節(jié)能控制技術(shù)在船舶動(dòng)力裝置中的實(shí)踐探索

許振波，張大勇，李敬偉

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節(jié)能控制技術(shù)在船舶動(dòng)力裝置中的實(shí)踐探索

許振波，張大勇，李敬偉

（中船黃埔文沖船舶有限公司，廣東 廣州 510000）

隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)不斷發(fā)展，越來(lái)越多的創(chuàng)新型技術(shù)開始被廣泛應(yīng)用到船舶動(dòng)力綜合裝置當(dāng)中。以往的船舶在航行過程中會(huì)消耗大量能源，很多能源綜合使用效率非常低，在一定程度上還會(huì)消耗大量資金，在這種情況下一種創(chuàng)新型節(jié)能控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生?；诖?，將節(jié)能控制技術(shù)在船舶動(dòng)力裝置中的應(yīng)用實(shí)踐這個(gè)角度作為出發(fā)點(diǎn)對(duì)其展開深入探討與論述。

船舶動(dòng)力裝置；節(jié)能控制；混合動(dòng)力；節(jié)能減排

船舶是運(yùn)輸貨物的重要工具，然而船舶在運(yùn)輸過程中肯定會(huì)消耗大量能源。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)該重視能源的使用價(jià)值。從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度分析，節(jié)能控制技術(shù)在一定程度上會(huì)對(duì)環(huán)境、社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生重要作用。因此，相關(guān)工作管理人員應(yīng)該投入更多時(shí)間和精力加強(qiáng)對(duì)船舶節(jié)能控制技術(shù)的研究，進(jìn)而提升船舶運(yùn)行效率和促進(jìn)社會(huì)的快速發(fā)展。

1 船舶節(jié)能減排的意義

船舶是運(yùn)輸大量貨物的重要工具。通常情況下，船舶在運(yùn)輸貨物的過程當(dāng)中常常會(huì)消耗大量能源，大量廢棄物的排放會(huì)給環(huán)境帶來(lái)很大影響。顯然以往的船舶運(yùn)輸發(fā)展模式已經(jīng)不適合新時(shí)代發(fā)展的要求，需要相關(guān)工作人員以一種與時(shí)俱進(jìn)的心態(tài)來(lái)創(chuàng)造更多創(chuàng)新型、高效的節(jié)能減排技術(shù)[1]。在對(duì)船舶節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用的過程當(dāng)中，相關(guān)工作人員一定要綜合其他各方面因素去考慮和分析，充分運(yùn)用科學(xué)、合理的方法來(lái)對(duì)船舶進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在對(duì)船舶整體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，要從船舶實(shí)際狀況出發(fā)，最大程度減小船舶阻力。除此之外，還應(yīng)選用耗油量比較小的主機(jī)，使船舶整體處于一種協(xié)調(diào)狀態(tài)。用耗油量比較小的主機(jī)在一定程度上能提升船舶的整體推進(jìn)效率，進(jìn)而減少各種運(yùn)營(yíng)費(fèi)用的支出。對(duì)此，相關(guān)工作人員應(yīng)該綜合各方面因素去考慮和分析，積極投入更多時(shí)間和精力對(duì)船舶節(jié)能減排技術(shù)進(jìn)行深入研究。近些年，隨著船舶相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展，船舶燃料費(fèi)用整體處于一種上升的趨勢(shì)，這說(shuō)明大量的船舶肯定會(huì)消耗很多能源，并且還會(huì)對(duì)空氣環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重影響。綜合各方面因素考慮，加強(qiáng)船舶節(jié)能減排的研究顯得非常有意義。

