海洋工程设计基础知识(机械)

海洋工程设计 基础知识(机械)

(2)

海洋工程设计基础知识(机械)

第一章

海洋工程机械设备简介 海洋工程机械设备特点 海洋工程机械设备主要类别(按照设备类型划分) 海洋工程机械设备主要类别(按照系统划分)

第一节 第二节 第三节 第二章

海洋工程机械专业设计流程简介

(3)

海洋工程机械设备特点1、海上生产设施应适应恶劣的海况和海洋环境的要求 2、海上生产设施满足安全生产的要求 3、海上生产设施应满足海洋环境保护的要求 4、海上生产设施更紧凑、自动化程度更高 5、能够保证海上生产生活的自持能力

(4)

主要机械设备类别(按类型)1、热工机械 2、换热器

3、流体机械4、储存装置 5、物料搬运设备

(5)

热工机械1、工业锅炉1)管式加热炉

2)电加热炉(器)2、热力发动机

1)内燃机2)透平

(6)

工业锅炉工业锅炉指用于生产工业用汽、采暖和生活供热的热工设备。

1、管式加热炉管式加热炉常用于需要换热大的场合。常用的管式加热炉有：间接火 焰加热炉和直接火焰加热炉。在管式加热炉中，辐射换热是主要的换 热方式，起到决定作用。 常用的间接火焰加热炉是通过火管加热中间热介质，然后通过中间热 介质加热盘管中的工艺流体。对于中间热介质，其性质在大气中必须 稳定，而且要求在工艺要求的最大温度范围内必须稳定存在。常用的 热介质有：水、甘醇、热油或可溶性盐等。对于热介质的选择主要决 定于生产工艺所要求的温度的高低。间接火焰加热炉给我们提供了一 个安全的、可靠的和方便的操作环境。在间接火焰加热炉中，主要用 到了辐射和对流的传热方式。

(7)

间接火焰加热炉结构简图

(8)

电加热炉(器)2、 电加热炉(器)

电加热炉(器)是将换热器或加热炉中的加热元件换成电 加热元件。电加热炉可分为管壳式和蓄热式等。电加热炉具 有结构紧凑，控制简单，便于操作等特点。电加热炉是依靠 改变输入加热元件的电功率来调节加热炉的加热量，具有加 热迅速和控制简单等特点。

(9)

热力发动机将热能转变为机械能的发动机称为热力发动机。热力发动机包括内 燃机和透平机。

(10)

内燃机内燃机是将燃料和空气的混合物在其内部燃烧并放出热能而做功 的原动机，我们常用的是往复活塞式内燃机。内燃机的结构和品种 繁多，用途广泛。按冲程数可分为二冲程和四冲程机，按充量着火 方式分点燃式和压燃式，按照所用燃料又可分为汽油机、柴油机、 气体燃料机和多种燃料内燃机，按照转速分低速机、中速机和高速 机。按照进气方式

分非增压和增压及增压中冷机，按照气缸排列分 直列机、V型机等。内燃机是一部复杂机械，它有许多机构和系统 组成，依靠它们之间的有机配合和协调动作完成热功转换，并保证 连续可靠工作。其基本结构有：固定件、曲柄连杆机构、配气机构 和进排气系统、燃料供给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统、 起动系统等。内燃机的主要技术参数包括动力性指标(功率)、经 济性指标(燃料消耗率、机油消耗率)、可靠性和耐久性指标(大 修期)、环境保护指标(排气和噪声)、强化指标、质量和尺寸指 标、起动性能等。

(11)

透平 燃气轮机主要由压气机、燃烧室和透平三大部件组成，如

图所示。此外为了保证机组的正常运转，机组还配有必要的 辅助系统，包括：空气系统、启动系统、润滑系统、燃料系 统和控制系统等。下面以SOLAR的CENTAUR TYPE H型机组为 例进行介绍。 外界空气进入压气机压缩，压力升高后进入燃烧室，专门

的燃料系统向燃烧室喷入燃料，空气和燃料充分混合燃烧， 产生高温、高压的燃气进入透平部分，在这里膨胀做功，驱 动透平转动，透平带动压缩机转子旋转后尚有剩余扭矩输出 带动发电机旋转发电，这就是燃气轮机发电机组的工作原理 。

(12)

透平图例

(13)

换热器 热交换器简称换热器，在油气生产中得到广泛的应用，在节能降

耗及降低生产成本中显示了其重要性，在实际生产中充分利用了 生产过程中的能量，从而达到节能降耗的目的。 根据不同的工艺要求，换热器的种类千差万别，按其用途分，有

加热器、冷却器、冷凝器、再沸器等；按冷热流体的接触方式区 分，可分为间壁式、直接混合式及蓄热式三种。间壁式换热器在 天然气生产中应用得最广泛。

(14)

流体机械

1、泵与泵装置 2、压缩机

(15)

泵与泵装置

输送液体或使液体增压的机械通称泵。泵将原动机的机械能或其它外部能 量输送给液体，使液体能量增加。泵按照工作原理可分为动力式泵(离心 泵、混流泵、轴流泵和旋涡泵)、容积式泵(往复泵(活塞泵、柱塞泵、 隔膜泵)、回转泵(齿轮泵、螺杆泵、叶型泵等)、其它类型泵(射流泵 、气体生液泵)。 动力式泵是依靠快速旋转的叶轮对液体的作用力将机械能传给流体，使动 力能和压力能增加，再通过泵壳将大部分动能转变为压力能而实现输送。 容积式泵是依靠工作元件在泵缸内做往复或回转运动，使容积交替增大和 缩小，实现流体的吸入和排出。工作元件作往复运动的容积式泵称往复泵 ，其吸入和排出过程在同一泵缸内，并由吸入阀和排

出阀配合完成。工作 元件作回转运动的称回转泵，主要通过齿轮、螺杆、滑片等工作元件的旋 转运动迫使液体从吸入侧转移到排出侧。

(16)

泵与泵装置

泵的特性包括特性曲线形状、性能稳定性、自吸能力、起动与调 节、介质粘度适用范围等。用户对泵最基本的要求是一定的流量 和必须达到的扬程(对于容积式泵是必须达到的压力)。此外还 有其它使用要求，如泵的气蚀余量、抽送介质性质、工作温度、 工作压力、安装条件等。 泵的主要特征参数包括流量、进出口压力、扬程、转速、功率、 效率、气蚀余量等。