船舶動力工程
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船舶動力工程范文第1篇
關鍵詞：動力定位;事故統計;風險分析
中圖分類號：U674.38 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）02-0071-04
1 介 紹
動力定位（英文：Dynamic Positioning，簡稱DP）是指船舶或平臺通過使用自身的推進器來自動保持固定的位置或艏向的定位方式。動力定位通常用于那些通過常規的錨泊定位無法進行定位作業的場合，例如，深水或超深水區域、水下存在密集的管線或水下開采設施的區域等等。動力定位的船只在海上石油工業中被廣泛應用。目前全球有數千艘配備有動力定位裝置的船舶或平臺。
動力定位鉆井平臺（也包括動力定位鉆井船，下同）適用的水深約300 m起，目前到3 000 m或更深水域。動力定位鉆井平臺具有諸多優點，如便于移動、可用性高、適合深水、不需要復雜的錨泊布置作業且不對海底生產設施產生大的影響等等。因此，自上世紀80年代以來，動力定位鉆井平臺在巴西、美國墨西哥灣、北海、西非等海域被廣泛應用。動力定位鉆井平臺在中國海域的作業相對開始較晚，但前景看好。2006年，中海油和哈斯基公司通過租用美國鉆井船東Transocean Inc.的動力定位鉆井船Discoverer 534，在荔灣3-1-1水深1 481 m的地區進行了深水勘探鉆井，發現了可觀的天然氣可采儲量，展示了中國深水海域油氣資源的廣闊前景。
對于所有動力定位的船只或平臺而言，都存在可能的動力定位失效情形。失效模式主要有兩種：動力偏移（英文：Drive-off）和被動漂移（英文：Drift-off）。失效后果根據船舶的作業性質而不同，如DP鉆井船，則需要及時切斷隔水管并關閉防噴器。如果應急切斷失效，鉆井設備、井口及防噴器將可能被損壞，鉆井船將會損失工作時間并遭受很大的經濟損失。在最不利的情況，這樣的事故還可能引發海底的井噴事故，給作業海域的安全、環境都造成巨大的損害。如果是DP鋪管船，可能造成設備或管道損壞，危及作業線工作人員的安全。如果是潛水支持船，潛水員的生命安全將受到威脅。總言之，動力定位失效是深水油氣田開發和海上作業有的重大風險。
鉆井平臺動力定位作業的安全問題一直受到各國政府、石油公司和鉆井承包商的重視。在2003年，應當時挪威石油管理當局（Norwegian Petroleum Directorate）的要求和建議，挪威船東協會（Norwegian Shipowners Association）聯合挪威科學和技術大學（Norwegian University of Science and Tec-
hnology）、挪威的Statoil和Hydro石油公司、在挪威大陸架有動力定位鉆井平臺在作業的各大鉆井承包商（Smedvig Offsho-
re，Stena Drilling，Saipem）、挪威海事局（Norwegian Maritime Di-
rectorate）、英國健康安全委員會（Health and Safety Executive， UK）、船級社（Det Norske Veritas）以及動力定位系統的供應商（Kongsberg Maritime）、動力定位系統操作員的培訓機構（Ship Manoeuvring Simulator Centre），共同出資，開始了對鉆井平臺動力定位作業安全的專項研究。Scandpower公司是該研究工作的主要負責方。該項研究為期兩年，取得了一系列的成果，深受參與方的好評，并已在挪威海域的動力定位鉆井平臺上得到應用。
為減小動力定位失效的風險，各船級社的設計規范對不同動力定位級別（DP2或DP3）的平臺或船舶的系統冗余性都有明確的要求。盡管如此，每年仍有為數不少的動力定位事故發生，某些事故甚至造成了非常嚴重的后果。本文詳細介紹了在過去十年中，對國際海事承包商組織的年度動力定位事故的分析成果。這些數據代表了在英國和挪威北海海域，包括挪威大陸架和英國大陸架作業的動力定位船舶或平臺的行業經驗。其他海域的經驗，比如加拿大海域也部分包括在內。文章以深水DP鉆井設施和深水DP鋪管船為例，詳細闡述了動力定位系統可能失效并移位的原因，及移位的后果。針對這些分析成果，文章提出了減小DP移位風險的技術和管理措施。相信這些結果和建議對在中國海域的深海動力定位作業能提供很好的借鑒和參考。
