船舶主机降低油耗方案浅析

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货运船舶能耗降低的技术研究与应用

货运船舶能耗降低的技术研究与应用

货运船舶能耗降低的技术研究与应用一、引言随着世界各国经济的发展,国际贸易和货运业日益繁荣,环保与低碳节能已成为全球性的问题。

货运船舶是全球运输体系中的重要一环,也是能源消耗最为巨大的行业之一。

因此,货运船舶能耗降低技术的研究和应用已经成为了行业发展的必经之路。

本文从船舶构造、动力管理、能量利用等方面进行探讨,以期能够全面了解货运船舶能耗降低的技术研究与应用。

二、船舶构造方面的技术研究1.轻量化材料的采用货运船舶的吨位越大,能源消耗越高。

利用轻量化材料降低船舶重量,是一种降低货运船舶消耗能耗的方法。

如采用复合材料代替传统的金属材料,可以降低船舶的干重和重心,进而减少燃料消耗。

同时,采用新型轻量化材料还可以提高船舶运行速度和载货量,进一步提高经济效益。

2.阻力减小技术阻力是造成船舶能耗的主要因素之一,因此降低阻力是一种有效的能耗降低方法。

现代货运船舶采用了大量的阻力减小技术,如采用球形船体、减少水线面积等措施降低湿面积,减少风阻、采用侧推器、发挥良好的舵轮效果等措施降低船体摩擦阻力等。

三、动力管理方面的技术研究1.动力系统成套化现代货运船舶具有高度自动化和集成化,使得动力系统能够被有效地控制和管理。

动力系统成套化技术的采用可以降低船舶控制系统的复杂度,提高动力系统的效率和可靠性,进而降低能耗和运营成本。

2.发动机效率提高货运船舶的发动机通常运转在全速运转或者经济航速运转状态。

采用调速器或者失速制动器,通过对发动机转速进行控制,可以实现发动机能效的提高,进而降低船舶能耗。

此外,在船舶的平稳航行时,通过减小发动机过剩动力、优化螺旋桨与柴油机的匹配等方法,还可以提高发动机能效。

四、能量利用方面的技术研究1.能量回收货运船舶能量回收技术的应用可以将废弃的热能、机械能和化学能等能量转换为船舶的动力,大大提高能源的利用效率。

例如采用回收主机废热的蒸汽发生器增加发电机输出,采用可调电动负载搭载弹簧减震器回收机械能等。

船舶燃油消耗控制的研究与实现

船舶燃油消耗控制的研究与实现

船舶燃油消耗控制的研究与实现随着经济的不断发展,全球贸易也得到了快速增长。

而船舶作为主要的货物运输方式,长期以来对环境的污染影响越来越明显。

其中,燃油排放是船舶环境影响的主要来源之一。

因此,如何控制船舶燃油的消耗,减少对环境的污染,一直是船舶行业面临的重要问题之一。

船舶的燃油消耗控制是一个复杂的问题,需要从多个方面入手。

以下是一些可行的方案和方法:1. 船舶节能技术提高船舶的节能水平是最基本的措施。

通过改进机舱布局设计、船舶外形优化设计、液力性能改善及航行管理等方面的措施,可以有效地减少船舶燃油的消耗。

同时,还可以采用更加先进的动力系统和燃油喷射控制系统,进一步提高船舶的燃油效率。

2. 船舶航行计划优化对于大型船舶而言,船舶的航行计划应当尽可能地科学合理。

通过对载重、航速、航线、停靠港口等因素进行综合考虑,可以大大减少燃油的消耗。

同时,将通信技术与地理信息技术相结合,利用分析模型对航线做出较为准确的预测,可以更好地控制能源的消耗。

3. 船舶航行过程辅助管理系统现代船舶航行过程辅助管理系统几乎是无所不能的。

这些系统可以实时监控船舶的运行状态、燃油消耗情况、气象情况等;同时,通过智能算法,还可以提供给船员更加准确的航线建议,从而达到较优的航行效果。

这些系统广泛应用于金融型备用船、悬挂和持续运行中的船、海上风力发电支持船、海上风力发电设备的安装及维护船,都可以支持更加高效燃油管理和减少对环境的影响。

