朱永祺 陸衛(wèi)華(上海遠(yuǎn)洋運(yùn)輸有限公司 上?!?00090)
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談船舶等功率航行與能效
朱永祺陸衛(wèi)華
(上海遠(yuǎn)洋運(yùn)輸有限公司 上海200090)
摘 要:海上航行特別是長(zhǎng)途航行,氣象海況變化多變,遇到不利的風(fēng)浪、洋流是在所難免的,運(yùn)行“等功率航行”模式,限定油門(mén),較之“等轉(zhuǎn)速”模式可以避免油耗無(wú)謂的增加,是一種降低油耗,提高能效的有效手段。文章介紹了中遠(yuǎn)廈門(mén)輪進(jìn)行“等功率航行”的實(shí)踐過(guò)程。
關(guān)鍵詞:船舶 等功率 節(jié)油 能效
隨著全球集裝箱船隊(duì)規(guī)模日益擴(kuò)大,運(yùn)力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。要想在市場(chǎng)中保持較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力,船隊(duì)不僅要有良好的安全管理能力,而且還要有效地控制成本的能力。燃油支出作為集裝箱船隊(duì)運(yùn)營(yíng)中最大的成本支出,在降低營(yíng)運(yùn)成本中舉足輕重。如何降低燃油消耗,提高能效控制及管理水平,節(jié)約成本支出,顯得尤為重要。近年來(lái)航運(yùn)界積極探索節(jié)油新方法,如主機(jī)降速運(yùn)行,增壓器封堵,噴嘴環(huán)改造,VIT的適應(yīng)調(diào)節(jié)等。而“等功率航行”就是其中之一,也越來(lái)越為業(yè)界所重視。
所謂“等功率航行”,根據(jù)船方的航線任務(wù)要求(諸如班期、港序等),以及船舶主機(jī)性能參數(shù)、船舶裝載資料,結(jié)合氣導(dǎo)公司的氣象服務(wù),利用其所掌握的大量的氣象信息資源和專(zhuān)業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)的系統(tǒng)分析,提供給船方比較全面的中期氣象分析報(bào)告,并據(jù)此推薦一個(gè)相對(duì)恒定的主機(jī)功率指令,該主機(jī)功率對(duì)應(yīng)的船速符合船舶的航次班期要求。在完成航次任務(wù)中主機(jī)功率相對(duì)恒定的主機(jī)運(yùn)行模式,即等功率航行。
相對(duì)于傳統(tǒng)的主機(jī)等轉(zhuǎn)速航行模式,等功率航行更符合船舶的通常做法,即遇到頂風(fēng)、頂流的不利氣象海況時(shí),應(yīng)主動(dòng)減速,在順風(fēng)、順流的有利情況下,應(yīng)適當(dāng)加速。通過(guò)與輪機(jī)長(zhǎng)的交流了解到,在海況比較好的情況下,等功率(等油門(mén))模式與等轉(zhuǎn)速模式因兩者轉(zhuǎn)速波動(dòng)都很小,主機(jī)在兩種模式下的轉(zhuǎn)速接近,油耗差別不大。在實(shí)際操作中,等油門(mén)模式是在限定主機(jī)油門(mén)的情況下,駕駛臺(tái)主機(jī)設(shè)定轉(zhuǎn)速高于機(jī)艙限定油門(mén)時(shí)的主機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn),此時(shí)主機(jī)在限定油門(mén)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行,而不是在設(shè)定轉(zhuǎn)速時(shí)在調(diào)速器轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)下運(yùn)轉(zhuǎn),這種情況下主機(jī)調(diào)速器功能不起作用,也就是說(shuō)主機(jī)在部分負(fù)荷速度特性下工作。而定轉(zhuǎn)速模式是主機(jī)在設(shè)定轉(zhuǎn)速下,在調(diào)速器的調(diào)速功能的調(diào)節(jié)下,保持相對(duì)恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。
