船的节能技术

1、 船的节能技术*使船舶在不改变船期表下降低运行速度，以达到节能的目的1:船期不变的情况下,使用变速航法是一个相对有效的办法,但是只是对长航线富余IDLE的船舶有效,比如中国-美国5000海里,其中3000海里使用中高速,其余2000海里使用最低速,相比较而言如果海况理想,E-BOUND可以节省10T燃油每天,W-BOUND可以节省8T/天. 2:码头协调,充分利用码头的装卸效率也是一个很好的办法,装卸1000TEU的船舶,如果使用3个cranes只要12个小时就可以完工,这个主要取决与码头的合作和船公司专业人员的合理配载.要求难度也是很大. 3:增加船舶数量,比如7天周班的航线在航线上增加到8

2、条船,虽然成本上升,但是长期来看,8条船的平均速度下降10%带来的效益可以抵消增加的成本. 集装箱船舶的大型化和超大型化1、船的结构与节能：不同叶梢结构螺旋桨和双桨化学品船的节能螺旋桨设计特点：1）、减小螺旋桨桨叶面积，为了减小桨叶叶形阻力，螺旋桨的伸展面积比为0.33，低于一艘游轮螺旋桨的伸展面积比。2）、叶形与伴流场相配合3）、采用适当的桨叶侧斜角，在特定低负荷下，螺旋桨的侧斜角选为33度以获得最低的噪声和振动量级4）、径向螺距和拱度分布的最佳组合以获得最高效率的螺旋桨5）、增加螺旋桨夜哨负荷，提高螺旋桨效率，在船体线型优化方面要求该船最低的阻力和最高的推进效率2、船体的设计特点1）、特殊

3、设计的低阻球首，球首能有效的消除该船体周围的模型2)、船体前部水线呈直线型3）、船尾采用双尾鳍线形：采用不对称双尾鳍，使螺旋桨盘面处的伴流产生旋转分量，其方向与螺旋桨运动反向相反，从而增加推进效率*为了使边界元在水中运动时产生的粘性阻力最小其位置必须设计的进入螺旋桨的水流保持平行，其形状必须符合水流和螺旋桨的相对运动*适当减小桨叶随边处的直径，并使端板偏移在叶梢的压力面一边，叶梢端板恰好符合桨盘面的流管形状，以减小端板的粘性阻力。节能的有效途径（一）加强日常管理和维修保养通过研究和实践，技术节能可有效降低船舶燃油消耗，已被大家所认同，并已广泛应用在船舶节能工作中。但是船舶节能减排是一项系统工程

4、，在注重技术节能的同时还应加强船舶管理，把节能减排的基础性工作做好。在日常管理方面，船舶产生的污油、污水和固体垃圾必须依据有关规定统一存放，到岸后交有关部门处理，严禁排、弃入海。在加强船舶维护保养方面，设备、设施要杜绝跑、冒、滴、漏现象；定期进坞对船体、螺旋桨和舵机等设备进行保养，清除附着海生物，选用质量好的防污漆，保持船体水下部分的清洁，减小船舶航行阻力；冬季启动主机时，应对主机内循环冷却液进行预热，然后再启动，以防止爆燃，提高燃油燃烧率；定期检查维修轴系和尾轴承运行情况，避免由于轴系偏转量或摩擦力过大，造成主机有效功率减小；主机启动和停机时，采用循序渐进方式，切忌猛启猛停。处于良好技术状态

5、的设备，运行过程中能减少燃料消耗，而设备维修保养是保持设备良好技术状况的有效手段。对于目前较先进且较昂贵的主副机等专用设备，日常维修保养显得尤为重要。机电设备是船舶油料最直接的消耗者，抓好机电设备的维护保养，确保机电设备的良好工况，要多措并举，使柴油机保持良好的工作状态，充分挖掘节能降耗的潜力。（二）使用经济航速船舶航行速度直接关系到燃油消耗，是经济和技术的综合反映。如航行任务不紧迫，航行可采用经济航速，并考虑风压、水压等因素选择经济航线。海事部门现有的船艇都相应提高了静水航速，全速在12节到22节不等，而船艇普遍尾浪较大，没有必要全速巡航。但较长时间使用怠速，则会导致燃油燃烧不完全，加剧机械

6、磨损，损坏设备工况，也不利于节能减排。对船艇而言，螺旋桨消耗的功率Nb与转速n的三次方成正比，即Nb=Cn3，C为常数，且与螺旋浆的结构及水面状况等因素有关，如果忽略磨损和传动中消耗的功率，螺旋桨消耗的功率就是柴油机发出的功率，而功率与油耗是成正比的。所以，根据使用说明书要求，结合实际工作经验，如果没有必要全速航行的话，就适当降低航速，可以降低功率，节省燃油消耗，使用经济航速能达到节能减排的效果。但为了保证柴油机的正常运转，应避免主机长时间低负荷运转，偏离设计工况太多，使增压扫气不足，产生燃烧恶化、运动部件磨损等情况，比较理想的结合点应为航速降低10%左右。（三）合理调配船艇随着海事系统船艇装

7、备逐步配备到位，合理科学地调配船艇，也是节能减排的一项重要措施。比如说玻璃钢艇，最高航速能够达到22节，额定功率只有400kW，具有速度快、功率小的特点，除起、抛和复位浮标、船舶救助或溢油应急反应需要大型船艇外，日常巡航应尽可能使用小型快艇，达到节能减排的效果。（四）合理安排船舶值班及有效节约水电为了有效节约水电，我们要严格控制照明用电，合理使用空调、电器（电视电脑）以及饮水机等设施；加强用水设备日常管理维护和巡检巡查、及时更换老化和落后设备，采用节水龙头等设备，注意及时关闭水阀，禁止船上的淡水用于其他用途。同时，要注重加强教育，让船员自觉养成节约用电、用水的好习惯。（五）使用化学添加剂燃油中