2 移位事故統計和原因分析
2.1 動力定位鉆井/修井設施的移位事故統計
2000～2009年間，根據國際海事承包商組織的年度動力定位事故報告，動力定位鉆井/修井設施發生的移位事故共有51起。統計的鉆井/修井設施主要是半潛式鉆井平臺，也包括了部分船型的鉆井船。由于部分事故報告無法確定是鉆井平臺還是鉆井船的事故，本分析中沒有區別統計這兩類設施的事故。這51起事故中，動力偏移事故4起，被動漂移事故47起。上述統計的主要是嚴重移位的事故，對于那些發生偏移后及時恢復位置，不需要啟動緊急切斷的事件，沒有統計在內。各年發生的動力定位鉆井/修井設施移位事故統計如圖1所示。
各種直接原因導致的被動漂移事故比例如圖2所示。從統計結果來看，包括發電機、高低壓配電盤、UPS等在內的發配電故障是鉆井/修井設施被動漂移的最大直接原因，大約一半的被動漂移事故是由于電力系統故障導致的全船斷電或部分斷電事故。除此以外，動力定位控制系統軟硬件故障、動力定位操作員的失誤和惡劣天氣是導致被動漂移事故的主要直接原因。
從4起動力偏移事故的原因來看，兩起事故是由于推進器故障導致，另起事故是由于位置參考系統故障導致的。由于統計的10年內只有4起主動漂移事故，樣本較少，上述統計并不能充分反映導致鉆井/修井設施動力偏移的所有原因以及這些原因對事故的貢獻。在對挪威海域動力定位鉆井平臺事故事件的資料進行詳細分析后的結果顯示，由于DGPS系統（基于GPS全球定位系統，經過設在陸上的觀察站校正后，向動力定位控制系統提供平臺的實時位置數據的硬件系統，是動力定位系統的重要組成部分。）失效導致的平臺動力偏移是一個需要引起各方關注的失效模式。動力偏移產生的機理是由于兩個DGPS系統同時產生錯誤的位置數據。這樣的失效模式引發的平臺移位在最近幾年中發生多次。
2.2 鋪管作業移位事故統計
1998～2007年間動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。其中動力偏移事故21起，被動漂移事故22起。大多數動力定位鋪管船是DP2或DP3的船舶。超過一半的事故發生在鋪管過程中，其他事故發生在其他作業階段，比如測試或準備階段。
各種直接原因導致的被動漂移事故比例如圖4所示。從統計結果來看，包括發電機、高低壓配電盤、UPS等在內的發配電故障是鋪管作業被動漂移的最大直接原因，大約一半的被動漂移事故是由于電力系統故障導致的全船斷電或部分斷電事故。除此以外，位置參考系統故障、惡劣天氣和動力定位控制系統軟硬件故障是導致被動漂移事故的主要直接原因。
各種直接原因導致的動力偏移事故比例如圖5所示。從統計結果來看，操作員失誤、動力定位控制系統軟硬件故障、位置參考系統故障和推進器故障是動力偏移事故的主要直接原因。
2.3 討 論
在收集動力定位事故和統計的過程中，作者注意到國際海事承包商組織的動力定位事件報告是秉承自愿上報的原則，因此，可能存在出現事故而未上報的情況。同時，事故的數量與報告年份活躍的船舶/平臺數量和活躍作業時間密切相關，這些信息無法從現有的資料中得到。作者也注意到不同DP等級（DP1，DP2或DP3）的設施動力定位事故的發生率存在差異，原始的事故報告中并沒有給出這些設施的DP等級，因此在本次統計中未作區分。比較鉆井設施和鋪管船的事故統計不難發現，相比鉆井設施，動力定位鋪管船有數量更多的動力偏移事故。這可能與鉆井設施的部分事故沒有上報有關，但我們也應當注意到統計中的鉆井設施大多數為半潛式平臺，而鋪管作業的均為船型的鋪管船，這也是兩類統計對象除作業方式以外的一個重要差異。
基于上述前提，從動力定位鉆井/修井設施和鋪管船的移位事故年度統計來看，沒有信息表明每年的事故數量呈明顯上升或明顯下降的趨勢，現有的事故統計基本反映了過去十年行業內動力定位事故的發生情況，在相關技術沒有革命性革新的情況下，可以作為預計未來移位事故發生頻率的基礎。
2.3.1 導致被動漂移事故的原因
從事故的原因來看，導致被動漂移事故的原因包括。
①電力系統故障。
②惡劣環境和天氣條件。
③動力定位控制系統故障。
④位置參考系統故障引起船舶無法定位，無法計算需要輸出的推力。
⑤推進器故障導致部分喪失推力。