2 船舶動(dòng)力裝置分析

船舶動(dòng)力裝置是保證船舶正常運(yùn)行的重要?jiǎng)恿υO(shè)備之一，它在船舶的運(yùn)行過程當(dāng)中起著至關(guān)重要的作用。通常情況下，船舶動(dòng)力裝置一般包括主動(dòng)力綜合裝置、輔助綜合動(dòng)力裝置和其他設(shè)備。主動(dòng)力綜合裝置的主要作用是為船舶的正常行駛提供推動(dòng)力，進(jìn)而保證船舶能夠以正常速度進(jìn)行巡航，是整個(gè)船舶的核心部分。準(zhǔn)確地講，船舶內(nèi)部主動(dòng)力綜合裝置主要包括主機(jī)、傳動(dòng)設(shè)備、軸系和動(dòng)力推進(jìn)器等[2]。當(dāng)主機(jī)啟動(dòng)之后其他驅(qū)動(dòng)設(shè)備與軸系也會(huì)發(fā)生很大變化，使得推進(jìn)器工作能夠正常運(yùn)行，尤其對(duì)螺旋槳的作用更加明顯，在某種程度上能夠有效控制船舶的前進(jìn)或者后退。通常情況下，主機(jī)種類有很多，不過比較常用的有柴油機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)。當(dāng)下船舶運(yùn)輸主要以柴油機(jī)為主，使用柴油機(jī)能夠減少船舶整體運(yùn)行資金成本。輔助動(dòng)力裝置能夠?yàn)榇暗恼：叫袔?lái)源源不斷的能量[3]，包括為船舶提供更多電力、照明和其他動(dòng)力綜合裝置。發(fā)電機(jī)組是船舶中的重要輔助動(dòng)力綜合裝置。在很多柴油機(jī)船舶上，通常情況會(huì)有三四臺(tái)發(fā)電機(jī)組，大部分都是由中速和高速柴油機(jī)綜合驅(qū)動(dòng)的。容量通常情況下會(huì)依據(jù)電動(dòng)機(jī)械設(shè)備數(shù)量確定，大多數(shù)情況下會(huì)選擇使用450 V三相交流電，頻率是55 Hz與65 Hz這兩種。聯(lián)合船舶動(dòng)力裝置機(jī)械設(shè)備如圖1所示。

3 節(jié)能控制技術(shù)在船舶動(dòng)力裝置中的實(shí)踐分析

3.1 EGR廢氣再循環(huán)技術(shù)

柴油機(jī)是為船舶正常行駛提供動(dòng)力的機(jī)械設(shè)備。通常情況下，使用船舶柴油機(jī)在日常工作當(dāng)中常常會(huì)有很多氮氧化合物產(chǎn)生。針對(duì)這種情況，一般可以通過廢氣重復(fù)循環(huán)來(lái)降低整個(gè)氮氧化合物的排放。一般情況下，廢氣再循環(huán)一般是指通過把新鮮空氣和廢氣進(jìn)行充分融合后再燃燒。通常情況下，相關(guān)工作人員可以使用廢氣中的大量惰性氣體使整個(gè)燃燒溫度下降，能夠起到降低氮氧化合物含量的作用。另外，廢氣在進(jìn)入氣缸之后會(huì)通過柴油機(jī)中的進(jìn)氣系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行循環(huán)，廢氣再循環(huán)系統(tǒng)可以被劃分為內(nèi)部廢氣再循環(huán)系統(tǒng)與外部廢氣再循環(huán)系統(tǒng)。一般情況下，內(nèi)部廢氣再循環(huán)系統(tǒng)在一定程度上能夠有效避免廢氣腐蝕整個(gè)管道，提升整個(gè)系統(tǒng)的耐久性。外部再循環(huán)系統(tǒng)通過電控系統(tǒng)來(lái)精確控制整個(gè)EGR，能夠起到優(yōu)化柴油機(jī)性能的作用[4]。相關(guān)工作人員可以在外部系統(tǒng)當(dāng)中加裝廢氣綜合循環(huán)冷卻器，有效降低燃燒溫度，由此可以說(shuō)明，外部廢氣在循環(huán)系統(tǒng)能夠達(dá)到節(jié)能減排的目的。