8、使用添加剂（也称清洁剂、助燃剂等），可改善柴油机的燃烧状况，使柴油燃烧充分，达到提高燃烧效率、节约燃油、减少有害气体排放的目的，是世界各国普遍采用的行之有效的节能措施之一。在高能耗的老旧柴油机上使用的节油效果明显，如在老式300系列、6160、6190、6135等系列柴油机及使用5年以上的柴油机上使用，节油率达612%。目前国内使用的燃油添加剂品牌很多，主要是通过和燃油进行物理或化学反应，改善燃烧质量，提高燃油的燃烧效率。燃油添加剂以改善柴油品质为起点，目的是做到柴油与柴油机的合理匹配，使柴油机能发挥更大效率。另外，使用燃油添加剂无需增加装置或改变发动机结构，因此被认为是一种便捷、有效的节能减

9、排措施。对柴油机而言，目前使用的燃油添加剂主要有十六烷值提升剂、燃烧促进剂、消烟剂、流动性改进剂、抗氧化稳定剂、抗微生物剂等几种。随着人们对能源危机和环境保护的广泛重视，添加剂的种类越来越多，使用也越来越普遍。目前市场上广泛使用的还有润滑油添加剂，润滑油添加剂一般采用金属磨损自修复技术，具有减磨抗磨，减少排放，降低污染等功能。使用润滑油添加剂可以延长机件寿命，降低能源消耗，延长维护周期。（六）推广玻璃钢船型玻璃钢（也称玻璃纤维增强塑料、英文缩写为GFRP或FRP）是一种品种繁多、性能优异、用途广泛的复合材料，它是由合成树脂和玻璃纤维经复合工艺制作而成的一种功能型的新型材料，具有相对密度小、冲击

10、韧性好、表面光滑、耐腐蚀、成型简单的优点。同钢质船舶相比，玻璃钢船舶具有节能效果好、耐海水腐蚀性能好、维修费用低、对海洋的污染小和节约钢材和木材等优点，因而，推广使用玻璃钢船能有效降低能耗，更加合理地利用能源。参考文献：1 叶高文.船舶节能新技术开发与应用研究J.机电产品开发与创新，2007，（6）：106.2 彭斌.船舶节能技术综述J.船舶科学技术，2005，（27）：3-6.3 姚春德.柴油机燃油添加剂研究发展综述J.柴油机,2003，（5）：12-15. 中国海事2010年第11期基于现代混合推进技术的船舶节能摘要: 船舶节能的措施有多种, 船舶混合动力推进系统是其中一个很有潜力的研究课

11、题。文章主要介绍了混合推进装置的组成、排气热能回收系统以及热能回收系统的工作模式, 阐述了船舶混合推进的发展现状, 然后通过实例说明了混合推进带来的经济效益和节能效果, 最后阐述了效率更高且实用的动力装置的发展方向。1 水路运输能源消耗及能源使用效率目前水路运输特别是远近洋货物运输量占较大的比重, 2003 年水运货运量和货运周转量占全社会总量的10%和53.3%。水运行业能源消耗为注册运输船舶燃油消耗, 主要燃料类型为燃料油与柴油。据预测, 到2010 年, 水路运输燃油单耗水平应达到世界2000 年的发达国家水平, 其中远洋和沿海运输应接近或达到同期国际水平, 其中海洋运输1000t/km

12、燃油单耗, 沿海运输由4.8kg 降到4.4kg, 远洋运输由4.44kg 降到4.06kg, 内河运输1000t/km 燃油单耗由8.0kg 降为7.6kg, 运输综合单耗呈下降趋势。2 船舶节能可采取的措施(1) 淘汰老船;(2) 船舶减速航行;(3) 螺旋桨修边节能技术;(4) 最佳船体纵倾节能技术;(5) 采用SPC 漆和括船底节能技术;(6) 螺旋桨前置导管节能技术;(7) 采用低转速大直径螺旋;(8) 柴油机余热利用;(9) 气象导航节约能源。综上所述, 船舶节能主要在淘汰老旧船、提高船舶制造技术、最佳的航行状态以及余热利用等方面采取了措施, 尤其是后者大有潜力可挖。众所周知, 当

13、前优良的柴油机热效率一般约为45%至50%,而排出的冷却水热量约在20%至25%, 废气带走的热量约在25%至30%, 输出功率为几万千瓦的大型主柴油机其余热利用的裕度是非常广阔的, 尤其是大量废气的高温犹如高电势, 具有很大做功的潜力。其不仅可以用作加热、制造淡水, 更可以利用蒸汽涡轮机或动力透平进行发电(PTO 或PTI)。整个动力装置系统的热效率可望达到62%左右。对于物流领域中以消耗能源为代价的推进动力系统来讲, 如何提高能源利用效率、减少对环境的污染,已经成为系统与控制设计的首要考虑因素。近年来的研究动向表明, 混合动力推进系统是一个很有潜力的课题2。3 混合式推进系统3.1 混合式

14、推进装置的组成及优点混合式推进装置的组成如图1 所示。它主要由主机、轴带发电机/电动机、废气锅炉、动力透平/蒸汽透平发电机、电站管理系统( PMS) 、主机离合器等组成。它的主要优点是:( 1) 可以降低主柴油机的安装功率; ( 2) 在一定程度上提高了推进装置的冗余性或具有返航能力; ( 3) 优化的电站管理系统提供船舶运行工况所需要的电能; ( 4) 安装灵活( 为船舶设计提供更多的自由度、缩短机舱长度、优化船体线型) ;( 5) 提高冰区航行的级别或破冰能力; ( 6) 通过主机排气余热回收系统或挥发气体回收系统减少耗油量,提高推进功率; ( 7) 能够方便地在已经投入运行的船舶上进行动

