加強(qiáng)航速與燃油消耗管理問(wèn)題的思考

文/ 上海中波國(guó)際船舶管理有限公司 任元慶

2008年世界經(jīng)濟(jì)危機(jī)后的航運(yùn)市場(chǎng)仍未走出低谷，隨著近期BDI指數(shù)的再次走低和燃油價(jià)格的節(jié)節(jié)攀升，各航運(yùn)公司都在動(dòng)足腦筋降低成本、提升經(jīng)營(yíng)效果。其中，控制船舶航速、降低燃油消耗是降低船舶成本的一項(xiàng)重要方法。

燃油費(fèi)用通常占船舶全部營(yíng)運(yùn)成本的40%左右，在變動(dòng)成本中占比更大，可達(dá)70%或更高。而燃油消耗與航速的選擇關(guān)系密切。因此，討論航速和燃油消耗的管理具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。

一、航速

船舶在建造時(shí)，通常已由設(shè)計(jì)人員根據(jù)主機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速、螺旋槳的匹配和船型等因素為其確定了一個(gè)設(shè)計(jì)航速。在主機(jī)、螺旋槳的選擇和安裝以及船舶建造質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，該實(shí)際航速與設(shè)計(jì)航速相近。

船舶航行中的實(shí)際速度主要取決于推動(dòng)船舶前行的動(dòng)力，即主機(jī)的有效輸出功率，同時(shí)也與風(fēng)、浪等各種阻力和螺旋槳的效率有很大關(guān)系。本文主要研究對(duì)主機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，而對(duì)風(fēng)浪等外部阻力的變化不予探討。

推動(dòng)船舶前進(jìn)的主機(jī)有其標(biāo)定功率（即最大持續(xù)功率MCR），但船舶在正常航行中一般選擇留有10%～15%儲(chǔ)備的持續(xù)使用功率，或以更低的功率運(yùn)行，以防止主機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)而對(duì)機(jī)器造成損傷。

通過(guò)選擇不同的主機(jī)轉(zhuǎn)速（或功率），船舶經(jīng)營(yíng)者可以選擇不同的船舶航速：設(shè)計(jì)航速、經(jīng)濟(jì)航速、最佳盈利航速。

1. 設(shè)計(jì)航速

船舶按設(shè)計(jì)航速航行時(shí)，主機(jī)以持續(xù)使用功率運(yùn)行。就傳統(tǒng)機(jī)型來(lái)講，在這種負(fù)荷下，主機(jī)的運(yùn)行工況最佳，燃燒充分，發(fā)揮的效率最好，“每千瓦小時(shí)油耗”也最低。

絕大多數(shù)船舶經(jīng)營(yíng)者在航運(yùn)形勢(shì)不是特別差時(shí)都選擇這樣的設(shè)計(jì)航速運(yùn)行，以保持主機(jī)的良好運(yùn)轉(zhuǎn)工況和最低的每千瓦小時(shí)油耗，從而減少主機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)工作，降低機(jī)器零部件的消耗，同時(shí)也保證按時(shí)完成船舶航次任務(wù)。

2. 經(jīng)濟(jì)航速

我們通常所說(shuō)的經(jīng)濟(jì)航速，是指“每海里燃油消耗”最低的航速，而不是前述的“每千瓦小時(shí)油耗”最低的航速。

船舶經(jīng)營(yíng)者選擇經(jīng)濟(jì)航速，往往是在航運(yùn)形勢(shì)不佳、運(yùn)費(fèi)收入較少的情形下作出的決策，旨在減少燃油消耗、降低燃油成本。但這樣會(huì)拉長(zhǎng)航次時(shí)間。此時(shí)，主機(jī)的功率低于持續(xù)使用功率（CSR），轉(zhuǎn)速和負(fù)荷也都較低。

3. 最佳盈利航速

對(duì)于船舶經(jīng)營(yíng)者來(lái)說(shuō)，船舶在按設(shè)計(jì)航速或經(jīng)濟(jì)航速航行時(shí)，都不一定能達(dá)到最佳盈利效果。

