對船舶主機(jī)選型的經(jīng)濟(jì)性闡述

祝曉

當(dāng)前世界正經(jīng)歷經(jīng)濟(jì)、能源雙重危機(jī)，發(fā)展遇到了資源和價(jià)格瓶頸，航運(yùn)行業(yè)通過控制燃油消耗，提高能源利用率做到對成本的控制和效率的增加，也已成為整個(gè)行業(yè)的必然選擇，這給船舶設(shè)計(jì)、制造帶來了新的要求和壓力。船舶主機(jī)選型是設(shè)計(jì)和制造船舶中重要的一環(huán)，通過船舶主機(jī)選型的主動(dòng)控制，選用高效率、低能耗、大推力的船舶主機(jī)，做到對油耗的有效控制，實(shí)現(xiàn)對船舶能耗的降低，建立航運(yùn)行業(yè)的競爭能力和核心優(yōu)勢。應(yīng)該從控制船舶主機(jī)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)、實(shí)現(xiàn)船舶主機(jī)能源再利用、推進(jìn)裝置經(jīng)濟(jì)性等方面入手，建立船舶主機(jī)選型經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)，設(shè)立船舶主機(jī)選型的最新規(guī)范與要求，做到對船舶主機(jī)選型科學(xué)性和合理性的體系保障，為維護(hù)航運(yùn)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定關(guān)鍵基礎(chǔ)，構(gòu)筑產(chǎn)業(yè)長期發(fā)展結(jié)構(gòu)性平臺(tái)。

1 、控制船舶主機(jī)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

1.1 控制船舶主機(jī)的參數(shù)

船舶主機(jī)的選擇應(yīng)該控制主機(jī)的尺寸，通過降低船舶主機(jī)的外部尺寸和整體體積，提高船舶的有效容積，縮小船舶主機(jī)的占容比，做到對船舶主機(jī)尺寸的控制，這不但有利于提高船舶主機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，也會(huì)提升船舶整體的運(yùn)輸能力。船舶主機(jī)的選擇中應(yīng)該控制主機(jī)的重量，通過降低船舶主機(jī)重心改進(jìn)船舶整體的穩(wěn)定性，減少尾傾和偏轉(zhuǎn)問題的發(fā)生，提高船舶航運(yùn)過程中的安全性。

1.2 控制船舶主機(jī)的燃料消耗

船舶主機(jī)設(shè)計(jì)和制造過程中，應(yīng)該通過選擇性控制船舶主機(jī)的燃料消耗和進(jìn)排氣系統(tǒng)，要確定船舶主機(jī)的消耗率，通過改進(jìn)燃油系統(tǒng)、加溫系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)提升船舶主機(jī)的燃燒效率，降低船舶主機(jī)的運(yùn)行燃油損失，控制船舶主機(jī)的磨損，做到對船舶主機(jī)燃油消耗的進(jìn)一步降低，以新的結(jié)構(gòu)和輔助系統(tǒng)提升船舶主機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

1.3 提高船舶主機(jī)的適應(yīng)性

當(dāng)前船舶運(yùn)輸中燃料的來源非常復(fù)雜，船舶主機(jī)實(shí)際消耗的燃油品質(zhì)存在著高低起伏的特征，在船舶主機(jī)選型過程中應(yīng)該針對燃油品質(zhì)的波動(dòng)現(xiàn)象做到綜合適應(yīng)，在確保船舶主機(jī)安全運(yùn)行的同時(shí)，提升船舶主機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。要在選型中控制船舶主機(jī)的適應(yīng)性，選擇通過700CST/50℃的燃燒設(shè)計(jì)，做到提升船舶主機(jī)在低質(zhì)燃油狀態(tài)下的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)對船舶主機(jī)經(jīng)濟(jì)性的綜合保障。

1.4 提升船舶主機(jī)的可靠性

船舶主機(jī)運(yùn)行時(shí)間長、負(fù)荷量大，如果沒有可靠性作為保障，容易產(chǎn)生船舶主機(jī)的停車和各類故障，影響航運(yùn)的安全與效率。在船舶主機(jī)選型中應(yīng)該首先選用高可靠性的船舶主機(jī)，延長船舶主機(jī)的使用壽命。要在船舶主機(jī)選型中從氣缸數(shù)量控制入手，提升船舶主機(jī)的可靠性，降低船舶主機(jī)故障發(fā)生的頻率，做到對船舶主機(jī)壽命和安全運(yùn)行時(shí)間的保障，整體上確保船舶主機(jī)的經(jīng)濟(jì)性與可靠性。