15、力装置的改装; ( 8) 在柴油电力推进运行模式下, 能够降低对环境的污染3。图1 混合式推进装置的组成图2 RTA96C 柴油机热量对比图图3 锅炉和废气系统3.2 配备余热回收装置的柴油机推进效率对于一般的柴油机而言, 以RTA96C 柴油机为例, 在ISO 工况下100%负荷时, 燃油在柴油机内燃烧产生的能量, 其分布如图2( a) 所示, 其中推进效率为49.3%; 配备热量回收装置后, 其能量分布如图2( b) 所示, 其中推进效率为54.9%( 49.0%+5.9%) , 由以上数字可以算出, 配备热量回收装置后柴油机的推进效率将提高了11.4%。3.3 排气热能的回收余热利用是提

16、高船舶动力装置经济性的措施之一。随着柴油机废气涡轮增压器效率的提高和废气动力涡轮的利用, 使柴油机排出的废气能量质量下降, 所以仅靠废气锅炉所提供的热量, 难以满足船舶动力装置及辅助系统的要求, 这就要求对柴油机的余热进行综合考虑。具体来讲, 余热利用主要有以下几种方式:( 1) 利用回收的排气热能产生蒸汽, 驱动蒸汽透平机;( 2) 通过柴油机的特殊设计和采用直接吸入扫气空气, 以提高排气温度;( 3) 利用主机缸套水和扫气空气的热能为锅炉给水加热;( 4) 利用柴油机的排气能量, 直接驱动动力透平机;( 5) 新型的高效透平增压器在柴油机高负荷运行工况有能量剩余。通过吸收剩余的能量, 直接

17、驱动动力透平机。3.4 排气热能回收系统示意图图3 为西门子( Siemens) 公司的锅炉和废气系统( boiler & exaust gas system) 示意图。该装置利用主机排气、增压空气和气缸冷却水的废热, 提供给透平发电机、加热器和制淡装置。由于增压器效率提高,只需较少的废气, 剩余的废气则提供给一个动力透平。该动力透平和蒸汽透平通过一个减速齿轮箱共同驱动发电机。3.5 热能回收系统的工作模式3.5.1 电动机模式当热能回收系统提供的电能大于船舶辅助设备所需要的电能时, 多余的电能可以提供给轴带电动机, 增加螺旋桨的输出功率( 轴带电机运行在电动机工况) 。3.5.2 发电机模式

18、当热能回收系统提供的电能低于船舶辅助设备所需要的电能时, 缺少的电能可以通过轴带发电机补充( 轴带电机运行在发电机工况) 。3.5.3 助推模式当需要的推进功率大于主柴油机可以提供的功率时, 可以用热能回收系统产生的电能和副机产生的电能驱动轴带电动机, 增加螺旋桨的输出功率( 轴带电机运行在电动机工况) 。3.5.4 可选模式- 应急推进当主柴油机的离合器处于脱开状态时, 由副机向轴带电动机提供电能, 船舶将由轴带电动机直接驱动返航。4 实例分析如果一艘船舶的主机为12RT- flex96C, 其MCR为68640kW, 若运行在85%负荷工况下, 则输出的功率为58344kW; 其年运行时间

19、假设为6500h; 船舶辅助设备耗电量为2200kW, 冷藏集装箱最低耗电量为1400kW, 冷藏集装箱最高耗电量为4900 kW, 冷藏集装箱平均耗电量为3150kW, 平均总电力负荷为5350kW; 重油价格为200 美元/吨。对于常规推进系统而言, 其年度运行成本如表1所示。对于排气热量回收系统, 可回收热量为6350kW, 其中可替代副机的热量为5350kW, 其余通过轴带电动机传递给推进系统的热量950kW, 因此推进系统需要主机发出的功率为57394kW( 58344kW950kW) , 此时主机运行在83.6%负荷工况下。而其年度运行成本如表2 所示。通过以上两个表可以对常规推进

20、系统和排气热量回收系统做一个比较, 如表3 所示。表3采用混合推进系统对运营者可带来以下好处:( 1) 降低耗油量;( 2) 灵活使用发电机电能;( 3) 主机热负荷低可减少二冲程柴油机维修工作量; ( 4) 延长副机大修间隔; ( 5) 轴带电动机的使用可降低所选主机功率。对船厂可带来以下好处: ( 1) 优化船舶设计,燃油舱容量可减少10% ( 增加货舱空间) ; ( 2) 降低安装柴油机的功率; ( 3) 减少汽缸数量, 机舱布置更灵活( 轴带电动机安装在轴隧上) 。对环境可带来以下好处: ( 1) 降低耗油量; ( 2) 降低硫化物和NOx 含量;( 3) 减少CO2 排放3。 交通节

21、能与环保2006年第03期1 随着世界燃油市场价格的不断上涨, 人们的节能观念不断深化, 各项围绕着节能主题的新技术不断孕育而生。就船用设备而言, 船用主机的节能尤为重要, 因主机的燃油消耗占据了船舶营运成本的很大一部分。所以, 近年来世界各大船厂商投人大量的人力财力, 竞争相研究开发低燃油消耗的主机, 但由于柴油机的结构、原理等方面的限制几乎已到了极限, 后又转到开发高推进效率的螺旋桨, 而螺旋桨在旋转时产生大量的涡流, 能量被浪费在涡流中。目前船舶节能应从现有的设备条件中挖潜力、降低嫌油消耗率, 以最小的能量消耗取得最好的运输效益, 换句话说以最小的燃料费用取得最大运输量。2 机械设备与系

