谈船舶等功率航行与能效

朱永祺　陆卫华（上海远洋运输有限公司 上海　200090）



谈船舶等功率航行与能效

朱永祺陆卫华
（上海远洋运输有限公司 上海200090）

摘 要：海上航行特别是长途航行，气象海况变化多变，遇到不利的风浪、洋流是在所难免的，运行“等功率航行”模式，限定油门，较之“等转速”模式可以避免油耗无谓的增加，是一种降低油耗，提高能效的有效手段。文章介绍了中远厦门轮进行“等功率航行”的实践过程。

关键词：船舶 等功率 节油 能效

0　引言

随着全球集装箱船队规模日益扩大，运力市场竞争日益激烈。要想在市场中保持较强的竞争力，船队不仅要有良好的安全管理能力，而且还要有效地控制成本的能力。燃油支出作为集装箱船队运营中最大的成本支出，在降低营运成本中举足轻重。如何降低燃油消耗，提高能效控制及管理水平，节约成本支出，显得尤为重要。近年来航运界积极探索节油新方法，如主机降速运行，增压器封堵，喷嘴环改造，VIT的适应调节等。而“等功率航行”就是其中之一，也越来越为业界所重视。

所谓“等功率航行”，根据船方的航线任务要求（诸如班期、港序等），以及船舶主机性能参数、船舶装载资料，结合气导公司的气象服务，利用其所掌握的大量的气象信息资源和专业技术团队的系统分析，提供给船方比较全面的中期气象分析报告，并据此推荐一个相对恒定的主机功率指令，该主机功率对应的船速符合船舶的航次班期要求。在完成航次任务中主机功率相对恒定的主机运行模式，即等功率航行。

相对于传统的主机等转速航行模式，等功率航行更符合船舶的通常做法，即遇到顶风、顶流的不利气象海况时，应主动减速，在顺风、顺流的有利情况下，应适当加速。通过与轮机长的交流了解到，在海况比较好的情况下，等功率（等油门）模式与等转速模式因两者转速波动都很小，主机在两种模式下的转速接近，油耗差别不大。在实际操作中，等油门模式是在限定主机油门的情况下，驾驶台主机设定转速高于机舱限定油门时的主机的实际转速实现，此时主机在限定油门对应的转速下运行，而不是在设定转速时在调速器转速调节下运转，这种情况下主机调速器功能不起作用，也就是说主机在部分负荷速度特性下工作。而定转速模式是主机在设定转速下，在调速器的调速功能的调节下，保持相对恒定转速运转。

在海况稍差的情况下，使用等油门模式时，当外界负荷（阻力）增大时，主机转速会自动降低，外界负荷（阻力）减小时，主机转速则自动升高。主机转速波动比等转速模式要大。而在等转速模式下，外界负荷（阻力）增大时，在主机调速器的作用下主机油门增加，使主机转速达到设定转速，外界负荷（阻力）减小时，主机油门减小，也使主机转速达到设定转速。转速也有波动，但一般波动较小（依赖主机调速器调速性能）。此时两种模式下的节油效果，因等油门模式符合海况较差时，主机降低转速，海况较好时主机增加转速比较节油的操船模式，由此不难看出，等油门航行模式，是符合在气象海况较差的情况使用的主机运行模式。

为检验“等功率航行”在实践中的可行性，在中远集运MOC的安排下，我们“中远厦门”轮有幸承担了这次试验任务。

1　船舶概况

“中远厦门”轮为全集装箱船，2004年9月建造于日本幸阳船厂，2005年2月投入营运。船长278．94米，船宽40米，型深24米，船舶轻吨24 041吨，最大载重吨67 209吨，最大吃水14．02米，最大载箱量5816TEU；主机型号MAN B&W，10K98MC，最大功率94RPM/57 200kW，船速27．1节，额定功率89RPM/48 620kW（85%），船速25．6节，目前最大转速为78RPM，船速21．2节。

2　试验过程

“中远厦门”轮2015年8月初接中远集运全球操作中心MOC指令，104E/W航次进行“等功率航行”试验。

2015年8月4日21：25，离上海洋山港，驶往鲁伯特王子港。因本航次轮机部更换了大部分技术骨干（轮机长、大管轮、二管轮和电机员换班），对设备的工况、技术性能需要有一段熟悉的过程，为此，8月5、6日轮机部同志抓紧时间，查阅主机操纵和自动化控制方面的技术资料；8日9：00-12：00进行等功率（油门）试运行，13：00-17：00进行等转速航行，并采集了两种模式的航行数据进行比对，因试验时间很短，效果并不明显；8日22：00始，进行等功率（油门）航行，并保持至15日22：00时止，16日4：00抵王子港引航站。西行航次，8月20日23：15离温哥华引航站，22日11：50驶离低硫区，12：00继续等功率（油门）航行，直至9月6 日22：00时止，7日04：00抵宁波引航站。

