旋桨技术正在逐步被人们所接受,市场前景非常广泛。以前国内高档船舶需要配套的可调螺旋桨主要依赖从国外成套进口。 可调桨国内市场
螺旋桨在内河及沿海中小型船舶上广泛应用,而大型远洋船舶采用齿轮传动的也日益增多。
船用螺旋桨是我国船舶配套产品中的优势产品,在船舶配套产品国产设备装船率不足50%的大环境下,螺旋桨产品的国产设备装船率高达90%。并且,我国生产的螺旋桨产品也占据了一定的全球市场份额,产品出口到丹麦、韩国、日本等造船国家。在船用螺旋桨产品中,最能体现技术含量的产品是超大型螺旋桨,主要用于VLCC等大型远洋船舶。超大型螺旋桨的生产需要生产企业具有相当的产品设计能力,并能合理制定生产工艺路线,同时拥有关键工序上的大型、精密工艺设备等,最后还需取得相应船级社的产品生产认可。目前世界上只有德国MMG、韩国现代、荷兰LIPS 和中国船舶重工集团公司下属的大连船推等少数几个螺旋桨专业生产企业具备上述要求。中国船舶重工集团公司是国内主要的大型螺旋桨供应商之一,另外就是镇江中船瓦锡兰螺旋桨有限公司。 可调螺旋桨是目前船舶推进装置中发展的新亮点:
目前国内船舶使用可调桨的比例还很低,但从传统的固定桨向可调桨的应用转变是行业的发展趋势。日本上世纪90年代末,仅有20%的船舶使用可调桨,而目前则100%均使用可调桨。如果国内可调螺旋桨达到20%的使用水平,则有约6000台可调桨的市场需求。 可调螺旋桨市场容量:2009年全国需求300多套,其中75%左右为进口产品,09年公司产量为24套。主要竞争者有苏州船用机械厂、武汉船用机械厂等,而这两家公司目前的产量均不高。
3.3未来可调螺距螺旋桨行业技术开发方向预测分析
船用螺旋桨是一个铸造工艺复杂、加工方法特殊、技术要求又比较高的产品,加上螺旋桨材料是价值比较昂贵的铜合金,因此传统的价格较高。对于专业制造厂言,由于产品单一、技术专业、资金回笼快,企业经济效益一般都比较好。改革开放前,大型螺旋桨专业制造厂全国就是原来隶属于中船总的那么3家。而近10几年间,由于随着全球造船业重心的东移,中国造船业得到了迅猛的发展,螺旋桨这一重要配套产品的需求数量猛增,原来那几家专业制造厂已经无法满足市场的需求,于是在珠三角和长三角地区涌现了总数不少于10家并具有相当规模的螺旋桨厂,而且目前从东北到华东还有不少相当规模的大、中型桨的新厂在立项建设
螺旋桨制造是高耗能、耗资源和高污染的行业,螺旋桨制造也是一个既有相当的技术含量又需要大量在脏、苦、累、高噪音恶劣环境下的劳动密集型行业。这一行业,在发达国家要么采取崭新的现代技术取代艰苦的手工铲磨,采用数控加工技术的,如日本的三菱、中岛、德国的麦克伦堡、俄罗斯的波罗的海船厂、韩国的现代重工等企业;要么干脆将这些能源、资源和环境的问题全部或部分转嫁他人。不幸的是目前我们面临着的正是后者。 2010年,全国造船完工量6560万载重吨,同比增长54.6%;新承接船舶订单量7523万载重吨,比去年同期新接订单量增长1.9倍;截至2010年12月底,手持船舶订单量19590万载重吨,比2009年底手持订单上升4.1%。
英国SMM公司原是世界知名的螺旋桨制造商,但就是因为高噪音、废砂无法处理,迫使这个具有悠久历史的著名企业在上世纪90年代关闭,目前只留下
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具有自有知识产权的设计部门为用户设计有他们独有特色的KBLE桨,制造则在中国委托大连和镇江的工厂进行。