22、统任何船舶航行时, 必须的能量形式是动能、电能和热能。供应这些能量的装置是推进装置、发电装置和供汽装置, 这三个装置都直接消耗燃料。以柴油机为例, 直接消耗燃料的设备是船舶主机、发电柴油机及辅助锅炉。其中主机所耗能量占总能量的70 一90 % 。柴油机每小时的燃料消耗量等于柴油机燃料消耗率与功率的乘积。因此, 要降低主机所耗能量, 一方面要从减少主机的能量转换损失, 努力降低主机的燃料消耗率人手, 另一方面, 采用减少船舶所需的推进功率和营运功率等措施。如: 改进船型、减少船舶阻力、提高推进效率、采用经济航速、减速航行等均能显著降低主机的燃料消耗量, 提高船舶营运效益。众所周知, 燃料在柴抽机

23、气缸中燃烧所发出的全部热量只有一部分转换成为机械能, 其余部分则分别通过冷却介质、排气和散热而排人海水和大气中。也就是说, 除转变为有效功的热量外, 其余热量为废热(或称余热)。柴油机中约有5 0 % 燃料热量作为余热而排掉。回收利用这部分余热是动力装置节能的重要途径。同样柴油发电机和辅助锅炉所消耗的能量也是不容忽视的, 约占总能量的10 一30 % 。为了减少柴油发电机和辅助锅炉的输人能量, 从而减少其燃料消耗, 除改善设备本身的能量转换效率外从动力装置总体一方面设法减少船上电能和热能的消耗, 同时要采取能量综合利用的方法将其与主机结合, 利用主机余热能量提供船舶所需的电能和热能。在研究船舶

24、节能时, 除了考虑上述三个直接消耗燃料的设备外, 还要考虑辅助机械的系统的节能, 这些辅助机械和系统在工作的过程中都有相应的能量消耗, 从而导致主机、发电机和辅助锅炉的输人能增加, 而使整个动力装置效率降低。可见, 降低各类设备的能量损失,提高它们的效率是船舶节能的重要途径。3 合理的船休结构船舶是一整体, 船舶节能不应仅考虑动力装置的节能, 船体结构对减少主机所需的功率,降低燃油消耗量也是起着重要的作用。据有关资料介绍, 3 8 0 以吨和45 洲吨散货船经济论证结果, 以耗油量为目标, 决定船舶主尺度及船舶系数能够减少13 一19 % 的主机功率, 一年可相应节约燃油19 2 7 吨及2

25、1 14 吨, 但是造价却相应增加了。可见船体设计与船舶节能密切相关。而船体线型采用球鼻首能减少船舶拖曳阻力, 因而可得到减少功率的好处, 约可节约燃油6 一8 % ; 采用优质船体涂料可显著减少船体表见, 合理船体结构是船舶节能的途径之一。4 船舶运行管理船舶运行与机械设备的操作, 是我们目前广泛使用的一种节能途径: 采用减速航行和经济航速, 可节省推进所需的功率, 从而节省燃料; 在航行中利用风力和潮流, 可缩短航行时间和降低主机功率, 达到节省燃料; 根据具体情况确定合理的航线和航速, 同样节省燃料; 提高轮机员的技术素质和操作能力, 对各种机械设备有完善的维修制度, 使其达到良性循环,

26、杜绝“ 跑” 、“ 冒” 、“ 滴” 、“ 漏” 等现象; 良好的营运管理可以取得较大的货运量和较小的燃油消耗的节能效果, 提高货运经营效果; 根据货源的数量和流向对船舶进行合理的调度, 减少空载航行; 减少非生产性停航, 建立合理的维修管理制度; 提高船员的业务水平; 制定完善的节能管理制度, 提高船员管理/ 、员的节能意识5 船舶的补燃管理由于燃油成本占船舶营运成本的第二位,因此, 订购燃油是一项复杂的、情况多变的工作, 通过合理的选择补油港避免绕航和减少专程挂港补燃, 保证船期, 降低成本, 提高经营管理水平。管理做得好, 每年可节省数百万的支出。特别是订购燃油, 首先掌握国际市场的变化

27、趋势, 同时还需对本船情况清楚, 不可盲目购油。如: 本船航线、配载情况、吃水情况等因素。除此之外, 还要对燃供过程加强管理。船舶抵港前尽可能将剩油集中到一个舱中, 降低混油率, 混油率5 % 为最佳, 对所购燃油要进行化验, 对燃油密度化验值与提供值相符; 油温供油前为40o C 一6 0o C; 购油时将粘度要求提供给供油公司; 轮机长签单为最后把关。 (航海技术) 1998 年第3 期 船舶节能新装置减风膜日本船用机械研究开发协会在日本船舶振兴会的帮助下最近研制成功一种船舶节能装置一一减风膜, 且安装于刚竣工的车辆运输船“宇宙冒险一号” 上。该装置是在船体周围用角铁和钢管搭起框架, 然后

28、在上面蒙上一层聚脂薄模。它旨在减少船舶航行中风的阻力。据统计, 该船装上“ 减风膜” 后可节省7 % 的功率。今后这种装置将用于各类船舶 船舶节能新装置日本神户钢铁公司已获得许可证, 生产一种引人注目的船舶节能新装置, 据称是一项划时代的发明, 这种装置称为G r im 叶轮,可装在螺旋桨盖_ 匕自身有滚珠轴承, 能自由转动, 它有九片桨叶, 直径为螺旋桨直径的1 . 1 一1 . 3 倍, 靠螺旋桨打出的水流使其旋转, 叶片接近中心的部份起到涡轮的作用,而靠外边的部分起到螺旋桨的作用, 叶轮的转速还不到螺旋桨转速的一半。这样叶轮把螺旋桨滑动水流切向部份所含的动能转变成辅加推力, 因此提高船舶