⑥操作員失誤導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故障導致的全船斷電或局部斷電，動力定位鉆井/修井設施和鋪管船的事故數據都表明大約有一半的事故是這類故障引起的。
2.3.2 導致動力偏移事故的原因
①操作員失誤，如動力定位操作員錯誤的輸入了目標位置或其他錯誤的操作。
②動力定位控制系統故障。
③位置參考系統故障導致測量位置與實際位置不同。
④推進器故障，向不正確的方向或/和以不正確的數值輸出推力。
需要注意的是，這些直接原因在移位事故中往往不是單獨存在的，通常是結合了其他一些次要原因或隱藏的故障導致了移位事故的發生。這些次要原因包括不完善的規程、測試、維護、調試或質保工作不到位等等。
3 移位事故的風險控制措施
一艘在海上進行鉆井作業的平臺，平臺采用動力定位的方式，如圖6所示。在正常作業期間，平臺定位在黃色警戒線內的綠色區域。在動力定位失效后，鉆井平臺將偏移其正常定位的區域，到達黃色或紅色警戒線。如果平臺越過黃色警戒線，鉆井作業必須停止，同時司鉆開始準備應急切斷作業;如果平臺越過紅色警戒線，則應急切斷作業必須被啟動，從而及時切斷立管和防噴器的連接并關閉井口;如果應急切斷失效，鉆井設備、井口及防噴器將可能被損壞，平臺將會損失工作時間并遭受很大的經濟損失。在最不利的情況，這樣的事故還可能引發海底的井噴事故，給作業海域的安全、環境都造成巨大的損害。
因此，深海鉆井平臺動力定位作業的安全，可通過以下三個安全屏障功能（Barrier Function）來保證，如圖7所示。
①安全屏障功能1：能防止平臺移位的發生。
②安全屏障功能2：在移位發生后，能有效地制止平臺的運動。
③安全屏障功能3：在平臺嚴重移位后，能確保井口的完整性。
海上進行鋪管作業的動力定位鋪管船在正常的鋪管作業時，受外部環境制約，為保持既定的航線，船舶的動力定位系統必須能夠有效地對來自各個方向的風、浪、流的影響并做出相應的反應，保證作業的順利進行。除此以外，鋪管船的動力定位系統在鋪管作業過程中需要保持管線的張力，管線張力值實時傳送給動力定位系統，動力定位系統經過處理輸出相應的動力，保持管線的張力。如圖8所示。
對于鋪管作業而言，如果船舶位置發生偏移超出允許范圍，由于棄管作業需要數小時準備時間，不能立即完成棄管。因此，與鉆井平臺相比，動力定位鋪管船的安全只能通過以下兩個安全屏障功能（Barrier Function）來保證：
安全屏障功能1：能防止鋪管船移位的發生。
安全屏障功能2：在移位發生后，能有效地制止鋪管船的運動。
在這三類安全屏障中，安全屏障功能1與動力定位平臺或船舶的設計、建造、設備、運行和維護有關，需要在動力定位平臺全生命周期內保證系統的可靠性，針對移位的主要原因采取有針對性的管理措施。這些措施包括。
①采用冗余的設計以大大提高系統應對故障的能力，降低部分斷電和全船斷電的可能性，并在運行中保證這些系統的可用性。
②設計中采用多種類型的位置參考系統，同時注意避免這些冗余的位置參考系統及其輸入的傳感器可能的共因失效。
③關鍵設備應當選擇經實踐驗證有可靠性保障的產品，同時對設備管理記錄、狀態監控、定期維護和保養、備件計劃應當有完善的管理流程來確保設備運行的可靠性。
④根據良好的海洋工程實踐，采取一切合理可行的預警手段，確保能夠及時獲取天氣條件的變化并采取相應的行動。
在平臺或船舶移位發生后，必須采取有效措施來制止平臺或船舶的運動（安全屏障功能2），以免移位進一步加劇，升級成為嚴重移位的事件。由于在移位發生后，不存在自動控制系統能夠起作用來將運動停止，動力定位系統的操作員是唯一能夠實現這個功能的安全屏障。動力定位系統的操作員必須在很短（通常在幾分鐘內）的時間里，將平臺或船舶的運動控制住。否則，將引發更為惡劣后果的事故。這樣的情況對動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的可能性。
①改進控制室的設計，優化動力定位系統操作員的操作臺及信息顯示系統。
②改進動力定位控制系統報警的產生、報警信號的接收、理解及處理，和報警的原則的優化。
③優化動力定位系統操作員的作業規程，確保及時識別出偏差、正確處理位置參考系統失效的情形、以及在應急狀況下的應急措施。
④加強對動力定位系統操作員的培訓，尤其是在動力定位模擬器中針對可能的應急情形的訓練。