在海況稍差的情況下,使用等油門(mén)模式時(shí),當(dāng)外界負(fù)荷(阻力)增大時(shí),主機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)自動(dòng)降低,外界負(fù)荷(阻力)減小時(shí),主機(jī)轉(zhuǎn)速則自動(dòng)升高。主機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)比等轉(zhuǎn)速模式要大。而在等轉(zhuǎn)速模式下,外界負(fù)荷(阻力)增大時(shí),在主機(jī)調(diào)速器的作用下主機(jī)油門(mén)增加,使主機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速,外界負(fù)荷(阻力)減小時(shí),主機(jī)油門(mén)減小,也使主機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速也有波動(dòng),但一般波動(dòng)較?。ㄒ蕾?lài)主機(jī)調(diào)速器調(diào)速性能)。此時(shí)兩種模式下的節(jié)油效果,因等油門(mén)模式符合海況較差時(shí),主機(jī)降低轉(zhuǎn)速,海況較好時(shí)主機(jī)增加轉(zhuǎn)速比較節(jié)油的操船模式,由此不難看出,等油門(mén)航行模式,是符合在氣象海況較差的情況使用的主機(jī)運(yùn)行模式。
為檢驗(yàn)“等功率航行”在實(shí)踐中的可行性,在中遠(yuǎn)集運(yùn)MOC的安排下,我們“中遠(yuǎn)廈門(mén)”輪有幸承擔(dān)了這次試驗(yàn)任務(wù)。
“中遠(yuǎn)廈門(mén)”輪為全集裝箱船,2004年9月建造于日本幸陽(yáng)船廠,2005年2月投入營(yíng)運(yùn)。船長(zhǎng)278.94米,船寬40米,型深24米,船舶輕噸24 041噸,最大載重噸67 209噸,最大吃水14.02米,最大載箱量5816TEU;主機(jī)型號(hào)MAN B&W,10K98MC,最大功率94RPM/57 200kW,船速27.1節(jié),額定功率89RPM/48 620kW(85%),船速25.6節(jié),目前最大轉(zhuǎn)速為78RPM,船速21.2節(jié)。
“中遠(yuǎn)廈門(mén)”輪2015年8月初接中遠(yuǎn)集運(yùn)全球操作中心MOC指令,104E/W航次進(jìn)行“等功率航行”試驗(yàn)。
2015年8月4日21:25,離上海洋山港,駛往魯伯特王子港。因本航次輪機(jī)部更換了大部分技術(shù)骨干(輪機(jī)長(zhǎng)、大管輪、二管輪和電機(jī)員換班),對(duì)設(shè)備的工況、技術(shù)性能需要有一段熟悉的過(guò)程,為此,8月5、6日輪機(jī)部同志抓緊時(shí)間,查閱主機(jī)操縱和自動(dòng)化控制方面的技術(shù)資料;8日9:00-12:00進(jìn)行等功率(油門(mén))試運(yùn)行,13:00-17:00進(jìn)行等轉(zhuǎn)速航行,并采集了兩種模式的航行數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì),因試驗(yàn)時(shí)間很短,效果并不明顯;8日22:00始,進(jìn)行等功率(油門(mén))航行,并保持至15日22:00時(shí)止,16日4:00抵王子港引航站。西行航次,8月20日23:15離溫哥華引航站,22日11:50駛離低硫區(qū),12:00繼續(xù)等功率(油門(mén))航行,直至9月6 日22:00時(shí)止,7日04:00抵寧波引航站。
根據(jù)104E/W航次與102E/W航次的掛靠港口相似,102E/W航次多靠西雅圖,我們用該兩個(gè)航次油耗報(bào)告中相應(yīng)航段的油耗進(jìn)行比對(duì),見(jiàn)下表一、表二:
表2-1 (102E與104E)
東行104航次較102航次的平均吃水和排水量明顯要大,但油耗增加不大,說(shuō)明等功率(油門(mén))航行是有效果的。
表2-2 (102W與104W)
西行104航次較102航次的平均吃水和排水量同樣明顯要大,但油耗反而減少,說(shuō)明等功率(油門(mén))航行同樣是有效果的。
為此,我們采集了兩個(gè)航次的航行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析(見(jiàn)表三、表四、表五、表六),發(fā)現(xiàn)等功率(等油門(mén))航行在氣象海況較差的情況下,節(jié)油效果比較明顯;東行航次,104航次和102航次氣象海況條件相似,耗油量接近;西行航次,104航次較102航次的氣象海況要差,耗油量下降明顯,說(shuō)明等功率(等油門(mén))航行還是有一定效果的。
表3-1 (104E航次)
表3-2?。?02E航次)
表3-3 (104W航次)
表3-4?。?02W航次)