29、的总推力, 节省15 % 的燃油耗。这种叶轮装置可用于散装货船、油轮、多用途船、集装箱货船、汽车渡轮, 冷藏船和其他多种船舶。它可装在新建造的船舶上,也可装在目前正在营运的船舶上。据报道, 装有此叶轮装置的许多船舶已投入使用。( 赵汉南译) 船艇1987年04期基于驾驶人员技能的船舶节能措施探讨摘要船舶节能工作已成为当前乃至今后一项非常重要的工作，中远集团于2008 年5 月发出节能减排倡议书，号召人人行动，依法节能。从驾驶人员技能方面提出了几项船舶节能措施。随着能源，特别是不可再生能源的不断匮乏，世界各国在寻求新能源的同时， 纷纷将节能列为本国的一项基本国策。我国也不例外，中华人民共和国节约

30、能源法第4 条提出“节约资源是我国的基本国策。国家实施节约与开发并举、把节约放在首位的能源发展战略”。航运企业是能源的消耗大户， 位于节能减排的最前沿，做好节能减排责无旁贷1。关于船舶节能，国内外已有了一定的研究成果，如德国SkySails 公司的“风帆”、韩国现代重工的“方向舵翼”、日本邮船提出的“CoolEarth”项目等2。这些成果大多是从新设备、新科技的角度出发研究船舶节能问题。但新设备、新技术并不是节能的唯一途径。考虑到船舶驾驶人员的重要性，本文拟从提高驾驶人员技能方面探讨船舶节能的措施，以期能为船舶节能有所帮助。1 船舶驾驶人员节能的几种途径1.1 合理配载，以最佳纵倾状态航行船舶

31、在排水量一定的情况下，若改变其纵倾状态，则船体水线长度、水下几何形状、浮心位置、浸水面积及船型的方型系数Cb和水线面系数Cw等都将发生变化，进而必然导致兴波阻力Rw、摩擦阻力RF等各阻力成分的改变，致使船舶总阻力发生变化。由于不同纵倾所引起的船体尾部流场的变化也必将引起推进效率的改变，从而导致船机桨的配合随之改变，并随船速不同而不同。因此，在排水量及航速一定时，必定存在着一个最佳的纵倾状态在该纵倾状态下，船舶以某一速度营运，可获得节省主机功率、减少油耗的效果。模型试验以及实船对比试验证实，在装载量和航速均相同的情况下，采用最佳纵倾航行通常可节约5%6%的燃油，对于装有大球首的船舶节油效果更好，

32、 可达8%。试验还证实， 船舶满载定速航行时的最佳纵倾状态大多略呈拱头状态，半载、压载定速航行时的最佳纵倾为尾倾，如1 万t 级普通球首商船满载定速航行的最佳纵倾约为+1.0m， 半载和压载定速航行的最佳纵倾大约在-2-4m 之间3（数据供参考）。虽然以上数据结论仅为试验统计结果， 而且不同船舶、不同载重量、不同航速均会对船舶的最佳纵倾状态产生影响，但它却给了我们这么一个信息：航行中的船舶存在着最佳纵倾航行状态，并且采用最佳纵倾航行能够达到一定的节能效果。因此，实际工作中船长、大副要在业务上精益求精，熟悉船舶性能，科学合理配载，使船舶达到或尽可能达到最佳纵倾航行状态。1.2 精益求精，科学设计

33、最佳航线最佳航线是指：在保证船舶航行安全的前提下，使航线达到某种意义上的最佳经济性和舒适性， 即航行距离最短、航行时间最短、燃油消耗量最小、船损和货损最小，以降低营运成本，提高运输效率4。影响航线设计的因素有很多，包括：本船条件、气象海况、ILL 公约有关规定、载货情况、船舶定线制等。这些因素多而杂，有些因素，如气象海况，变化多端，很难把握其规律。这就要求船长和驾驶员们充分考虑这些因素， 合理利用洋流、潮汐、风压带等，科学设计最佳航线。1.3 统筹考虑，采用经济航速一般来讲， 主机功率P 与航速V 的三次方成正比（式1），燃油消耗量Q 与航速呈非严格的线性比例关系（式2）。P1/P2=V13/

34、V23 （1）其中：P1为降速前主机功率；P2为降速后主机功率；V1为降速前船舶航速；V2为降速后船舶航速。Q2=F2V2S/（100P2） （2）其中：Q2为改变航速后的燃油消耗量；F2为改变航速后燃油消耗率/（g/kWh）；S 为航行距离/海里5。所谓经济航速就是指利用燃油消耗量与航速并不严格的线性比例关系来确定的船舶最佳航行速度。如果航速降低10%，通过计算可知，主机功率可下降27.1%，燃油消耗量可减少19%；如果航速降低20%，则主机功率下降48.8%，燃油消耗量可减少36%。由此可见，若适当降低航速，可以明显地减少燃油消耗量。当然，经济航速并不是过分地降低航速，一方面燃油消耗量并不

35、会随航速的降低而明显减少，当航速降低到一定程度，燃油消耗量会趋于稳定；另一方面船舶共振区以及航次任务也不允许过分降低航速。因此，实践中船长应会同轮机长综合考虑安全、节能以及航次任务的轻重缓急等来把握油耗和航速的最佳平衡点，进而确定合理的经济航速。值得注意的是，有些研究表明某些现有船舶的设计可能不适合低速航行6。但从船舶节能的发展趋势看，降低航速、增加货载是商舶，特别是集装箱船舶发展的必然趋势。在新建船舶上应该注意到这一点。1.4 谨慎驾驶，保持船舶最佳航行状态我们都有这么一个概念， 优秀的汽车司机开车平稳、舒适，而且耗油也少。虽然驾驶船舶和开车不同，但道理都一样。例如，在需大幅度转向时，若有足