4. 运营管理优化船舶运营管理具有很高的复杂性。

特别是对于成整运输而言,如何更好地运用集装箱、压载水、气候等方面的因素,进行运营管理,减少燃油的消耗,是非常困难的。

因此,运营管理系统具有很高的价值,可以减少不必要的燃油消耗和相关的碳排放量。

总体来看,船舶燃油消耗控制的研究与实现是一个多方面的问题,需要从船舶设计、航行计划、航行过程管理等多个方面进行综合考虑。

对于船舶行业而言,提高船舶的燃油消耗效率,减少对环境的影响是非常重要的。

船舶柴油机节能减排技术分析

船舶柴油机节能减排技术分析

船舶柴油机节能减排技术分析船舶柴油机作为船舶最核心的动力设备,对于船舶的运营效率以及环境保护影响非常大。

随着国际社会对环保问题的关注,船舶柴油机的节能减排技术也成为了目前船舶领域研发和推广的重点方向。

本文将从以下几方面对船舶柴油机节能减排技术进行分析。

1. 燃油的节能减排技术目前船舶柴油机的主要燃料是含硫石油燃油,其燃烧会产生大量氧化物、硫化物、颗粒物等污染物,严重影响了环境与人类健康。

燃油的节能减排技术主要有两个方向:一是降低燃油的消耗量;二是燃烧过程中减少或消除污染物的排放。

降低燃油消耗量的技术主要有以下几种:1.1 优化燃油供应系统通过进一步提高燃油压力和调整喷油嘴的喷油量等,来减少燃油在燃烧室内未燃尽的现象。

同时,通过应用先进的燃油控制系统可以使柴油机始终处于最佳工作状态,提高燃油的利用率。

1.2 增强燃油的燃烧效率通过提高燃油的燃烧效率来降低燃油的消耗量。

比如采用超高压注入系统,可以提高燃油的雾化效果,使油滴更细小、更均匀,从而实现更完整的燃烧,降低油耗及减少氮氧化物的排放。

1.3 应用低硫燃油低硫燃油是一种可以减少船舶柴油机排放的污染物的有效技术,一般将硫含量控制在0.5%以下,即可有效降低硫氧化物的排放,达到环保要求。

1.4 应用排放控制技术船舶柴油机采用先进的排放控制技术,如气流优化技术、排放后处理技术等还可以有效降低氧化物、颗粒物的排放量。

2. 增加动力效率的技术船舶柴油机的额定功率的提高和功率密度的提高是提高动力效率、降低航行阻力的两个重要方面。

2.1 提高额定功率提高柴油机额定功率可以增加船舶的航速,缩短航程,减少燃油消耗。

如采用多燃料供应系统,可以使柴油机正常使用天然气燃料,在保证动力需求的情况下降低柴油机油耗。

提高功率密度可以减轻船舶装备重量,增加载货量及提高航速等。

提高功率密度可以采用机型优化、材质升级、结构优化等措施。

3. 增加外部船舶附件的效率柴油机的配套附件(如螺旋桨、电力系统、压缩机、制冷设备等)对船舶的能源消耗和环境影响也非常大。

浅析现有船舶柴油机的节能措施

浅析现有船舶柴油机的节能措施

浅析现有船舶柴油机的节能措施摘要:本文从管理的角度出发,提出了对现有船舶增效节能的主要途径。

轮机管理人员不仅要保证柴油机安全可靠地运行,还应加强维护保养,并合理使用,努力维持其处于良好的工作状态,以提高经济性,降低营运成本。

关键词:节能;船舶柴油机;减速;燃烧;余热1降低主机转速由于燃油成本占运输成本的比例由13%增长到45%,甚至超过60%。

多数船舶公司出于对航运市场和船舶营运成本的考虑,多采用主机降速运行的节能措施,即所谓的经济航速。

在不影响船期的情况下,若主机选用90%的额定转速,则其功率降为额定功率的70%左右,此时航速下降约10%,而主机消耗油量下降约30%[1]。

实践证明,主机减速航行是降低船舶营运成本的一项行之有效的措施,但是柴油机长期处于低负荷运行会使燃烧状态恶化,因此应注意燃烧室周围的脏污、磨损的加剧及发生振动等问题。

