船舶最佳运行决策管理

Chapter3最佳运行决策管理柴油主机螺旋桨船体相互制约&有机整体转速与主机功率的关系

但是当柴油机安装到某一艘特定的船舶，配置某一设计工况点的螺旋桨，那么，这台主机所发挥的功率和转速，完全被螺旋桨所限制。

Ne——f（n3）一般匹配

70年代之前所建造的船舶，螺旋桨的设计工况点是按柴油机的最大持续功率和转速来设计，即没有任何功率储备或转速储备。再者从造船厂所追求的指标是新造船的航速一定要求达到，至于主机的工况是否合理，有没有超负荷，是不关心的。总认为主机厂所提供的额定值就应该保证达到，至于情况在发生变化，都不予重视。随着柴油机参数的提高，故障出现的频繁，迫使柴油机制造厂及航运部门重新审视这样的设计指导思想是否合理。船舶阻力状态的规律

通过对将近200艘航行于全球各个地区各种类型船舶的跟踪监视，收集船舶状态及主机运行工况，发现以下规律：新造的船舶阻力最小；当到进坞期限时（一般取一年半至二年），船舶的阻力达到最大；进坞进行清洁船体，重新油漆，或者喷砂抛光处理，出坞后阻力降低，但是它已恢复不到新船时的阻力状态；或恢复不到前次出坞的阻力状态。

船舶阻力状态的规律经过5个至10个进坞周期，船舶阻力逐渐趋向稳定，这时与新造船状况比较，出坞后（船体清洁，新涂油漆）的阻力比新船增长15％－20％；而在达到进坞前，船体壳板被腐蚀，漆皮剥落，附有海生物等，它的阻力状态约比新船增长30％－40％。

柴油机储备船舶投入营运后，它的阻力状况是变化的，势必造成对柴油机的超负荷。经过将近二年的跟踪调查，最后柴油机制造者提出螺旋桨设计工况点的选择必须留有“柴油机的储备”这一新概念。最早出现在1973－1974年间，柴油机公司以“技术通报”的形式，劝告造船工程师，要给主机留出一条“生路”。不然经常出现缸套过度磨损，排温升高，燃烧室部件产生裂纹，油耗增大，扫气压力降低，增压器转速降低，油门开度增加等等一系列的故障现象。外界环境变化导致柴油机超负荷船体宏观线型的变化；船体表面糙度的恶化；螺旋桨桨叶表面粗糙度的增加；柴油机自身使用年限增长而陈旧。

转速与功率关系图7-11功率储备转速与功率关系纵坐标表示功率的百分数；横坐标是转速的百分数。两个100％的相交点就是柴油主机的最大持续功率和转速；通过额定值点的推进特性曲线称为理论（或额定）推进特性曲线；功率值的90％与推进特性曲线相交之点(D)作为正常持续使用工况点；也就是说柴油机的持续服务工况点功率值已降低至90％MCR，转速亦已降低，它是按推进特性曲线功率降低至90％MCR，转速相应降低至（nH——表示柴油机的额定转速），这一点还不是螺旋桨的设计工况点，螺旋桨的设计工况点A的功率值取为D／1.15，即持续服务工况点D除以1.15；前者减低至90％MCR的（D）点称为“主机储备”，而后者从D点降为A点被称为“海上风浪储备”。因而，当新船在海上试航时，即使主机开到额定转速nH主机还是不会发出额定功率值。工况的变化从一个坞期间宏观分析，推进特性曲线是逐渐变陡。出现变陡的推进特性曲线工况有下述三种操纵方式：维持主机的油门开度，相当于沿等平均有效压力来操作，其后果必然是降低转速运行，相当于运行点从（A）变化到（B）；保持柴油机的输出功率，即从（A）点沿水平线移至（C）点，功率相等，但此时的主机油门开度是升高（开大）了，即平均有效压力值变大；然而实际操作时要保持等功率运行比较困难，因为功率值没有直观的仪表监测；保持柴油机的转速，即在曲线图上通过（A）点作一条垂直线，它的运行工况的功率值将大大超过（D）点值，这种情况超负荷是最严重的，它会引起主机故障，排温升高，油耗增加，热负荷上升。最佳运行监视的参数实船运行中机务监督或机务管理部门要经常性地考核船舶主机的运行工况点是否落在（A）点附近，在航运部门有的建立了五天主机工况报告的制度，把主机的转速，油门开度，排气温度，日耗油量，平均航速等，以电报或传真报告机务部门。机务管理部门通过连续的五天报告判断船舶主机负荷状况，是短时期由于气候、海况的影响引起负荷过重，还是较长时期始终是超负荷，再结合进坞计划安排是否已接近坞修期了进坞之后要不要采取喷砂抛光船体壳板处理，或者是采取削割螺旋桨随边来改善主机的负荷。也可能只要把船体清洁后负荷就会减小下来，总之要对数据的积累全面考核，权衡利弊，作出决策。技术的关键是要监视哪些参数来判断主机的负荷状况负荷的判断