36、够的安全可航水域，周围环境也允许的情况下，采用图1 中虚线方式逐渐缓慢转向，比航行至转向点P 后大幅转向更可取。按虚线方式逐渐缓慢转向既可以缩短部分航行距离，又可以减轻因突然大幅转向而带来的各种阻力的增加， 充分提高船舶推力的利用率。每个航次通常有很多类似的转向点，若能坚持如是操作，也能达到不错的节能效果。统计表明，平稳的航速或自动巡航设定被认为可以减少5%10%的油耗2。这就要求船长和驾驶员们要了解影响航速、油耗的各种因素，掌握各种工况下的船速功耗信息，努力提高驾驶技术，保持船舶最佳航行状态。结语（1）船舶节能意义重大，节能工作关键在于人员意识，每个船员均应以主人翁的态度参与。船长作为船舶的

37、最高领导者，其对节能的认识、各项工作的能力直接关系着节能效果和船舶安全。（2）船舶节能是建立在保证人员和船舶安全为前提的基础之上的。（3）船舶节能是一项系统工程，受到多种因素的影响和制约。因此，任何一项节能措施的采取均应考虑可能带来的不利影响，综合考虑各种因素修正拟采取措施的度（量）。例如， 若严格采用船舶最佳纵倾航行可能会影响到载货量，因此就要在保证载货量的前提下，以尽可能接近最佳纵倾的状态航行，此时虽不是最佳纵倾航行状态，但却是最理想的。又如，若船期紧张便不能采用经济航速，若安全可航水域受限也不能采取逐渐缓慢转向。（4）船舶驾驶人员也能为船舶节能做些贡献。船长和驾驶人员应努力提高自身业务和

38、技能，从点滴做起，为船舶节能做出自己应有的贡献。 参考文献1 中远集团节能减排倡议书中国远洋运输（集团）总公司，20082 陈爱玲.船舶节能减排动态研究.青岛远洋船员学院学报，2008（4）3 孟宪钦，等.大型远洋货船最佳纵倾调整节能技术.大连理工大学学报，1994，33（4）4 李远林，陈宏彬.船舶最佳气象航线的设计.华南理工大学学报（自然科学版），1997，25（12）5 高玉德.燃油消耗与船舶航速的关系.航海学（下），大连海事大学出版社6 陈宝忠，等.船舶减速航行与主机减额输出节能技术的分析研究.中国航海，2005（1） 杂志 能源与环境 2009年 第06期 船员和节能谈到船舶节能,

39、人们较多想到的是采用节能船型, 优选主机及动力装置, 采用自抛光漆以及减功运行等设备方面或宏观管理方面的措施。诚然, 这些措施是船舶节能的重要领域，但不应忽视船员在船舶节能中的能动作用。在船舶日常营运中节能的潜力很大,范围甚广。本文仅就船员节能的若干基本方面进行讨论。希望广大船员能从中获得一些启发, 结合所在船舶的具体条件进一步把节能工作搞好。1 主机船舶推进所耗能量占船舶总能耗的大部分, 保持主机在高效率一下运行是船舶节能的首要任务。主机在任何偏离最佳运行状态下工作都会降低其效率, 增加油耗。1、1 关于调整热力参数现代船用主机的强化度很高, 对其运行工况点的允许偏差范围要求很严。船员应十分

40、严格地监视主机的参数, 并经常进行调整以保证良好的主机性能。对于近年制造的新船, 主机常有完善的监控仪表, 对主机热工参数, 特别是各缸平衡能较好监视, 但仍应勤测示功图以获得对爆压及缸内过程的了解。对老旧船舶, 更应加强对热力参数的测量, 在燃用不同品质的燃油时要视情调整喷油定时C各缸测温仪表应经常标定, 以使有绝对的信赖度。否则精确调整无从谈起。对低速二冲程柴油机, 测温传感器的位置对测量值影响很大。各缸热电偶的规格和插人深度应一致C 如规格难于一致, 则应通过交换测点等方法进行标定, 以做到心中有数。应强调指出, 现代低速柴油机在各缸发出功率相同时各缸排温是不同的, 即各缸供油量、爆压以

41、及排温三者不可能都一样。当供油量和爆压一致时, 各缸排温的偏差可达2 0 一3 0 。此偏差值与该机的排气管布置和发火顺序等有关。轮机员应查看该主机的台架试验记录, 以了解不同工况下各缸排温的偏差规律, 在进行各缸平衡调整时应以此为依据如无台架试验等记录, 则在各缸平衡调整时应贯彻“ 爆压一致优先于排温一致” 的原则。当各缸爆压偏差达O.4 MPa 时主机油耗增加约0.7 5 % ; 当各缸平均有效压力的偏差达0.IMPa 时主机油耗增加约l% ; 当喷油定时延后l 度时主机油耗增加可达2 %。以上为平均数据, 不同机型有较大差别。除正确调整热力参数并保持各缸平衡外, 主机的其他部分(例如增压

42、器或中冷器的积污或堵塞)对油耗也会有很大影响。主机各缸平衡不良除增加油耗外, 还会恶化轴系扭振。当各缸平均有效压力的偏差达10 %时可使扭振幅度增加达10 0 %。1、2关于转换到燃用轻油现代低速柴油机已不再要求进出港机动操纵时以及停车前主机转换到燃用轻油。制造厂甚至建议用户在柴油机的全部寿命期内尽可能不换轻油, 以避免在转换时使主机的燃油系统、润滑状态等的正常运行状态受到破坏。如能遵循这一原则也有利于降低燃油费用。对于大部分较老的主机, 进出港低负荷下仍燃用重油是可能的。但要注意保持发动机温度以及扫气温度。在燃油方面, 要保持加热温度并使高温燃油在系统中循环。老主机是否能在进出港时仍燃用重油