2确保柴油机的燃烧良好燃油燃烧的好坏,对柴油机的动力性、经济性和可靠性影响很大。

燃烧过程的完善与否主要取决于燃油的品质、正确的喷油定时、良好的油头雾化工况和足够的新鲜空气量。

2.1最大过量空气系数。

柴油机燃烧过量空气系数(α值)与扫气压力、压缩压力和爆发压力成正比,与排气温度和机器热负荷成反比。

提高过量空气系数即提高扫气空气总质量,可提高压缩压力并使燃油燃烧完全从而提高爆发压力,改善柴油机工作状态,降低机器热负荷,降低排气温度,最终提高总体热效率[2][3]。

应定期清洁增压器压气机进气滤器。

经验表明,常温下空冷器清洁剂的清洗效果较差,若将清洗液加温至50~60℃,清洗效率将大大增加。

空冷器上有“U”型压差计,航行中应注意其进出口压差,并与试航报告中的数值相比较,以掌握其脏污程度,决定是否冲洗。

当压差超过2kPa时,表明空冷器已严重脏污,需解体清洁。

此外在管理中对于二冲程机要注意及时清洁进、排气口(阀)和排气通道,四冲程机则还要保证正确的气阀定时,若气口被堵或气阀定时不当都会使扫气效果变差。

船舶速度优化与燃油消耗降低策略

船舶速度优化与燃油消耗降低策略

船舶速度优化与燃油消耗降低策略船舶作为一种重要的交通工具,承载着大量的货物和人员,对于航运行业来说,燃油消耗是一个重要的成本。

因此,船舶速度优化和燃油消耗降低成为了航运业界关注的焦点。

本文将探讨船舶速度优化与燃油消耗降低的策略。

首先,船舶速度优化是指通过合理的航线规划和速度控制,使船舶在航行过程中能够以最佳速度行驶,从而达到节约燃油的目的。

船舶航行的速度与燃油消耗之间存在着一定的关系,过高或过低的速度都会导致燃油的浪费。

因此,船舶公司需要根据船舶的特性和货物的性质,合理选择航行速度,以最大限度地降低燃油消耗。

其次,船舶航线规划也是降低燃油消耗的重要策略。

合理的航线规划可以避开恶劣天气和海况,减少船舶的阻力,从而降低燃油消耗。

同时,船舶公司还可以利用航线规划来选择航行距离最短的路径,减少航行时间,进一步降低燃油消耗。

航线规划需要综合考虑多种因素,如天气、海况、航行距离等,以达到最佳的燃油消耗效果。

另外,船舶的船型设计和船体光滑度也对燃油消耗有着重要影响。

船舶的船型设计应该尽量减少阻力,降低船舶在航行中所受到的水阻力和空气阻力。

同时,船体的光滑度也会影响船舶的阻力,船舶公司可以通过定期清洗船体和涂抹特殊的防污涂层来保持船体的光滑度,从而减少燃油消耗。

此外,船舶的动力系统也是降低燃油消耗的关键。

船舶公司可以通过使用先进的船舶动力系统,如涡轮增压发动机和可调节螺旋桨等,提高动力效率,降低燃油消耗。

此外,船舶公司还可以采用节能型设备,如节能灯具、节能空调等,进一步减少船舶的能耗。

最后,船舶公司还可以通过培训船员和加强船舶维护来降低燃油消耗。

船员的操作水平和技术能力对燃油消耗有着重要影响,船舶公司可以通过组织培训和提供技术支持,提高船员的技术水平,从而降低燃油消耗。