有些西方企业则干脆利用中国地方政府急于招商引资而疏于对环境影响的评价(即使做“环评”也是走过场),或合资或独资,纷纷在华设厂生产,著名的芬兰瓦锡兰、德国肖特和ZF-船舶、日本的川崎等等均已在江苏、上海、广东和武汉落户。 有的如日本的中岛、川崎本部、R.R公司的卡密瓦则在中国采取分散采购螺旋桨和叶片部分,回国再进行组装,尽可能转嫁自身环保的压力以及对资源的消耗,如此等等。面对这一动向,既要考虑到市场的需要和企业的发展又要考虑到子孙后代的利益,一个有头脑、负责任的中国企业家以及政府有关部门在项目立项、在做可行性分析的时候究竟该做何想?起码应有如下强烈意识: 1) 环保的迫切意识
螺旋桨制造对环境的污染主要是废砂的污染和噪音。目前业内螺旋桨的铸造普遍在使用的是水玻璃二氧化碳固化砂,因这种砂无法再生,只能一次性使用,一般废砂多用于填海、填埋沟壑。水玻璃废砂对环境目前虽还未发现有多么严重的危害,但至少废砂会使农田土地沙化。其中残存的水玻璃,又是一种含氧化钠的强碱性材料,可使土壤碱化和板结,污染水源或地下水。
螺旋桨手工加工时采用风动工具产生的高分贝强噪音至今也还无法解决,成了环保难题。
2) 资源的危机意识
废砂丢弃的主要是砂,是石英砂。石英砂是矿产资源,它不是无穷无尽的,总有一天要用完。远的不说,就说台湾,它的砂资源已经枯竭而影响到台湾的建筑业的生存。以前岛内建筑用砂都要花高价从越南、印尼和菲律宾购买,由于售价高,运程远,建筑成本居高不下,近年走投无路,开始和大陆协商就近从福建购买,而目前长三角和珠三角地区使用的高品位铸造用砂主要来自福建平潭等地,这就等于又多了一个用砂大户。在两岸上千亿美元的贸易中,大陆对台出口的建筑用砂看起来虽是一个并不起眼的初级矿产品,却支撑着台湾建筑业的生存。
3) 能源的科学使用 螺旋桨铜合金的熔炼的能源主要是柴油和电能。对于大中型螺旋桨铸造使用的熔炼炉则分别是反射炉和感应电炉,两者的区别和优劣见下表:
由表可知,反射炉虽然投资低,上马快,但其熔炼
质量低和能源及材料的消耗大,经济技术的综合指标都不如感应炉。随着我国水电和核电的发展,电费的价格不会像油料那样大幅度增长。从长远的角度,感应炉的优点将越加显现。值得在此附带说明的是,有些工厂使用感应炉发现金属烧损并没有减少很多,这里需要指出的是感应炉熔炼必须使用确当的覆盖技术。 4)先进技术的采用
先进技术的采用体现在生产环境更绿色和优美,工人劳动强度的减轻,资源的综
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合利用和回收,产品质量的可控,生产效率的提高以及经济效益的最大化。
在工业界和科学界之间定向于实际应用技术经济需求的密切合作,是德国长期存在的传统。一方面在制造厂、船厂和船东之间,另一方面和技术院校或研究所进行很多各种形式的合作,完成复杂的研究课题。 例如:来自汉诺威和汉堡各大学和来自德国劳氏船级社和汉堡拖曳试验水池协会(HSVA)的100多名工程技术人员一起工作了15年以上,完成了由德国研究协会(DFG)发起的涉及大型高速商船的安全和经济的一项专门研究课题。
再一个德国的重要联合船舶技术研究项目例子是1995年完成的“未来船舶”和“未来船用推进系统”项目和 “船舶操作系统”研究和发展项目。所有项目都是由“德国研究技术部”发起的。船东、船厂和发动机或设备制造厂都参加到这三项项目中,参加的还有德国劳氏船级社、大专院校和其它研究单位。研究结果都直接应用于工业,并已经作为新产品或造船新方法得到了实际应用。这些项目的优越性之一是大学生和研究院的科学家都参加进去了,实现了年轻的工程技术人才在实践中锻练的理想。工业界和科学界之间的合作既有效又经济,院校有高性能的试验设备,对工业很有利。
