齿轮，使汽轮机和螺旋桨都能以各自的最佳速度运转。 到1916年，几乎所有的船用汽轮机都采用了减速装置，减速 比由初期的1:20提高到1:80以上。采用减速装置以后，汽轮 机可以更高的速度运转，效率大为提高，机体尺寸相应缩小， 整个装置更加紧凑，重量也大大减轻,螺旋桨工作效率也大大 提高,使汽轮机成为理想的大功率船用动力装置。至今某些大 型客船、超级油船和高速集装箱船等仍采用汽轮机动力装置。
中小型军舰、渡船和海洋救助拖轮等，要求有较大的推进
功率，而机舱的容积和装置的质量大小又受到限制，因此常 通过减速齿轮和离合器等将尺寸、质量较小的两台或多台中 速柴油机的功率合并到一根螺旋桨轴上组成大功率的多机并 车推进装置。低负荷时，可脱开部分柴油机而使其余柴油机 接近于全负荷运行。多机并车装置能提高船舶低速航行的经 济性世纪初，柴油机开始用于运输船舶。第一艘远洋柴油机船 是1912年丹麦建造的“锡兰迪亚”号，主机为两台四冲程八 缸柴油机，共1250马力，每分钟140转,直接驱动两个螺旋桨。 1914年柴油机船占全世界船舶总吨位0.5％，到1940年上升为 20％以上。
柴油机动力装置的最大优点是热效率高，燃料消耗明显
柴油机动力装置 以柴油机为主机的动力装置。它具有热效 率高、启动快、操纵方便、可直接倒车、结构紧凑等特点， 是船舶上用得最多的一种动力装置。它的缺点是零部件磨 损较快，维修费用高，振动噪声大。
柴油机可分为低速、中速和高速3种。
。远洋和沿海的货船、油船大多采用低速柴油机直接传动方 式。新研制的长行程低速柴油机，行程约为缸径的3倍，耗油 率在163克／（千瓦·时）以下，热效率高于50％。由于转速 降低，推进效率得到进一步的提高。但其质量、尺寸较大， 柴油机干重约为21～65千克／千瓦，适用于吃水深的大型船 舶。中速柴油机常通过齿轮传动或电力传动减速后驱动螺旋 桨，也有用调距桨进行变工况和正倒车的。中速柴油机操纵 简单，效率较高，质量、尺寸小。其中，以大功率中速柴油 机发展较快，单缸功率达1215千瓦，单机功率达21870千瓦, 采用齿轮减速后,具有推进效率高的优点,且能燃用劣质燃料。 不宜采用尺寸过大的低速柴油机的船舶，如滚装船、渡船、 中小型军舰和联合装置的巡航机组，可采用大功率中速柴油 机。高速柴油机燃用中质或轻质柴油，耗油量大，燃料成本 高，使用寿命短，噪声大，但质量和尺寸均小，多用于舰艇 和小型内河浅水船舶。高速柴油机利用离合器和倒顺车齿轮 减速器实现倒车。
汽轮机是高速旋转机械,为了保证螺旋桨的效率,通常采用齿 轮传动或电力传动。齿轮传动效率高、质量小、造价便宜， 但汽轮机要装设倒车，以获得倒航能力。大多数汽轮机船舶 采用这种传动。汽轮机电力传动一般只用于要求操纵性较好 的船舶。
汽轮机动力装置的特点是单机功率大，振动和噪声小，维
修费用低，但热效率较柴油机装置低，且设备多，主要用于 大型军舰、大型客船和油船上。采用再热循环和沸腾炉以降 低燃料消耗率，使用煤或混合燃料等，是汽轮机动力装置的 发展方向（见船用汽轮机）。
进一步提高热效率，采用劣质燃料或混合燃料，采用机带 或轴带发电机和辅机,减少辅机所需的功率等,是柴油机动力 装置的发展方向。现代船用柴油机大部分为低速机,转速约每 分钟100转，可直接驱动螺旋桨。80年代初，出现了长冲程 和超长冲程的低速机,每分钟转速降到70转以下,使螺旋桨发 挥最佳效率。但低速机外形尺寸和重量大。近年来，第二次 世界大战后出现的大功率的中速机被逐渐应用于船上。它将 气缸排列成V字形,采用减速齿轮，既大大减轻了机身重量， 又有利于提高螺旋桨效率。中速机由于机身短小，可以减少 机舱的面积和高度，因此特别适用于尾机舱船和机舱位于甲 板下的滚装船和载驳船等。
地低于蒸汽机动力装置。长期以来，柴油机动力装置有一系 列改进，主要有：①20年代出现以机械喷油取代用压缩空气 喷油的方法；②同一时期试制成废气涡轮增压器，提高了柴 油机的功率和性能；③30年代开始燃烧重质柴油，降低了燃 料费用。早期柴油机的功率不大。第一次世界大战时期用于 商船的最大柴油机功率仅4000马力，第二次世界大战前,单机 功率达到20000马力。现在低速柴油机单机功率已达50000马 力以上。