此外,定期的船舶维护和检修也可以保持船舶的良好状态,减少能耗和燃油消耗。

综上所述,船舶速度优化与燃油消耗降低是航运业界关注的重要问题。

通过合理的航线规划、船舶船型设计、船体光滑度的维护、先进的动力系统的使用、船员培训和船舶维护等措施,船舶公司可以有效地降低燃油消耗,节约成本。

船舶燃油节能与排放减少策略

船舶燃油节能与排放减少策略

船舶燃油节能与排放减少策略航运业是全球贸易的重要基石,然而,航运业也是温室气体排放的重要来源之一。

为了减少船舶燃料消耗和减少排放,行业采取了多种创新的燃油节能和排放减少策略。

本文将探讨这些策略,以期推动船舶行业的可持续发展。

1. 润滑技术的创新润滑技术在船舶燃油节能和排放减少中起着重要作用。

船舶使用优质的润滑油可以减少摩擦和机械损失,从而提高燃油效率。

通过研发和使用低摩擦系数的润滑材料,可以降低船舶的能耗和碳排放。

2. 节能型船舶设计船舶设计是减少能耗和排放的重要因素。

通过采用先进的船舶设计,如减阻设计、流线型船体和轻质材料,可以减少船舶的阻力和负荷,从而提高船舶的燃油效率。

此外,还可以利用新技术,如风帆、太阳能和氢能等,减少对传统燃料的依赖。

3. 航速管理合理的航速管理是降低船舶燃料消耗和排放的重要策略。

通过优化航速和航线,可以减少船舶的能耗和碳排放。

船舶行业可以采用先进的数据分析和预测技术,根据实时的天气、海洋条件和货物需求,制定最优的航速计划,实现航行过程中的能耗最小化。

4. 清洁燃料的使用清洁燃料的使用是减少船舶排放的有效策略之一。

传统的重油燃料中含有较高的硫含量和杂质,燃烧后会产生大量的二氧化硫和颗粒物。

与此相比,液化天然气(LNG)和其他清洁能源具有更低的碳排放和零硫排放。

船舶行业可以加大对液化天然气的使用,并探索其他可再生能源的应用,以减少对传统重油的依赖。

5. 污水和废物管理合理的船舶污水和废物管理也是减少环境污染的重要措施。

船舶行业应该加强船舶污水和废物处理设施的建设和使用,确保污水和废物的安全处理和处置。

此外,行业还可以通过推广船舶回收和再利用技术,减少对资源的浪费和环境的破坏。

总结:船舶燃油节能和排放减少是船舶行业可持续发展的重要方向。

通过润滑技术的创新、节能型船舶设计、合理的航速管理、清洁燃料的使用和污水废物管理,可以实现船舶能耗和碳排放的显著减少。

航运业应积极采取这些策略,促进行业的可持续发展,为保护环境作出贡献。

关于船舶柴油机节油措施的分析

关于船舶柴油机节油措施的分析

关于船舶柴油机节油措施的分析摘要:随着柴油机使用的不断增多,节省柴油技术是广大用户最关注的事宜,本文作者结合实际工作经验,对船舶柴油机节油措施进行了分析探讨。

关键词:船舶;柴油机;节油措施;分析柴油机被广泛应用于船舶动力、发电、灌溉、船舶动力等广阔的领域,尤其在船用动力方面的优势最为明显,绝大部分船舶都采用柴油机作为主机动力和辅机动力。