43、应根据机型及其燃油系统具体分析。可供参考的是最新的苏尔寿R T A 4 8 T 机已取消了高压燃油系统的循环功能, 并没有影响发动机的启动性能。1.3 注意船舶的航行状态通过对主机运行工作点(负荷及转速)的监督以了解全船的运行状态至关重要现代船舶柴油机对运行点的要求极严, 超出规定范围不但增加油耗而月_ 降低发动机可靠性。可将运行工作点的数据报告公司, 由岸L 机务部门通过船舶档案及姐妹船的数据来分析工况点是否正常C 例如某船在航行中途发现工况异常, 此时离该船出坞仅3 个月。公司根据报来数据分析, 认为可能系污底, 从而及时一安排潜水员在下一港口检查。检查发现该船螺旋桨及侧推器附近的船体污底

44、严重, 立即进行水下刮铲。停航不到6 天。清除污底后每日油耗节约5 吨。扣除刮铲的费用, 净节省约6 0 0 0 0 美元C2 辅机2,1 减少辅柴油机运行台数辅柴油机的运行台数应尽可能少: 能运行l 台于9 0 % 功率则不运行2 台45 % 功率。除了备车、机动操纵或在窄航道航行, 此一原则应适合包括航行或在港的所有情况。为防止仅运行一台发电机时过载, 在每日装卸货结束后应把起货机电路拉开, 关掉一切多余的设备。应向值班者强调在运行一台发电机时如发生意外情况, 例如燃油管破裂使燃油喷到运行的机器上时, 应该不惜全船停电而紧急停机。如电站耗油为每日3 吨, 若节约1 % , 则每年可省油至少

45、10 吨C当用一台发电机代替二台时, 每年节约3 0 吨油是可能的。使用一台辅柴油机代以两台还可减少全船辅柴油机的总运行时间, 从而延长大修间隔。有关辅柴油机并联运行的节能问题可参阅本刊19 9 0 年第1 期。2.2 辅柴油机燃用重油辅柴油机长期燃用何种燃料虽不由船员决定, 但烧好重油却取决于船员。燃用重油后对柴油机管理、保养的技术要求提高, 船员须承担更大的责任。当今的辅柴油机已可燃用与主机相同的38 0 cs t 重油, 但在1 /2 左右负荷以下需改换轻油, 故使用一台满负荷运行的辅柴油机可大大节约燃料费用:燃用重油后须加强对柴油机燃油系统的维护保养。应避免用磨料研磨针阀座, 因会改变

46、配合面的几何形状, 从而影响雾化和燃烧。排温是辅柴油机最重要和直观的参数,要保证其可信度。通过排温能及时发现诸如增压器滤器堵塞、喷油器或喷油泵异常等常见故障。通过爆压测量查找故障源2.3 其他辅机一旦船员树立了动力装置整体节能的观念, 就能发现许多浪费能源的地方, 包括对一些节能设备的弃用或误用。例如废汽透平发电装置, 目前大部分具有此装置的船舶都废弃不用, 而实际上恢复使用并不困难, 而节约能源是可观的。3 油舱加热油舱加热系统随船而异。在主机全负荷及在港时必须燃用辅锅炉。一些简易型船,采用紧凑型复合锅炉, 其受热面往往不足, 这时更需注意合理调配加热。以节约燃油。燃油的最低可泵送粘度为I0

47、 0 0 c st。油舱的蒸汽加热系统常设计为4 8 小时加热到此粘度。随海水温度之不同, 现代船舶往往在需泵送前2 一3 日加热油舱。在寒冷海域或主机低负荷运行时必须燃用辅锅炉。图3示出燃油的泵送粘度(油舱温度)与每天油耗量的关系, 该图以3 80c st 燃油,5 0 0 吨油舱,油舱与海水接触的船壳面积5 0 时绘出。由图可见当保持最低可泵的流动状态(1 0 0 0 e st ,3 5 ), 需每天耗油3.4 吨。节约加热燃油的一般原则是通过调配尽可能多地使用与海水接触面小的深油舱; 在满负荷航行时将多余废汽通人大舱而不通人冷凝器, 以减少到港后的蒸汽消耗等。4 能源的跑、冒、滴、漏船员

48、必须时时注意油、蒸汽、水和压缩空气等的泄漏。对管子法兰、接头、阀座密封、阀杆填料函以及汽水分离器的功能等要确保正常。BP 公司曾指出, 0 . SMPa 的压缩空气通过直径为I c l二2 的小孔相当于每天消耗0 .4 吨燃油。如听任其泄漏, 每年要损失约2 0 0 0 0 美元。如泄漏的是蒸汽, 其损失更大。在防止燃油系统泄漏中还应注意燃油分油机的自动排渣间隔。对于全排式分油机,每次除渣量约为总分油量的2 % 一3 % 。如运行程序设定不当, 会造成严重的燃油浪费。如因操作不当而使排渣量增加l % , 每天就要浪费约60 美元, 乘以每年的操作天数其值也十分可观。由于主机有大量回油, 通常将

49、监测用重油流量计装在日用油柜出口管路上。主机回油进人集油井, 再从集油井回人日用油柜。但集油井内常有沸腾、气化等现象使油位变化。在进行计量时要注意燃油系统在全部计量时间内的稳定。5 降低电能消耗降低电力负荷在船舶节能中的地位常被低估。其实这一部分的能量不但可观而且措施比较易行。仅白天将甲板照明关掉一项, 对一艘远洋货船而言每年即可节约人民币4 , 0 0 0 元。同样原则, 在自动化船机舱无人值班时减低机舱照明, 节约用电更为可观。若机舱全部照明用电为20 kw, 如在无人值班时降到应急照明水平(3 0 啊) 用电) , 即仅照明通道、楼梯、主要控制点等。以每天16 小时无人值班, 每年3()