根据104E/W航次与102E/W航次的挂靠港口相似，102E/W航次多靠西雅图，我们用该两个航次油耗报告中相应航段的油耗进行比对，见下表一、表二：

表2-1　（102E与104E）

东行104航次较102航次的平均吃水和排水量明显要大，但油耗增加不大，说明等功率（油门）航行是有效果的。

表2-2　（102W与104W）

西行104航次较102航次的平均吃水和排水量同样明显要大，但油耗反而减少，说明等功率（油门）航行同样是有效果的。

3　数据分析

为此，我们采集了两个航次的航行数据进行分析（见表三、表四、表五、表六），发现等功率（等油门）航行在气象海况较差的情况下，节油效果比较明显；东行航次，104航次和102航次气象海况条件相似，耗油量接近；西行航次，104航次较102航次的气象海况要差，耗油量下降明显，说明等功率（等油门）航行还是有一定效果的。

表3-1　（104E航次）

表3-2　（102E航次）

表3-3　（104W航次）

表3-4　（102W航次）

4　试验结果

我轮104E/W航次在气导公司的推荐指导下进行试验，气导公司依靠其自身的优势，根据大量气象资料分析，得出比较全面的中期气象分析报告，按船方提供的主机性能数据和航次任务，给船方推荐符合航次任务的主机功率指令。但在实践操作中，应充分考虑船舶机器的实际情况，我轮主机最大功率94RPM/57 200kW，额定功率89RPM/48 620kW（85%），实行能效管理后，为适应降速后主机工况，达到节油降成本的目的，主机封堵了一台增压器，目前最大转速为78RPM，主机转速在54RPM以下时，主机辅助鼓风机始终运行工作，63RPM以上时，鼓风机随主机工况自动停止运行，在55～62RPM时，鼓风机会随主机工况频繁自动启动/停止，而在58RPM时，鼓风机负荷达到最大，需避免长时间以此转速航行；因此根据AWT气导公司提供的推荐指令，要求我轮东行保持58RPM/ MCR24%航行，是对主机不利的；因此，我轮采用了分段进行的方法，先保持63RPM（约MCR32%）转速航行（即鼓风机停止运转后的最低转速），途中再根据气象海况、剩余航程、抵港时间调整航速，改为54RPM（约MCR19%）转速航行；西行航次，根据AWT气导公司提供的推荐指令，设定功率MCR14%，主机转速48RPM对应的油门34%，但主机如果长时间低负荷运行，主机增压器容易脏堵，影响主机工况，为保持主机良好的技术工况，一般每隔三天左右，主机需进行1小时左右的加车至72RPM运行，使主机透平转速达到一定的转速，进行主机透平冲洗工作，与等功率航行存在一定冲突；如何克服这些不利因素，需要我们在今后的实践中不断地摸索。

5　结束语

通过此次等功率（等油门）航行试验，我们体会到，海上航行特别是长途航行，气象海况变化多变，遇到不利的风浪、洋流是在所难免的；等功率（等油门）航行模式，因油门限定，较之等转速模式可以避免油耗无谓的增加，是一种降低油耗、提高能效的有效手段。

需要注意和避免的是，在恶劣海况下，由于等功率（等油门）模式下转速波动范围大，当油门设定在较高时，如果船舶前后颠簸剧烈，飞车风险大大增加。而在等转速模式下，由于调速器的转速调节作用，飞车风险要小一些。当然，在恶劣海况下，即使在等转速模式下，主机也需要适当降速运行防止飞车。因此，在遭遇恶劣气象海况时，使用等转速模式更安全。

同时我们注意到，等功率（等油门）模式与等转速模式对现有的驾控是有一定影响的。通常在等转速模式下，值班驾驶员为航行安全采取的避碰行动中，可以对主机进行小幅的机动操纵（提速和减速）；但在等功率（等油门）模式下，此时的主机在限定油门对应的转速部分负荷运行，只能小幅减速，如果需要提速，就需要值班轮机员的配合，提高油门限定，这就不利于在沿岸、渔船密集区、狭水道等海域的航行安全。因此，我们认为等功率（等油门）模式更适合在气象海况复杂情况的跨洋航行。

参考文献

［1］ 杨全才.船舶柴油机［M］.大连海事大学出版社,2002.