近些年,随着国际原油价格的不断攀升,柴油机节油技术就尤为显得珍贵了。

现就柴油机的节油方法浅析如下:1.使用维修保养方面1.1 提高柴油机的冷却水温度,使用柴油添加剂和金属清洗剂。

柴油机的正常水温是65~95℃,而多数机器水温低于50℃。

这样一来,油不能完全燃烧,耗油量增加,而且机油粘度加大,零件运行磨损阻力增加,致使油耗加大。

要提高冷却水温度,适当使用柴油添加剂。

将柴油添加剂按规定比例直接加入柴油中,搅拌、溶解后即可使用,一般可节油10%左右。

另外,在柴油机的维修保养中,使用金属清洗剂代替柴油来清洗零件也是一项重要的节油技术,但三大精密偶件不宜用金属清洗剂清洗。

1.2 保证最佳供油提前角。

供油提前角就是指喷油泵开始向气缸内供油时刻,活塞顶部距上止点所对应的曲轴转角。

供油提前角过小,供油时刻推迟,会造成燃烧不完全,起动困难,功率不足,排气管冒黑烟等征状。

若供油提前角过大,即开始供油时刻提前,会出现起动困难或反转,爆发声粗暴,运转不平稳,柴油机功率下降,容易烧缸垫,冷却水消耗较快。

供油提前角不符合要求,将对发动机的动力性和经济性都有一定的影响。

据测定, 供油提前角每改变6°,发动机功率下降7.33%, 耗油率增加25.79%。

常见机型供油提前角值:1.3 保持机器不漏油。

如果柴油机每分钟漏油10 滴,一天一夜就会漏掉1200 克。

机手在拆装油管接头时,应尽可能保持铜垫圈与其它零件原有的贴合面,可有效防止泄漏,铜垫圈在经过多次拆装之后,会变硬或表面不平而导致泄漏。

机械工程中船舶推进系统的燃油消耗分析

机械工程中船舶推进系统的燃油消耗分析

机械工程中船舶推进系统的燃油消耗分析船舶工程是机械工程领域的一个重要分支,船舶推进系统是船舶能源消耗的重要组成部分。

针对船舶推进系统的燃油消耗问题,进行详细的分析对于优化能源利用、减少环境污染具有重要意义。

本文将从船舶推进系统的组成、燃油消耗的影响因素和优化措施等方面进行论述。

船舶推进系统一般包括主机、船桨、船轴、传动装置等组成部分。

主机是船舶上的动力装置,如内燃机、蒸汽机等,其功率大小直接影响到船舶的运行速度和燃油消耗量。

船桨是将主机输出的动力转换为推进力的重要装置,船轴用于传递主机功率到船桨上。

传动装置则起到将主机输出的高速旋转转换为推进力所需的合适转速的作用。

燃油消耗的影响因素主要包括船舶的速度、功率和航行条件等。

首先是速度,船舶的速度与燃油消耗呈正相关关系。

一般来说,船舶的速度越快,所需的推力就越大,从而导致燃油消耗的增加。

其次是船舶的功率,功率越大,船舶所产生的推力也就越大,而推力的增加需要更多的燃料供给,因此功率的增加会导致燃油消耗的增加。

另外,航行条件也是影响燃油消耗的重要因素。

例如,海洋水流、风向等对船舶的运行速度和阻力有直接影响,进而影响燃油的消耗量。

在实际的船舶运行中,如何降低燃油消耗成为了一个重要的课题。

首先,采用先进的推进系统设计是有效降低燃油消耗的重要手段。

例如,通过优化船舶的形状和结构,减少阻力,可以降低船舶的能耗和燃油消耗。

其次,选用高效的动力装置也能够降低燃油消耗。

例如,选择热效率高、燃料消耗少的主机设备,可以有效降低燃油消耗。

另外,科学合理地控制船舶的速度和功率也是降低燃油消耗的关键。

在确定航线和计划船舶的航速时,需要综合考虑航行的时间、货运量等多个因素,从而确定一个既能满足运输需求又能减少燃油消耗的速度和功率。

此外,还可以通过船舶设备的维护和管理来降低燃油消耗。

定期检查和维护船舶的主机、船桨等设备,保证其正常运行,可以提高设备的工作效率,减少燃油的浪费。

另外,船舶节能技术的应用也能够有效降低燃油消耗。

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船舶主机降低油耗方案浅析
陈怡然
摘要:船舶主机油耗的降低意义重大;提高Pmax/Pe比值可提高柴油机热工效率,降低油耗;主机选型中优先选择爆压较高的机型,选择合适的SMCR点可有效降低油耗;螺旋桨大盘面化低速化会明显减少功率需求,同时提高螺旋桨效率,降低油耗。

关键词:船舶主机,降低油耗
0.前言
船舶主机的油耗一直是船舶行业经常探讨的话题,受世界经济形势的影响,国际航运市场持续低迷,航运业运价下跌,波罗的海干散货指数(BDI)不断创下新低。

燃油消耗已成为航运成本的主要构成,低迷的运价让航运公司只能尽可能降低船舶主机的运营成本,所以如何降低船舶主机的油耗在当前成为一个行业性关注度很高的问题。

同时,随着TierIII排放标准的逐渐执行,主机的绿色性能指标也受到更多人的关注,油耗的降低使得船舶的排放以及EEDI指数将得到提高。

降低船舶主机的油耗,方法有很多,比如船体线形优化、采用高效球鼻艏、螺旋桨选型优化、采用高效发动机、PTO装置、废热回收装置等等。

本文从船舶主机本身降低油耗的方案以及船舶推进系统提高螺旋桨效率等角度,对降油耗的方案进行了简单探讨。

1.降低油耗方案
1.1提高主机Pmax/Pe比值
据柴油机工作原理,爆发压力Pmax是影响内燃机热效率的重要因素。

在喷油量一定的情况下,Pmax越高,指示效率ηi也越高,燃油消耗率就越低。

一般Pmax/Pe 比值越大,ηi就越高,提高Pmax/Pe比值有两个办法,一个是提高Pmax值另一个是降低Pe值。

但是Pmax不能无限提高,对于一款确定的机型,其零部件热负荷限制和机械强度限制决定了该机型的最大爆发压力Pmax值,主机在运行期间不能超过该值。

所以为了达到降低燃油消耗率的目的,可以在保持最大爆发压力的情况下让主机降功率使用,以此降低Pe值,随之增大Pmax/Pe e值,或者根据MAN机型的设计,选择新型的绿色节能机型MK9,以提高Pmax。