首先要求船舶轮机员要把主机高压油泵的定时进行勘查，要保持与出厂座台试验的数据相一致，尤为重要的是高压油泵的“有效喷油行程”要相等（与出厂时），各缸之间允许偏差严格符合说明书要求。负荷的判断

其次把柴油机出厂座台试验结果，按推进特性曲线——转速与功率的关系绘制出来，同时在该推进特性曲线图上把等平均有效压力线，即等油门线亦标绘在同一曲线上。然后当接到船舶上报的数据，只要简便地把转速和油门的工作点标绘在该曲线图上，就可以大致判别主机的工况轻重程度，当然要修正燃油的低热值，进机温度，比重以及高压油泵柱塞副的磨损情况。当相同转速时，与座台试验数据相比较，油门开度超过座台试验数据，则可以判别负荷已经偏重，当油门开度小于或接近座台试验结果，则说明负荷状况正常，持续的观察考查，就可以对一艘船的主机负荷状况作出定性评估。如何进行船舶运行的

Chapter4机械设备档案管理由各艘船舶机舱管理的各种报表、技术文件、故障报告、机械设备拆检测量报告，主机曲轴臂距差测量记录等，上报到航运企业的机务主管部门。采用必要的方法，把各种设备的信息变成数据资料，按各管理层次的要求形成表格、文件、报告和统计数字或图表等，以便向机务管理工程师提供机械设备的历史、现状等信息。建立机械设备档案管理系统的目的是保证设备的可靠性，其实质是可靠性管理。可靠性是机械设备的重要质量指标。为了设备的可靠必须将可靠性管理贯彻到设备的设计、试验、制造、出厂检验和实际使用各个阶段。可靠性管理要保证设备在整个使用期间的技术性能，即所谓长期质量，对航行于汪洋大海的船舶机械设备尤为重要。新船建造期间机械设备档案1)各类设备使用说明书；2)备件订购编号表清单；3)设备安装时测量记录；4)车间提交试验报告；5)轴系对中计算及测量记录；6)主机、辅机参数调整表，定时测量报告；7)主付机曲轴臂距差测量记录；8)海上试航报告；9)自动化船舶监测报警系统的组成，模拟试验报告等。船舶运行期间机械设备档案管理建立设备的档案资料，要求随着船舶使用服务期，把实际拆检时，或者修船时测得的数据不断充实，使机械主要另部件的沿革状况都有据可查。就如第二节所述参数监测维修管理，柴油机性能参数的评估。而机械设备技术档案的管理，相当于对“硬件”的档案库，利用现代化企业管理中的信息处理主要工具——电子计算机，在一定范围内就能构成船舶机械设备的信息系统。档案管理的实例船舶动力装置的“心脏”是船舶推进主机，而推进系统中的曲轴中心线的同心度是至关重要的技术参数，因此必须给予充分的重视。曲轴曲柄臂距差要求主机或柴油发电机每运行3000h后，或者进行了影响到曲轴中心的修理工程，就要在修理完工后进行臂距差的测量；测量的工具和位置应历次相同，严格遵循柴油机制造厂的说明书规定；即使在船厂进行修理，不是由船员测量，也要按此表格形式进行填写；表格的下部分是画出曲轴中心线的示意图，它是把各缸上死点位置的测量值绘制成曲轴“中心线”，它不是真正的曲轴中心，只是个模拟状态，通过资料的积累，曲轴中心线的变化过程就一目了然。主机和柴油发电机组气缸拆检测量按柴油机制造厂规定的吊缸周期，每次吊缸时就应完整地做好测量记录，无论该项工程由船员进行还是由船厂承担，都应做好这份测量报告；测量工具和测定位置应严格按柴油机制造厂商的说明书规定。在吊缸中发