圖1 聯(lián)合船舶動(dòng)力裝置機(jī)械設(shè)備圖

3.2 柴油機(jī)VIT綜合裝置

VIT綜合裝置設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)新型、高效的方式。為了有效滿足主機(jī)部分低負(fù)荷時(shí)燃燒爆炸壓力帶來(lái)的影響，達(dá)到提升熱效率的目的，VIT綜合裝置能夠在已經(jīng)設(shè)定的初始噴油定時(shí)的基礎(chǔ)上，依據(jù)柴油機(jī)負(fù)荷變化來(lái)自動(dòng)調(diào)整柴油機(jī)高壓油泵，當(dāng)負(fù)荷處于一種非常低的范圍時(shí)應(yīng)提前對(duì)噴油進(jìn)行定時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)提升燃燒室中的燃燒壓力。當(dāng)負(fù)荷達(dá)到額定負(fù)荷中的75%～95%時(shí)，會(huì)逐步延遲噴油定時(shí)，使燃燒室內(nèi)中的燃燒壓力在合理的爆炸壓力范圍內(nèi)，與此同時(shí)還能夠有效防止柴油機(jī)負(fù)荷超過材料允許的范圍，其主要目的是提升熱高效率，某種程度上還能夠保證柴油機(jī)正常工作。

3.3 節(jié)能型燃油預(yù)熱系統(tǒng)

營(yíng)運(yùn)船舶重油駁運(yùn)加熱方式主要是在船舶重油儲(chǔ)存內(nèi)部加熱盤管，通過使用蒸汽的方式來(lái)加熱重油進(jìn)而實(shí)現(xiàn)駁運(yùn)。這種燃油加熱方式的特點(diǎn)是：①能量綜合使用效率低，尤其是船體和海水之間熱交換帶走了很多熱量。②加熱盤管是一項(xiàng)紛繁復(fù)雜的綜合性工作，蒸汽會(huì)對(duì)加熱盤管造成很大腐蝕，嚴(yán)重時(shí)還有可能會(huì)造成蒸汽泄漏，進(jìn)而影響船舶的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。節(jié)能預(yù)熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是一種創(chuàng)新型、高效的節(jié)能減排技術(shù)，通過降低駁運(yùn)重油而浪費(fèi)大量熱量，從而把節(jié)能減排技術(shù)作用發(fā)揮到最大，并減少整個(gè)燃油艙加熱中和其他外界熱交換帶來(lái)的損失。除此之外，預(yù)熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)還可以通過使用沉淀柜中的熱油來(lái)加熱燃油艙中的燃油，有效降低加熱盤管的整體安裝費(fèi)用。通過使用這種方式可以保證柴油機(jī)船舶設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)一步促進(jìn)船舶行業(yè)的長(zhǎng)久、穩(wěn)定發(fā)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

節(jié)能減排是一種創(chuàng)新型、高效的技術(shù)，節(jié)能減排的主要功能是提升能源的綜合使用效率，降低資金成本。另外，還可以通過減少空氣中有害物質(zhì)的排放來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境的目的。近些年，政府相關(guān)部門已經(jīng)在船舶節(jié)能減排方面投入了很多資金，相關(guān)工作人員應(yīng)對(duì)新技術(shù)進(jìn)行持續(xù)不斷的創(chuàng)新，使船舶行業(yè)能夠長(zhǎng)久、穩(wěn)定地向前發(fā)展。

［1］朱世偉，任燕落.船舶動(dòng)力裝置的節(jié)能控制技術(shù)研究［J］.艦船科學(xué)技術(shù)，2017（20）：76-78.

［2］游叔平.淺談船舶動(dòng)力裝置節(jié)能減排技術(shù)［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（23）：42-43.

［3］古彪彬.淺談船舶動(dòng)力裝置節(jié)能減排技術(shù)［J］.科研，2017（2）：00127.

［4］胡賢民，溫小飛.大型船舶動(dòng)力裝置故障的診斷研究［J］.艦船科學(xué)技術(shù)，2018（2）：79-82.

U664.1

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.22.132

2095－6835（2018）22－0132－02

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