50、 0 天计, 每年可有人民币15,0 0元以上的节约有的船公司执行了厨房在晚间完全熄灯的规定, 不但节能而且减少火灾危险。备用泵浦在轻载运转时看来浪费能源,但实际上仅消耗IZ R 的能量。驱动泵浦的电流主要是无功电流, 它虽然会减低功率因数提高k V A 功率, 但只要发电机有能力提供此无功功率, 能量的消耗是很小的。但是对大功率装置就不能这么看。例如首、尾侧推器, 即使在轻负荷运转, 也要增加运行一台发电机。正如前述, 对节能不利。所以应尽可能早使此类装置停止运转。货船的货舱通风耗能也相当大。一些专用船, 例如滚装船、汽车运载船, 其舱内通风机的功率可达1, 0 0 0 kW。对于一艘3 0

51、 ,0 0 0总吨的汽车运载船, 如能在航行时适当降低通风耗功, 每年节约可达6 0, 0 0 美元。此类通风能量的节约应伴以相应的安全措施。汽车舱的通风是为了防止碳氢类气体聚集, 当降低通风时船员应特别注意监测碳氢物浓度。在进人货舱进行各类作业时一应作好安排, 进舱前要确认碳氢物浓度低于l%LE L。6 驾驶节能以上所述均着眼于作为运输工具的船舶本身。但如把船舶与其航行环境和条件结合起来, 进一步考虑船舶驾驶和航线, 则船员在节能中的作用就更大了。能以最好最短的航线航行于两港口之间一直使航海者引以为豪。虽然借助于现代航海仪器, 诸如卫星定位, 技术上已容易得多。但考虑到气象和海流, 实现这一

52、古老命题仍十分复杂。例如在恶劣海况下主机功率用于克服风浪阻力, 航速减低、航期延长二通常船舶油耗要高于无风浪时油耗9 % 一3 伙) 二大部分船舶有一预定的到港时间, 船舶常在前段航行中用较快的航速, 在后段则用较慢的航速以保证到时间: 由于功率和航速呈3 次方关系, 当航速增力I 川% 日寸, 功率要增加3 峨, 。以后的低航速所节约的油耗不足以抵消此一油耗的增加。海况一定时,整个航次船舶保持恒定航速是最经济的。即从节能角度看, 主机功率应保持不变。但是, 保持恒定航速将使船舶失去赶船期的余量。考虑到可能遇到的诸如主机故障、气象变化等情况, 留有一定余量是必要的。但驾驶员应认识到航速与节能的

53、关系,在安排航行计划时要顾及船舶节能。轻载时选择最佳压载及纵倾可节能。根据船型及原配载情况, 在进行优化后一般可有3 % 的节能率。个别船舶例如某些油轮可达10 %。当然, 在进行压载及纵倾调整时船舶的安全性(性能和强度)理应放在首位。自动舵的设定也与节能有关。在近岸航行时设定在快动作, 在深海航行时应改为小动作, 以减小舵和船舶的偏摆C 如自动舵的设定偏离最佳位置, 会造成1 % 一2 % 的能源浪废 交通节能与环保2000年03期船舶节能新技术开发与应用研究摘要: 随着船舶燃油价格的上涨, 船舶节能技术得到了广泛的关注, 本文主要介绍了国内外船舶节能新技术的研究和进展。本文重点介绍了主机动

54、力系统、制冷系统、推进系统和油料系统等的综合节能技术措施。再借助管理系统的帮助, 将能为国内的船舶节能的发展提供有利的推动。1 船舶主机动力系统( 1) 混合推进技术: 混合推进技术装置主要由主机、轴带发电机/电动机、废气锅炉、动力透平和蒸汽透平发电机、电站管理系统( PMS) 、主机离合器、余热回收装置等组成。该技术可以较大提高柴油机推进效率。( 2) 高压共轨电子喷射技术: 柴油机采用该技术和相应的控制装置后, 柴油机能适应各种工况。由于各种参数可以单独控制, 因此可使燃油消耗显著降低。( 3) 双燃料电力推进技术: 双燃料发动机( dualfuel engine,简称DF 发动机) 是以

55、低压天然气作为主要燃料, 船用柴油和重油作为备用燃料, 燃料供应系统能迅速、无扰动实现燃料的转换: 当天然气中断时, 系统会自动切换到液体燃料供应状态, 保证发动机持续运转。并且更加环保。(4) 智能化技术: 智能化, 即使综合使用电子技术和网络技术, 通过对柴油机和船舶的各种参数进行监测, 并自动适时进行控制和管理, 从而使柴油机随时处于最佳的工作状态。2007 年3 月2 日, 中船重工宜昌船舶柴油机厂传来捷报, 世界首制WARTSILA 6RT- flex50B 智能型二冲程船用低速大功率柴油机顺利通过台架试验, 这表明我国也已开始在智能化方面迈出了重要的一步。可以预计,智能技术的不断完

56、善在主机节能方面必将大有可为。2 船舶制冷系统变频措施船舶制冷系统的节能主要是对船舶中央空调系统采用变频技术。( 1) 冷冻泵: 采用变频技术时, 可以在冷冻水蒸发器的入口处设置一个温度检测点, 将该温度送到变频器和给定的温度进行比较, 根据比较的结果, 变频器发出控制信号对电机进行速度控制。当回水温度升高时,说明房间温度高, 此时通过变频器提高冷冻泵的转速,加快冷冻水的循环速度, 使房间的温度降低; 反之, 则降低冷冻泵的转速。为避免系统发生冻结, 冷冻水的流量不能低于额定流量的7580%, 因此, 通常要对变频器的下限频率进行设定。( 2) 冷却泵: 在冷却水循环系统中, 冷却塔的水温是随环境温度变化而变化的, 其单侧水温度不能准确地反映制冷机组内产生的热量的多少, 因此, 要以回水和进水之间的温度差作为依据, 实现恒温差控制。温差信号送入变频器, 温差大, 则表明制冷机组产生的热量多, 应该通过变频器提高冷却泵的转速, 以加快冷却水的循环速度, 带走更多热量; 温差小, 则说明冷冻机组产生的热量少, 就可以通过变频器降低冷却泵的转速, 减慢冷却水的循