最佳盈利航速指的是船舶盈利效果最好的航速。它不是一個(gè)固定值，而是隨貨物運(yùn)價(jià)、燃油價(jià)格和船舶成本等收入和成本變化而變動(dòng)的。

船舶盈利效果為運(yùn)費(fèi)收入減去經(jīng)營(yíng)成本。因此，最佳盈利便是追求收入與成本之差的最大化：可以是在運(yùn)價(jià)高時(shí)為抓住盈利機(jī)會(huì)盡量提高航速，在單位年度內(nèi)增加航次數(shù)量，提高盈利效果；也可以是在航運(yùn)市場(chǎng)低迷時(shí)，通過(guò)減速節(jié)油來(lái)減少虧損，此時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)“跑得越快、虧得越多”的現(xiàn)象。所以最佳盈利航速是個(gè)變量，受市場(chǎng)和成本等多重因素影響，需由船舶經(jīng)營(yíng)者統(tǒng)籌測(cè)算后選定。

二、燃油消耗

在其他條件一定時(shí)，主機(jī)的功率與船舶航速成3次方正比，而主機(jī)功率與油耗幾為線性關(guān)系。因此，主機(jī)油耗與航速也為3次方比例關(guān)系，航速下降可以大幅降低主機(jī)的油耗。表1為某船（總載重噸30 000t）在不同航速時(shí)的單位油耗：

表1 某船在不同航速時(shí)的單位油耗

船舶主機(jī)的正常工作范圍較為寬廣，從最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速到額定轉(zhuǎn)速都可以工作。在其工作區(qū)間內(nèi)，有一個(gè)最理想的工況點(diǎn)，新船是在設(shè)計(jì)航速附近（額定負(fù)荷90%左右），此時(shí)每千瓦小時(shí)的耗油率最低。隨著轉(zhuǎn)速的降低，主機(jī)油耗會(huì)大幅下降。但是，就傳統(tǒng)機(jī)型來(lái)講，長(zhǎng)期在低速區(qū)低負(fù)荷運(yùn)行會(huì)給機(jī)器帶來(lái)一系列負(fù)面影響，如效率降低、燃燒不良、摩擦加劇等，這將增加機(jī)器的維護(hù)保養(yǎng)工作量，同時(shí)增加備件、物料的消耗。

三、航速的選擇

船舶在經(jīng)營(yíng)中，經(jīng)營(yíng)人到底該選擇什么航速？是設(shè)計(jì)航速、經(jīng)濟(jì)航速，還是其他航速呢？這要取決于貨物運(yùn)價(jià)、燃油價(jià)格和船舶的固定成本，以及是否屬于班輪運(yùn)輸。因?yàn)樵诎噍嗊\(yùn)輸?shù)那闆r下，為了維持準(zhǔn)班率，經(jīng)營(yíng)者不會(huì)輕易改變航速。

★經(jīng)濟(jì)航速只考慮了最低航行成本，而忽略了盈利情況，在市場(chǎng)環(huán)境好、盈利空間大的形勢(shì)下，選擇采用經(jīng)濟(jì)航速反倒“不經(jīng)濟(jì)”。因此，經(jīng)濟(jì)航速通常在市場(chǎng)處于低位時(shí)選用。

★船舶航行于設(shè)計(jì)航速時(shí)，主機(jī)運(yùn)行工況最佳。因此，在貨源充足、運(yùn)價(jià)理想且油價(jià)適中時(shí)，應(yīng)該選擇設(shè)計(jì)航速，“多拉快跑”，爭(zhēng)取最大盈利。

★在貨物運(yùn)價(jià)和燃油價(jià)格及船舶成本一定時(shí)，可以進(jìn)行測(cè)算，通過(guò)建立模型選擇不同船速下船舶每天的盈利效果，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，選取經(jīng)營(yíng)效果最佳時(shí)的船速航行。

以上述30000 t級(jí)船舶為例，若該船裝載28 000 t貨物從A港到B港，航程10 000 n mile，其設(shè)計(jì)航速為19.2 kn，此時(shí)的油耗為59.8 t/d。