對于鉆井平臺而言，在平臺嚴重移位時，必須啟動應急切斷以確保井口的完整性（安全屏障功能3）。在越過立管和井口裝置能承受的極限位置后，如果應急切斷此時還未完成，則可能導致嚴重的設備損壞。在防噴器或井口裝置損壞，或立管斷裂同時防噴器剪切閘板沒有完全閉合的情況下，將出現失去井口完整性的情形，意味著在海底形成一個沒有任何防護屏障的空洞。井內的油氣（如果有的話）將形成海底井噴，對該水域的安全和環境構成很大威脅。針對第三道安全屏障，建議的措施如下。
①在作業過程中應確保應急切斷系統、安全切斷系統（SDS）和井口關斷系統的完整性和可用性。
②在作業安全管理中應關注動力定位操作員判斷情況的能力和在需要時能夠及時啟動紅色警報（司鉆收到后啟動應急切斷系統）的能力。
③動力定位操作員和司鉆啟動應急切斷系統的定期演練。
④在防噴器內存在不可剪切物時（防噴器剪切閘板將無法完全閉合，一旦出現需要應急切斷的情況），應采用嚴格的作業規程來確保動力定位作業的安全。
4 結 語
動力定位失效是深水油氣田開發和海上作業有的重大風險，通過收集和整理國際海事承包商組織的動力定位事故，本文總結了動力定位設施發生動力偏移和被動漂移事故的幾類主要原因，在動力定位設施實際作業過程中應當有針對性地采取措施提高動力定位設施的運行安全性。在發生移位事故后的應急處理上，應當加強相關操作人員的培訓（特別是在應急狀況下的培訓），改善控制室人機界面，完善作業規程，并提高應急安全系統的可靠性。對于特定海域的油氣勘探開發，還需要考慮海域和開發項目的特點，必要時應當開展針對特定項目的風險分析以支持安全技術措施和管理措施的決策和制定。科學合理的開展動力定位設施的風險控制和管理，才能有效地降低動力定位失效的風險，確保海上油氣勘探開發的安全。
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船舶動力工程范文第2篇
【關鍵詞】 熱能動力 能源 鍋爐仿真
隨著科學技術的迅速發展，我國熱能和動力工程在方面已經取得了很大的成就，為了保證技術的完善性和全面性，還需要進步的研究和改進。而在工業發展過程中鍋爐成為其重要的熱能動力設備，但是鍋爐煙氣排放會造成一定的環境污染，同時也增加了排煙管的熱量。本文主要針對熱能動力在鍋爐和能源中的發展情況進行分析和概括。
1 熱能動力工程的研究發展方向
熱能動力工程的研究也是科學領域中重要應用型專業，主要針對熱能源和動力的發展方向和應用型進行詳細的分析和研究。由于其專業的重要性，我國基本上有上百個院校已經開設了有關專業課程，以此培養關于此方面的科學型人才。現代化熱動能專業是依據舊版的流體機械工程和熱能工程以及動力機械、水利水電工程、能源工程等結合而成。熱能動力屬于機械工程研究項目，主要學習的內容是有關機械類、熱動工程、工程熱物理等的知識理論技術。并通過理論力學、傳熱學、電子電工技術、工程制圖、熱工測試技術等的專業學習方向和相關研究發展方向讓學習或研究人員能夠具備工程熱力學、傳熱學和熱工測試等熱能動力工程理論方面的知識和實驗技能。從而熟悉的掌握制冷裝置、動力機械工程等能夠準確的制定設計制造實驗研究方向。
并且就業面比較廣，其中包括電廠熱能自動化、電廠熱能工程、工程熱物理過程以及流體機械自動化等的發展方向。現代化動力工程的基本訓練內容就是熱能動力學，由此可以看出，熱動是現代化動力工程的基礎。在上述基礎上熱能動力就是一個比較寬泛的專業知識體系，發展和研究的空間比較大，能從多角度，多方面進行分析探究。
2 熱能工程技術在能源方面存在的問題
能源動力工業化發展與我國國民經濟建設有著密切的聯系，也是我國支柱型產業。能源問題越來越受全球人類關注，能否再生，能否采用更好的方法節約能源，體提高能源的利用率等已是當前社會各界談論的熱點話題。能源的發展利用涉及到我國多個領域和大型企業高科技技術應用，是國家經濟發展和社會整體發展的重要命脈。
風機是一種有有多個葉片的能進行軸旋轉的機械，能將施加在葉片上的旋轉能轉化為機械能，實現氣體的流動，并應用于工程機械。風機的應用及其廣泛，如發電廠、工業爐通風、車輛、船舶等用來排熱、引風等的作用。現代化發展過程中電站的容量也在不斷增加、并且運轉速度也越來越高、要求效率高無心愛你路故障發生、同時要向自動化方向發展。對此電機在電站的使用性能要求也越來越高，不僅要安全可靠、還要提高運行效率，避免在運行過程中出現葉片和旋轉軸損壞或是電機燒壞等的現象，以免長期下去造成事故發生，甚至是經濟損失嚴重。