1)提高Pmax
Pmax越高,柴油机的热工效率越高,燃油消耗率越低。

以MAN 6S50几种机型为例,缸径为500mm,功率覆盖范围相差不大,最大爆发压力Pmax如表1.1所示。

表1.1:6S50ME-C柴油机爆压及功率范围
以某47000吨散货船主机推进系统设计为例,选用主机SMCR点为7800kw,108rpm,选用主机CSR点为7020kw,104.3rpm。

以上三种机型功率和转速范围都可以覆盖该船需求,分别对不同机型机型的油耗进行计算结果如下表1.2所示。

表1.2:6S50ME-C柴油机在选定SMCR及NCR点下的油耗
由上述油耗计算结果可以看到,在NCR点(主机常用的运行功率)处采用6S50ME-C MK9.5机型,油耗比6S50ME-C MK8.1机型降低了6.6g/kwh,降幅达到3.9%,十分可观。

因此在同样的功率和转速范围下,要降低船舶主机的油耗,可优先选择Pmax高的MK9主机。

随着Pmax增加,柴油机受力部件(缸盖螺栓、活塞杆、连杆、十字头、轴瓦、曲轴等)承受的应力和载荷也相应增加,轴瓦及油膜工作状态也发生了改变;燃烧室部件(缸盖、缸套、活塞)热负荷提高。

振动和噪音将会有所增加。

为应对这些变化,柴油机需做较大修改。

要降低已营运的船舶主机油耗,直接将将MK8.1结构的柴油机改用MK8.2或MK9.5的爆压是不可行的。

如果在原MK8.1柴油机的基础上更改相应结构部件,将会有很多柴油机的主机运动部件以及燃烧系统都需要随之更改,代价相应较高,这是并不合算的。

但是在新造船舶和主机时,主机的选型可以考虑选择爆压更高的MK9机型,以降低主机油耗。

2)降低Pe
已营运船舶的Pmax受已选择的机型限制无法再提高,但我们可以在保持Pmax 的同时降低Pe,使Pmax/Pe值相对增大,从而提高柴油机的经济性,这种措施不仅可以降低主机燃油消耗率,而且对延长柴油机寿命有益。

每一型号的柴油机,在设计上都有相应的功率和转速范围,船舶设计者根据船舶的性能来选择主机的SMCR点。

选取的SMCR点不同,对于同一型号的主机,也会有不同的燃油消耗率SFOC(Specific Fuel Oil Consumption),所以在机桨初步匹配设计时可以根据实际情况和柴油机特性选择合适的SMCR点,尽可能选取燃油消耗率低的点,使得设计之初就获得较经济的动力。

柴油机根据不同机型有各自的选型图,以MAN公司的S50ME-C8.2柴油机为例,如图1.1为该机型的SMCR点选型图。

图中二维坐标中由L1,L2,L3,L4四点围成的区域就是该机型SMCR点可选择的转速及单缸功率的范围。

其中L1—L2线是最高转速,L1点是该机型的最大功率点,也是该机型的NMCR点(单缸功率为1660kw,转速127rpm),L2点是该转速下的最低功率点(单缸功率为1330kw,转速127rpm);L3—L4线是最低转速,L3点是该转速下的最高功率点,L4点是该机型的最低功率点。

L1—L3线/L2—L4线分别是该机型的最高/最低平均有效压力MEP (或p e)。

图1.1:S50ME-C8.2柴油机SMCR选型图
可以看出L2—L4线是该机型的最低平均有效压力MEP(或p e)线,如果选用的主机SMCR点在L2—L4线上,其燃油消耗率就是该机型最低的,最经济的。