若按19.2 kn的設(shè)計(jì)航速航行，兩港間所需航行時(shí)間為520.8 h（21.7d），主機(jī)所耗燃油為1297.7 t。

若按15 kn的經(jīng)濟(jì)航速航行，兩港間所需航行時(shí)間為666.7 h（27.8d），主機(jī)所耗燃油為788.9 t。

很顯然，采用經(jīng)濟(jì)航速可以節(jié)省508.8 t燃油，但亦需為此多航行約146 h（6.1d）。

那么，最佳盈利航速又該如何選擇呢？這要看運(yùn)價(jià)水平與燃油價(jià)格和船舶固定成本。簡(jiǎn)單來(lái)講，可以計(jì)算出不同航速時(shí)的每天盈利效果。每天盈利最好時(shí)的航速，就是最佳盈利航速。

四、控制燃油消耗的注意事項(xiàng)

（1）通過(guò)合理調(diào)節(jié)航速來(lái)調(diào)整燃油消耗。

（2）在加裝燃油時(shí)要保證正確的品種、質(zhì)量和數(shù)量，燃油質(zhì)量或數(shù)量的偏差都會(huì)帶來(lái)直接的經(jīng)濟(jì)損失。

（3）為了保證燃油在船舶的正常使用和發(fā)揮出應(yīng)有的效率，在日常管理中需要注意以下幾方面事項(xiàng)：

★保證各項(xiàng)相關(guān)操作的安全，防止燃油的跑冒滴漏。

★合理控制好燃油從駁運(yùn)、沉淀、分離凈化到儲(chǔ)藏和加溫、過(guò)濾和使用的各個(gè)過(guò)程中的溫度、黏度，保證符合品質(zhì)要求的燃油進(jìn)入主機(jī)燃燒。

★對(duì)主機(jī)燃油輸送泵、高壓油泵、噴油嘴等燃油相關(guān)設(shè)備及部件進(jìn)行正確的維護(hù)保養(yǎng)，保證這些設(shè)備的良好工況。

★保持主機(jī)燃燒室的狀況和密封正常，適時(shí)檢查活塞環(huán)、活塞頭、缸套和進(jìn)排氣閥（口）的情況，為燃油的充分燃燒提供保證。

★保證包括空冷器、透平、空氣濾網(wǎng)和進(jìn)、排氣閥（口）在內(nèi)的進(jìn)、排氣道的暢通，提供充分燃燒所需的充足空氣，并保證排煙的暢通。

對(duì)于新型電噴類(lèi)主機(jī)來(lái)講，降速航行對(duì)機(jī)器工況的影響較小，而傳統(tǒng)機(jī)器則會(huì)產(chǎn)生較多問(wèn)題。主機(jī)長(zhǎng)期低速運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)對(duì)燃油系統(tǒng)、汽缸和缸頭內(nèi)部件以及渦輪增壓器造成負(fù)面影響，因此，在降速航行時(shí)，除了要關(guān)注上述注意事項(xiàng)外，還需要相關(guān)管理人員和船員予以重視并采取對(duì)應(yīng)措施:

★調(diào)節(jié)和控制好高壓油泵、油頭、燃油黏度和爆壓，在需要時(shí)調(diào)整燃燒提前角，保證燃燒及時(shí)、完全和平穩(wěn)。

★保持適當(dāng)（較高）的冷卻水溫度。

此外，就船舶燃油消耗的管理，良好副機(jī)工況的保證也很重要。因?yàn)榇巴ǔ＞哂?~3臺(tái)副機(jī)，設(shè)計(jì)為可以單獨(dú)使用，根據(jù)功率大小每臺(tái)每天耗油2~3 t。若沒(méi)有對(duì)這些副機(jī)進(jìn)行良好的維護(hù)保養(yǎng)，1臺(tái)副機(jī)不能滿足船舶航行和生產(chǎn)的需求，必須2臺(tái)或3臺(tái)副機(jī)同時(shí)使用，就會(huì)顯著增加副機(jī)的燃油消耗。因此，這方面的管理也要予以足夠重視。