3 爐內燃燒控制技術
隨著科學技術的不斷完善和提高，工業技術計算機控制系統也不斷的向自動化發展，逐漸轉變成為一種具有先進高科技技術含量的信息監測系統，在設備的管理水平方面有了顯著的提高。工業爐中的連續加熱爐也得到了實際應用，改變以往的燃料燃燒和能源消耗的轉化熱量應用，使得生產技術工技術得到了有效的提高和發展。
工業爐中燃料的控制技術很重要，高科技的自動化控制系統在各個領域中的廣泛應用已經逐漸替代了傳統的手動控制。目前現代化連續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控制的方式進行加工。
推鋼式加熱爐自動控制系統方式主要分為兩種空燃比例連續控制和雙交叉限幅控制。雙交叉限幅控制系統主要是通過系統中安裝的溫度傳感器將系統檢測到的溫度轉變成一種信號，其信號的數據值就是實際溫度。該系統的組成部分包括燃燒控制器、燃氣流量閥以及燃氣流量計等主要構件。空燃比例連續控制系統是通過氣體裝置將將所要檢測的范圍進行合理的檢測，然后將所檢測的數據傳輸給PLC編程技術，并將之前設定的值進行比較，最后將分析得出的數據值按照4-20mA的電信號分別對燃氣或是空氣閥、動力閥的開度做以適當的調整，以此有效的對燃爐中的燃氣比例和溫度進行合理的控制。該系統的主要組成部分包括，PLC編程技術、空氣或燃氣比例閥、燃料控制器、氣體分析裝置等。兩種方式共同的特點就是燃料控制器都是其主要組成部分，也是現代化工業燃爐自動化控制系統中不可或缺的重要裝置。
4 關于軟件仿真鍋爐風機葉片的研究
工業鍋爐中的風機葉片旋轉的的內部機械流場具有較強的不定性，比較復雜。因此，對鍋爐風機進行詳細的實驗研究比較困難，其中涉及的細節比較繁瑣，在當前研究成果中對其力學解釋和分析方法還不夠完善。一些關于鍋爐研究中的流動分離等現象，是目前迫切研究的重要內容。研究過程中需要建立比較可靠的實驗模型和數值模擬，以此對機械流場內部作以詳細的分析。為了準確的對鍋爐風機葉片旋轉的空氣流動情況進行探究，利用軟件建立二維數值模擬實驗的方式。其軟件數值模擬實驗首先要創建二維模型，然后再根據所提供的數值劃分成網格的形式，再設定邊界區域，利用這些相關條件對輸出的網格進行求解，求解過程中可以利用求解器。最后將求解出的結果在建立一個二維數值模擬，對空氣來留角下的流動進行模擬求解，將得出的結果與速度矢量圖做以分析比較，得出鍋爐風機葉片分離和攻角之間的關系。
5 結語
上述主要是對熱能動力工程在鍋爐和能源方面發展情況分分析和探討，進一步說明了熱能動力在現代化科技研究中的重要性和各領域應用的廣泛性。
參考文獻：
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船舶動力工程范文第3篇
關鍵詞：熱能；動力；鍋爐
中圖分類號： R151 文獻標識碼： A
一、熱能動力工程
熱能動力工程顧名思義主要研究熱能與動力方面，其包括熱力發動機，熱能工程，流體機械及流體工程，熱能工程與動力機械，制冷與低溫技術，能源工程，工程熱物理，水利電動力工程，冷凍冷藏工程等九個方面，其中鍋爐的運行方面主要運用熱力發動機，熱能工程，動力機械，能源工程以及工程熱物理等部分專業技術。熱能動力工程主要研究方面為熱能與動力之間的轉換問題，其研究方面橫跨機械工程、工程熱物理等多種科學領域。其發展方向多為電廠熱能工程以及自動化方向、工程物理過程以及其自動控制方向、流體機械及其自動控制方向、空調制冷方向、鍋爐熱能轉換方向等，熱能動力工程是現代動力工程的基礎。熱能動力工程主要需要解決的問題是能源方面的問題，作為熱能源的主要利用工程，熱能動力工程對于我國的國民經濟的發展中具有很高的地位。
二、我國的熱能動力工程發展情況