如表1.3所示,标准负荷优化情况下,SMCR点(即100%负荷点),选型点在L2—L4线上的油耗为164.0g/kWh,相比选型点在L1—L3线上的油耗170.0g/kWh,要低6g/kWh,约降低了3.6%的燃油消耗率。

对于L1,L2,L3和L4各个点油耗的对比,我们还是以6S50ME-C8.2机型计算举例。

若分别选取上述各个极限的点作为主机SMCR点,计算得到的数据见表格1.4。

可以看到,等平均有效压力线L1-L3上的油耗是一样的,L2-L4上的油耗是一
样的,同时,选取Pe值低的点作为SMCR点,油耗相对较低。

所以在新造船舶主机的SMCR点的选择过程中,在满足船舶推进性能的前提下,尽可能的选择靠近L4的点(在降低Pe的同时,降低转速,提高了推进效率),可以有效的降低主机油耗。

对于已营运船舶主机,如果要降低Pe来降低主机油耗,首先需要确定船舶新的航速,燃油重新选择SMCR点,降低功率点。

通过调整主机的性能数据,如重新调整压缩比、匹配增压器、增压废气旁通、更新喷油正时和排气正时参数等,降低主机的使用功率,从而达到降低船舶主机油耗的目的。

对于近来MDT推出的DOT5机型,就是将转速和功率的范围向下各延伸了5%,使得Pe值降低,同时最大爆发压力维持该机型的最大爆压,提高Pmax/Pe比值,已满足越来越多的低转速和低Pe 值运行的需求。

表1.3:S50ME-C8.2柴油机主要负荷点燃油消耗率
表1.4:6S50ME-C8.2柴油机主要负荷点燃油消耗率
在SMCR优化点选定后,可以进一步进行负荷区优化,对于主机长期运行的低
负荷或中负荷区域,进行燃油优化,对较少运行的高负荷区域配置废气旁通,从而进一步降低油耗。

1.2提高桨效率
船舶主机油耗的降低不仅跟主机本身有关,跟推进系统的效率尤其是螺旋桨的效率也是息息相关。

螺旋桨转速降低、直径增大,可以提高推进效率,为了获得更高的推进效率,从而降低船舶主机油耗。

船用主机采用大功率低速柴油机作为主推进发动机,主机与推进轴系是直接联接的,没有减速齿轮箱,故而螺旋桨的转速与主机的转速相等。

当前低速柴油机市场推出了更低转速的超长冲程机型,可以用于螺旋桨直径(d)更大、转速(r/min)更低的船舶。

以下是某型油轮采用不同螺旋桨直径、转速和螺距对SMCR点的影响。

如图所示,直线所示为优化螺距比(p/d)后的不同直径(d)螺旋桨对SMCR点的需求功率与转速关系;抛物线所示为给定直径d=6.8m的情况下,螺旋桨在不同螺距比(p/d)时对SMCR点的需求功率与转速关系。

图2.1:某型油轮15.0kn时螺旋桨直径和螺距对SMCR的影响
由上图可以看出,原螺旋桨直径5.8m,螺距比0.72,需求的最低SMCR轴功率约为9900kw,转速为131rpm;而选用低转速的G50ME-B9.3后,螺旋桨可选大到6.8m,需求轴功率为9050kw,转速为95rpm。

轴功率的下降,主机的油耗也随之有效降低。

螺旋桨效率的提高需要对船的整体推进性能、航速以及综合运营需求进行综合考虑,它是一个复杂的计算过程,但是总的来讲,大的桨径,低的航速可以显著的降低船舶主机油耗。

2.结束语
本文简单介绍了船舶主机降低油耗的几种典型方案,提高Pmax以及降低Pe都可以有效降低主机油耗。

主机的选型中Pmax越高,油耗越低;SMCR点的选择越靠近低负荷区域,油耗越低;同时论述了提高螺旋桨的效率,降低转速增大直径都可以使油耗降低,使船舶的运行更具有经济性。

参考文献:
[1] S50ME-C Project Guide. Germany. MAN Diesel SE. 2008
[2] 盛振邦,刘应中. 船舶原理[M]. 上海,上海交通大学出版社,2003.
[3] MAN Diesel & Turbo. Propulsion of 46,000-50,000 dwt Handymax Tanker[P]. Denmark, 2013.
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