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4 自动控制系统
4.1自动控制系统的定义
自动控制系统是由控制装置和被控对象所组成,它们以某种相互依赖的的方式组合成为一个有机整体,并对被控对象进行自动控制。
4.2自动控制系统的分类
4.2.1 按系统的结构形式分类 4.2.1.1开环控制系统
开环控制:就是控制量与输出量之间仅有前向通路而无反馈通路(即输出量不能
对控制量产生影响)。
主要特点:输出不影响输入,对输入不需要测量,通常容易实现;组成系统的元
部件精度高,系统的精度才能高;系统的稳定性不是主要问题。
控制方法:按给定值操纵。信号有给定值至输出量单向传递。一定的给定值对应
一定的输出量。系统的控制精度取决于系统实现的调整精度。
优点:系统信息传递没有形成闭合回路,被控量不对控制作用产生影响所以,结
构相对较简单、维护容易、成本低、不存在稳定性问题。原则上,被控量的控制精度取决于系统各环节的精度,多用于系统结构参数稳定和扰动信号较弱的场合,如自动售货机,自动报警器,自动流水线等。
缺点:对元器件要求较高、抗干扰能力差,无法自动补偿系统干扰对被控量带来
的影响。
4.2.1.2闭环控制系统
闭环控制系统:是指系统的信息传递形成闭合回路。也称反馈控制。 主要特点:
输出影响输入,所以能削弱或抑制干扰;低精度元件可组成高精度系统因为可能发生超调,振荡,所以稳定性很重要。
控制方法:反馈控制,反馈按反馈极性的不同分成两种形式:正反馈,负反馈。
我们所讲述的反馈系统如果无特殊说明,一般都指负反馈。
优点:系统的输出(被控量)经反馈通道形成反馈信号,回送到输入端和给定信
号生成偏差信号,影响控制作用。因此控制精度受环节的转换精度较小。由于存在反馈通道,系统总是力图维持系统输出(被控量)等于给定值,因此对干扰具有极强的补偿和修正作用。
缺点:由于干扰对系统输出的影响需经一定时间才能逐渐反应出来,控制作用对
干扰作用有时间滞后。控制过程可能产生振荡。结构复杂、维护不易、可能存在稳定性问题。
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4.2.1.3复合控制系统
复合控制系统:是指把按偏差控制和按扰动控制项组合的控制系统。 主要特点:能够抑制强干扰;结构复杂
控制方式:同时采用反馈控制(按偏差控制)和开环控制(按扰动控制)两种控
制形式。
4.2.2 按给定值的变化形式分类 4.2.2.1定值控制系统
也称恒指控制系统。输出量一一定的精度等于给定值,而给定值一般不变化或变化缓慢,扰动可随时变化的系统称为恒值系统,在生产过程中,这类系统非常多。例如,冶金部门的恒温系统,石油部门的恒压系统等。
4.2.2.2随动控制系统
输出量能以一定精度跟随给定值变化的系统称随动系统,又称为跟踪系统。这类系统的特点是系统的给定值变化规律完全取决于事先不能确定的时间函数。
4.2.2.3程序控制系统
自动控制系统的被控制量如果是根据预先编好的程序进行控制的系统称程序控制系。
4.2.3 按系统的特性(数学模型)分类 4.2.3.1线性控制系统
如果系统的特性可用线性微分 (或差分)方程描述,即系统中各环节的特性都呈线性关系,则称此系统为线性控制系统。
4.2.3.2非线性控制系统
当系统中存在非线性特性的组成环节或元件,系统的特性就由非线性方程描述,这种系统即为非线性系统。非线性系统不具备叠加性。
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