隨著改革開放,我國國民經濟體制發生很大的變化。社會對人的培養提出了新的要求。為了適應這種要求, 1993年7月國家教委頒布的普通高等學校本科專業目錄,將幾十個小專業壓縮為9個專業,即熱能工程、熱能工程與動力機械、熱力發動機、制冷及低溫工程、流體機械與流體工程、水利水電動力工程、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目錄進一步將以上9個專業合并為1個,即熱能與動力工程專業。從原來的幾十個專業合并為1個專業,全國現在有120多所高校設有熱能與動力工程專業。熱動主要研究熱能與動力方面,是跨熱能與動力工程、機械工程等學科領域的工程應用型專業。熱動主要學習機械工程、熱能動力工程和工程熱物理的基礎理論,學習各種能量轉換及有效利用的理論和技術。本專業涵蓋的產業領域十分廣泛。能源動力產業既是國民經濟的基礎產業,又在各行各業中有特殊的應用,也是國家科技發展基礎方向之一。能源動力領域人才教育的成敗關系到國家的根本利益。隨著我國市場經濟的建立,社會需求和經濟分配狀態的變化、科技發展的趨勢、對本專業的生源、就業等形成了挑戰,更是熱能動力專業教育的關鍵。同時,熱動還是現代動力工程師的基本訓練,可見熱動是現代動力工程的基礎。
三、熱能動力工程在鍋爐風機方面需要解決的問題
風機主要作用為氣體的壓縮和氣體的輸送，其原理是吧旋轉的機械能轉換為氣體壓力能和動能，將氣體輸送到特定的地點的機械，風機經常用于鍋爐中，隨著對于能源的需求越來越大，鍋爐中的風機在工作中經常會燒壞電機的事故，對于工廠的經濟產生巨大損失，嚴重危害工作人員的人身安全，因此，正確運用熱能動力工程技術不斷改進風機，對于風機和鍋爐的安全性提出更高的要求勢在必行。
四、熱能動力工程中鍋爐及工業爐的發展
1872 年第一臺鍋爐在英國被制造，隨著鍋爐的產生，蒸汽機時代出現，1796 年瓦特發明了分離冷凝器，代表著鍋爐的完整運作體系的初步確立，工業爐和鍋爐原理類似，從某些方面來講，鍋爐也是工業爐的一種，工業爐是指在工廠的工業生產過程中通過燃料的燃燒進行熱量的轉換，對材料進行加熱的設備，工業爐產生于中國商代，主要的工作方式是通過加熱提煉銅器，春秋時期產生了鑄鐵技術，這證明著工業爐的溫度控制正在進步。1794 年熔煉鑄鐵的高爐出現，1864 年馬丁建造了氣體燃料加熱的平爐，隨著現代化科技的進步，計算機逐漸代替了人工進行對鍋爐系統的控制，推鋼式爐和步進式爐成為吸納帶連續加熱爐的兩種基本類型，兩者只有運輸燃料的方式有所不同而已。
五、熱能動力工程爐內燃燒控制技術運用
鍋爐的燃燒控制是調整能量轉換幅度的核心技術，在當今社會，鍋爐由人力向鍋爐內填充燃料逐漸轉型為步進式的自動控制填充燃料所代替，更加先進的鍋爐甚至使用全自動燃燒控制，根據其運用熱能動力自動控制技術的不同，鍋爐的燃燒控制分為以下幾種：
1、以燒嘴、燃燒控制器、電動蝶閥、熱電偶、比例閥、流量計、氣體分析裝置以及PLC 等部件組成的空燃比里連續控制系統。這種燃燒控制系統是由熱電偶檢測出數據傳送至PLC 與其本身設定的數值進行比較，偏差值通過使用比例積分及微分運算輸出電信號同時分別對比例閥門以及電動蝶閥的開放程度進行調節，從而達到控制空氣與燃料比例調節鍋爐內溫度的目的，此種方式溫度控制并不十分精確，需要仔細確認額定數值。
2、由燒嘴、燃燒控制器、流量閥、流量計、熱電偶幾個部分組成的雙交叉先付控制系統，其工作原理主要是通過溫度傳感器熱電偶吧需要進行精確測量的溫度變成電信號，這個電信號即是用來代表測量點的實際溫度，此測量點溫度期望給定值是由預先存貯在上位機中的工藝曲線自動給定的，并根據兩者數據之間的偏差值的大小，由PLC 自動調整燃料與空氣流量閥門的開合程度，通過電動的方式運行機構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量空氣的流量，燃料的控制也通過一個專用的質量控制裝置來測量，是溫度精確的控制在必要的數值上。這種燃燒控制優點在于方式節省部件，并且溫度控制精確。
六、仿真鍋爐風機翼型葉片
鍋爐的內部的葉輪機械內部流暢需要帶有十分強烈的非定常特征，并且其內部構造十分復雜，不容易進行十分細致的測量實驗，并且到目前為止，仍然沒有可以解釋流動分離、失速和喘振等流動現象的完善的流體力學原理，因此要了解機械內部流動的本質需要更加可靠詳細的流動實驗和數值模擬實驗，通過使用軟件二維數值模擬鍋爐風機翼型葉片，對空氣以不同方向吹入翼型葉片造成流動分離進行模擬，并根據模擬的數值創建而未模型，進行網格的劃分，設定邊界條件和區域，最后輸出網格，在使用求解器求解，這樣才可以對不同的氣流攻角的流動進行二維數值模擬，，達到模擬的目的，同時可以根據模擬不同攻角下所得到的速度矢量制成矢量圖進行比較和分析，最后得出鍋爐風機翼型邊界層分離和攻角的關系。
七、熱能動力工程的發展方向