我輪104E/W航次在氣導(dǎo)公司的推薦指導(dǎo)下進(jìn)行試驗(yàn),氣導(dǎo)公司依靠其自身的優(yōu)勢(shì),根據(jù)大量氣象資料分析,得出比較全面的中期氣象分析報(bào)告,按船方提供的主機(jī)性能數(shù)據(jù)和航次任務(wù),給船方推薦符合航次任務(wù)的主機(jī)功率指令。但在實(shí)踐操作中,應(yīng)充分考慮船舶機(jī)器的實(shí)際情況,我輪主機(jī)最大功率94RPM/57 200kW,額定功率89RPM/48 620kW(85%),實(shí)行能效管理后,為適應(yīng)降速后主機(jī)工況,達(dá)到節(jié)油降成本的目的,主機(jī)封堵了一臺(tái)增壓器,目前最大轉(zhuǎn)速為78RPM,主機(jī)轉(zhuǎn)速在54RPM以下時(shí),主機(jī)輔助鼓風(fēng)機(jī)始終運(yùn)行工作,63RPM以上時(shí),鼓風(fēng)機(jī)隨主機(jī)工況自動(dòng)停止運(yùn)行,在55~62RPM時(shí),鼓風(fēng)機(jī)會(huì)隨主機(jī)工況頻繁自動(dòng)啟動(dòng)/停止,而在58RPM時(shí),鼓風(fēng)機(jī)負(fù)荷達(dá)到最大,需避免長(zhǎng)時(shí)間以此轉(zhuǎn)速航行;因此根據(jù)AWT氣導(dǎo)公司提供的推薦指令,要求我輪?wèn)|行保持58RPM/ MCR24%航行,是對(duì)主機(jī)不利的;因此,我輪采用了分段進(jìn)行的方法,先保持63RPM(約MCR32%)轉(zhuǎn)速航行(即鼓風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后的最低轉(zhuǎn)速),途中再根據(jù)氣象海況、剩余航程、抵港時(shí)間調(diào)整航速,改為54RPM(約MCR19%)轉(zhuǎn)速航行;西行航次,根據(jù)AWT氣導(dǎo)公司提供的推薦指令,設(shè)定功率MCR14%,主機(jī)轉(zhuǎn)速48RPM對(duì)應(yīng)的油門(mén)34%,但主機(jī)如果長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行,主機(jī)增壓器容易臟堵,影響主機(jī)工況,為保持主機(jī)良好的技術(shù)工況,一般每隔三天左右,主機(jī)需進(jìn)行1小時(shí)左右的加車(chē)至72RPM運(yùn)行,使主機(jī)透平轉(zhuǎn)速達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速,進(jìn)行主機(jī)透平?jīng)_洗工作,與等功率航行存在一定沖突;如何克服這些不利因素,需要我們?cè)诮窈蟮膶?shí)踐中不斷地摸索。
通過(guò)此次等功率(等油門(mén))航行試驗(yàn),我們體會(huì)到,海上航行特別是長(zhǎng)途航行,氣象海況變化多變,遇到不利的風(fēng)浪、洋流是在所難免的;等功率(等油門(mén))航行模式,因油門(mén)限定,較之等轉(zhuǎn)速模式可以避免油耗無(wú)謂的增加,是一種降低油耗、提高能效的有效手段。
需要注意和避免的是,在惡劣海況下,由于等功率(等油門(mén))模式下轉(zhuǎn)速波動(dòng)范圍大,當(dāng)油門(mén)設(shè)定在較高時(shí),如果船舶前后顛簸劇烈,飛車(chē)風(fēng)險(xiǎn)大大增加。而在等轉(zhuǎn)速模式下,由于調(diào)速器的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用,飛車(chē)風(fēng)險(xiǎn)要小一些。當(dāng)然,在惡劣海況下,即使在等轉(zhuǎn)速模式下,主機(jī)也需要適當(dāng)降速運(yùn)行防止飛車(chē)。因此,在遭遇惡劣氣象海況時(shí),使用等轉(zhuǎn)速模式更安全。
同時(shí)我們注意到,等功率(等油門(mén))模式與等轉(zhuǎn)速模式對(duì)現(xiàn)有的駕控是有一定影響的。通常在等轉(zhuǎn)速模式下,值班駕駛員為航行安全采取的避碰行動(dòng)中,可以對(duì)主機(jī)進(jìn)行小幅的機(jī)動(dòng)操縱(提速和減速);但在等功率(等油門(mén))模式下,此時(shí)的主機(jī)在限定油門(mén)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速部分負(fù)荷運(yùn)行,只能小幅減速,如果需要提速,就需要值班輪機(jī)員的配合,提高油門(mén)限定,這就不利于在沿岸、漁船密集區(qū)、狹水道等海域的航行安全。因此,我們認(rèn)為等功率(等油門(mén))模式更適合在氣象海況復(fù)雜情況的跨洋航行。
參考文獻(xiàn)
[1] 楊全才.船舶柴油機(jī)[M].大連海事大學(xué)出版社,2002.