2 、實(shí)現(xiàn)船舶主機(jī)能源再利用

節(jié)能是船舶主機(jī)選型的重要參數(shù)，也是確保船舶主機(jī)的重要保障，在船舶主機(jī)選型時(shí)應(yīng)該堅(jiān)持節(jié)能的觀點(diǎn)，以能源的循環(huán)和再利用為途徑實(shí)現(xiàn)船舶主機(jī)的經(jīng)濟(jì)化運(yùn)行。這方面上海的中船三開公司開發(fā)的EGR系統(tǒng)是當(dāng)前船舶主機(jī)能源再利用的代表，EGR系統(tǒng)主要利用掃氣與燃燒廢氣的混合，置換掃氣中的氧氣，進(jìn)而改善主機(jī)氣缸的燃燒溫度，優(yōu)化負(fù)氧環(huán)境，做到對碳氧化合物的濃度控制，這會(huì)大幅度提升燃油的燃燒效率，提高船舶主機(jī)的功效水平，根據(jù)MDT試驗(yàn)結(jié)果，采用EGR系統(tǒng)可以提升主機(jī)功率1～3%。當(dāng)前國內(nèi)還有科研與制造單位將EGR系統(tǒng)與增壓技術(shù)做到更進(jìn)一步結(jié)合，通過對主機(jī)增壓實(shí)現(xiàn)能源進(jìn)一步地回收，做到對船舶主機(jī)能源效率和經(jīng)濟(jì)性的保障。

3 、選用經(jīng)濟(jì)性推進(jìn)裝置

推進(jìn)裝置是船舶動(dòng)力系統(tǒng)中關(guān)鍵的部分，高效率的推進(jìn)裝置不但有利于提高船舶航行的速度，而且也有利于船舶經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，在船舶主機(jī)選型中應(yīng)該做到船舶主機(jī)與推進(jìn)裝置的契合，使船舶主機(jī)更為高效地連接到推進(jìn)裝置，實(shí)現(xiàn)船舶主機(jī)能量更經(jīng)濟(jì)、更高效地傳導(dǎo)到推進(jìn)裝置，做到對船舶主機(jī)經(jīng)濟(jì)性的提升，實(shí)現(xiàn)船舶的可靠、高效運(yùn)行。

3.1 優(yōu)化推進(jìn)效率比

船舶主機(jī)選型中確定推進(jìn)效率比是重要環(huán)節(jié)，過高的轉(zhuǎn)數(shù)并不能帶來船舶航行的高速度，反而會(huì)形成船舶速度的降低，這會(huì)提升船舶主機(jī)的能耗，提高船舶主機(jī)的運(yùn)行支出，給航運(yùn)和維護(hù)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)與支出成本。在船舶主機(jī)選型中應(yīng)該控制和優(yōu)化推進(jìn)裝置的效率比，要將效率比作為核心的參數(shù)在船舶主機(jī)選型中加以確定，使船舶主機(jī)轉(zhuǎn)速和推進(jìn)裝置轉(zhuǎn)速做到有機(jī)統(tǒng)一，做到船舶主機(jī)功率的有效傳遞，為船舶主機(jī)的穩(wěn)定而高效地運(yùn)行建立系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。在船舶主機(jī)選型過程中應(yīng)該在第一個(gè)環(huán)節(jié)就做到對推進(jìn)效率比的控制，要選擇低轉(zhuǎn)數(shù)、高效率的螺旋槳作為推進(jìn)裝置，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，在一定范圍內(nèi)螺旋槳轉(zhuǎn)速下降一半，則推進(jìn)效果提升11%，因此，可以在選型中控制螺旋槳的速度來提升運(yùn)行的效率，做到對船舶主機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保障。

3.2 優(yōu)選軸帶發(fā)電機(jī)類型推進(jìn)裝置

軸帶發(fā)電機(jī)可以提升推進(jìn)裝置的穩(wěn)定性，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)船舶運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，在船舶主機(jī)選擇中可以通過選擇齒輪箱直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的措施和方法，穩(wěn)定推進(jìn)裝置的運(yùn)行，通過充分利用主機(jī)的剩余功率，降低能源消耗，在免裝一臺(tái)副柴油機(jī)的基礎(chǔ)上，使傳動(dòng)裝置的投資費(fèi)用和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，可節(jié)省船舶主機(jī)的維護(hù)，控制主機(jī)燃油、滑油的運(yùn)行費(fèi)用，提升船舶運(yùn)行整體的經(jīng)濟(jì)效益。此外要控制和調(diào)整螺距槳的軸系，使船舶主機(jī)得以恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，優(yōu)化軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，通過對固定螺距槳軸系的控制提升軸帶發(fā)電機(jī)的高校運(yùn)行，這樣有利于船舶在港內(nèi)航行及停靠碼頭時(shí)低速運(yùn)行和快速轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)，通過增設(shè)恒頻穩(wěn)定器，使船舶在轉(zhuǎn)速變化時(shí)，仍保持輸出電流特性恒定。

結(jié)語

在船舶設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域中，船舶主機(jī)選型是一個(gè)重要的、值得高度重視的問題，無論是民用船舶還是軍用艦船都需要科學(xué)的船舶主機(jī)選型，以此來確保船舶制造的科學(xué)性和船舶運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，要將經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作為船舶主機(jī)選型的重要依據(jù)，從船舶主機(jī)的設(shè)計(jì)功能、節(jié)能體系、運(yùn)行方式等方面入手，探尋經(jīng)濟(jì)性為前提的船舶主機(jī)選型體系，這樣才能綜合建立起船舶主機(jī)選型的新模式，做到對船舶制造、運(yùn)行效率與經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的基本保障，構(gòu)建船舶主機(jī)選型的評價(jià)與審核體系，進(jìn)一步使船舶主機(jī)選型規(guī)范化和科學(xué)化，做到對船舶制造、船舶航運(yùn)的綜合性保障。