1、熱能動力及控制工程方向(含能源環境工程方向)主要掌握熱能與動力測試技術、鍋爐原理、汽輪機原理、燃燒污染與環境、動力機械設計、熱力發電廠、熱工自動控制、傳熱傳質數值計算、流體機械等知識。
2、熱力發動機及汽車工程方向掌握內燃機(或透平機)原理、結構,設計,測試,燃料和燃燒,熱力發動機排放與環境工程,能源工程概論,內燃機電子控制,熱力發動機傳熱和熱負荷,汽車工程概論等方面的知識。
3、制冷低溫工程與流體機械方向掌握制冷、低溫原理、人工環境自動化、暖通空調系統、低溫技術學、熱工過程自動化、流體機械原理、流體機械系統仿真與控制等方面的知識。使學生掌握該方向所涉及的制冷空調系統、低溫系統,制冷空調與低溫各種設備和裝置,各種軸流式、離心式壓縮機和各種容積式壓縮機的基本理論和知識。
4、水利水電動力工程方向掌握水輪機、水輪機安裝檢修與運行、水力機組輔助設備、水輪機調節、現代控制理論、發電廠自動化、電機學、發電廠電氣設備、繼電保護原理等方面的知識,以及水電廠計算機監控和水電廠現代測試技術方面的知識。
結束語
熱能動力工程的迅速發展使得熱力發動機專業方向,其中包括熱力發動機主要研究高速旋轉動力裝置,包括蒸汽輪機、燃氣輪機、渦噴與渦扇發動機、壓縮機及風機等的設計、制造、運行、故障監測與診斷以及自動控制等行業的發展都到了提速。熱動能的發展為航空、航天、能源、船舶、石油化工、冶金、鐵路及輕工等部門培養高級工程技術人才,若能將這些理論知識轉換成實際的運用,我國的能源壓力將大大降低。
參考文獻
船舶動力工程范文第4篇
【關鍵詞】熱力動力工程；能源；鍋爐仿真
熱能動力工程專業的應用性增強，它主要是以機械工程學和跨熱能動力工程作為理論基礎，通過熱能和機械能的轉換，來產生動力。而鍋爐正是能量轉換的工具，只有在鍋爐進行合理的設計，才可以達到一定的使用效果，最近幾年，我國鍋爐的種類逐漸增多，但在鍋爐的制造和使用方面，還存在很多問題，這樣導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家熱能動力工程方面需要研究的問題。
1.我國當前動力工程的情況以及發展趨勢
1.1我國當前動力工程的發展情況
我國熱力動力工程專業形成于20世紀50年代，興起于蘇聯，主要包括的學科有鍋爐、電廠熱能、內燃機、壓縮機、制冷、低溫、供熱通風與空調工程等幾十個小專業。而在我國，改革開放之后，我國由幾十個小專業壓縮為九個，隨即不久，就從原來的幾十個專業合并為一個專業，目前我國已有120多所高效舍友熱能與動力工程專業。
對于熱動主要研究的方面是熱能與動力，是一種應用性強的專業，主要學習的基礎知識有：機械工程、熱能動力工程和工程熱物理，還要學習能量轉換以及有效利用的理論和技術，掌握制冷空調設備、制冷裝置、動力機械與動力工程、流體機械等設計、制造和實驗研究的基本技術。這個專業在很多領域上有著很廣泛的應用，同時也是我國科技發展的基礎方向。隨著我國的經濟發展，市場經濟的建立，社會需求和經濟分配狀態以及科技發展的趨勢等都成為我國現階段的挑戰，也是當前本專業在我國教育發展的主要方向，而且熱動也是當前動力工程師的基本訓練。
1.2我國當前動力工程的發展趨勢
首先是在動力控制工程方向發展，主要掌握熱能與動力測試技術、鍋爐原理、汽輪機原理、燃燒污染與環境、動力機械設計、熱力發電廠、熱工自動控制、傳熱傳質數值計算、流體機械等知識。其次是在熱力發動機及汽車工程方向上主要掌握內燃機原理、內燃機的結構、設計、測試、燃料和燃燒，還有熱力發動機排放、環境工程概論以及內燃機電子控制、熱力發動機傳熱和熱負荷等方面的知識。在制冷低溫工程和流體機械方向上，需要掌握制冷、低溫原理、人工環境自動化、暖通空調系統、低溫技術學、熱工過程自動化、流體機械原理、流體機械系統仿真與控制等方面的知識。使學生掌握該方向所涉及的制冷空調系統、低溫系統，制冷空調與低溫各種設備和裝置，各種軸流式、離心式壓縮機和各種容積式壓縮機的基本理論和知識。除此之外，在水利水電工程方向上主要掌握掌握水輪機、水輪機安裝檢修與運行、水力機組輔助設備、水輪機調節、現代控制理論、發電廠自動化、電機學、發電廠電氣設備、繼電保護原理等方面的知識，以及水電廠計算機監控和水電廠現代測試技術方面的知識。
2.工業爐的發展
工業爐的作用是將燃料燃燒產生的熱量，用來對物料和工件加熱。工業爐是工業加熱的關鍵設備，廣泛應用于國民經濟的各行各業，量大面廣，品種多，影響極大。我國在很久以前就出現了很完善的煉銅爐，隨著技術的發展，煉銅爐發展迅速。而發展到現在，據不完全統計，全國12個行業縣以上企業，工業爐裝備11萬臺以上，機械行業占7.5萬臺（占爐窯總數66%）。工業爐中燃料爐約6萬臺，占爐窯總數55%以上，電爐絕5萬臺。也就是說大部分地區都在使用工業爐，而燃燒爐又是工業爐中使用最多的，所以對于工業爐發展對于我國的工業發展有著很重要的作用。
3.關于爐內燃燒控制技術的運用
對于燃燒控制技術是當前步進爐發展的核心技術之一，而當前控制技術已逐漸由原來的手動控制轉換為自動控制，而當前加熱爐選用的自控方式主要有空燃比例連續控制系統以及雙交叉限幅控制系統。
3.1空比例連續控制系統
該系統主要由燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃氣比例閥、空氣/燃氣電動蝶閥、空氣/燃氣流量計、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出來的數據傳送到PLC，由此得到的偏差值按比例積分、微分運算分別對空氣/燃氣比例閥和空氣/燃氣電動蝶閥的開度進行調節，可以達到控制空氣/燃氣比例和爐內溫度之目的。
3.2雙交叉限幅控制系統
該系統主要由燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃氣流量閥、空氣/燃氣流量計、熱電偶等組成。工作原理是：通過一個溫度傳感器熱電偶把測量的溫度變成一個電信號，該信號表示測量點的實際溫度。
4.仿真鍋爐風機翼型葉片
對于鍋爐的葉輪機械內部，流場復雜，有著非定長特征，所以在實驗檢測方面就會有很大的困難，而目前沒有完善的流體力學理論解釋諸如流動分離、失速和喘振等流動現象，需要流動實驗和數值模擬了解機械內部流動本質。
5.熱能工程技術在能源方面發展
5.1在能源方面出現的問題
對于當今世界，各個國家都很重視能源的問題，而能源動力工業又是我國國民經濟與國防建設的重要基礎和支柱產業，所以在國家各方面的發展上起到了很重要的作用。對于風機，是一種能源利用中產生的機械，它本身裝有多個葉片，通過軸旋轉推動氣流，這種風機主要廣泛應用在發電廠、鍋爐和工業路遙的通風和引風，對礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和很多大型的建筑物實現內部通風，同時實現排塵和進行冷卻。對于在一些發電站里，隨著機組的發展，電站需要向更安全、更可靠地方向發展才行，所以電站對風機也提出了更高的要求，解決掉一些安全問題，像鍋爐經常出現燒壞電機、竄軸、葉輪飛車等事故，這種事故嚴重危害到設備的使用以及工作人員的生命安全，同時在經濟方面也有大量的損失。
5.2在能源方面的發展前景
能源是人類社會賴以生存和經濟可持續發展的重要物質基礎，所以怎樣讓能源更合理的開發和使用就會很大程度上推進世界經濟和人類社會的發展，而我國經濟發展同樣離不開能源，當前我國在能源發展方面主要以“新能源、核能、只能電網、常規能源、節能減排”為主要發展方向，而熱能與動力工程專業正是符合國家的能源戰略發展方向，通過結合很多門專業課程的學習，來培養能適應國家能源領域快速發展要求的高級研究應用型人才。
6.結語
本研究主要根據我國熱能動力工程在鍋爐方面的應用和發展做了一些研究，在鍋爐的燃燒控制方面，在燃燒方式、風機的旋轉問題以及資源利用率方面做出了一系列的分析和闡述，總結出熱能動力工程無論在鍋爐的發展或是其他方面都起著很重要的作用，通過結合和利用一些理論知識能夠轉換成實際的應用，將更利于熱能動力工程的發展。
參考文獻
船舶動力工程范文第5篇
備注：
(1)工學照顧專業：
力學[0801]、冶金工程[0806]、動力工程及工程熱物理[0807]、水利工程[0815]、地質資源與地質工程[0818]、礦業工程[0819]、船舶與海洋工程[0824]、航空宇航科學與技術[0825]、兵器科學與技術[0826]、核科學與技術[0827]、農業工程[0828]。
(2)A類考生：報考地區處于一區招生單位的考生。
一區系北京、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：報考地處二區招生單位的考生。
二區系內蒙古、廣西、海南、貴州、云南、西藏、甘肅、青海、新疆等10省（區）
考研國家線：
