對船舶主機選型的經(jīng)濟性闡述

祝曉

當(dāng)前世界正經(jīng)歷經(jīng)濟、能源雙重危機，發(fā)展遇到了資源和價格瓶頸，航運行業(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，也已成為整個行業(yè)的必然選擇，這給船舶設(shè)計、制造帶來了新的要求和壓力。船舶主機選型是設(shè)計和制造船舶中重要的一環(huán)，通過船舶主機選型的主動控制，選用高效率、低能耗、大推力的船舶主機，做到對油耗的有效控制，實現(xiàn)對船舶能耗的降低，建立航運行業(yè)的競爭能力和核心優(yōu)勢。應(yīng)該從控制船舶主機經(jīng)濟性指標(biāo)、實現(xiàn)船舶主機能源再利用、推進裝置經(jīng)濟性等方面入手，建立船舶主機選型經(jīng)濟性的基礎(chǔ)，設(shè)立船舶主機選型的最新規(guī)范與要求，做到對船舶主機選型科學(xué)性和合理性的體系保障，為維護航運產(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。

1 、控制船舶主機經(jīng)濟性指標(biāo)

1.1 控制船舶主機的參數(shù)

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

1.2 控制船舶主機的燃料消耗

船舶主機設(shè)計和制造過程中，應(yīng)該通過選擇性控制船舶主機的燃料消耗和進排氣系統(tǒng)，要確定船舶主機的消耗率，通過改進燃油系統(tǒng)、加溫系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)提升船舶主機的燃燒效率，降低船舶主機的運行燃油損失，控制船舶主機的磨損，做到對船舶主機燃油消耗的進一步降低，以新的結(jié)構(gòu)和輔助系統(tǒng)提升船舶主機運行的經(jīng)濟性。

1.3 提高船舶主機的適應(yīng)性

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

1.4 提升船舶主機的可靠性

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

2 、實現(xiàn)船舶主機能源再利用

節(jié)能是船舶主機選型的重要參數(shù)，也是確保船舶主機的重要保障，在船舶主機選型時應(yīng)該堅持節(jié)能的觀點，以能源的循環(huán)和再利用為途徑實現(xiàn)船舶主機的經(jīng)濟化運行。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，進而改善主機氣缸的燃燒溫度，優(yōu)化負(fù)氧環(huán)境，做到對碳氧化合物的濃度控制，這會大幅度提升燃油的燃燒效率，提高船舶主機的功效水平，根據(jù)MDT試驗結(jié)果，采用EGR系統(tǒng)可以提升主機功率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)做到更進一步結(jié)合，通過對主機增壓實現(xiàn)能源進一步地回收，做到對船舶主機能源效率和經(jīng)濟性的保障。

3 、選用經(jīng)濟性推進裝置

推進裝置是船舶動力系統(tǒng)中關(guān)鍵的部分，高效率的推進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)濟性運行目標(biāo)的實現(xiàn)，在船舶主機選型中應(yīng)該做到船舶主機與推進裝置的契合，使船舶主機更為高效地連接到推進裝置，實現(xiàn)船舶主機能量更經(jīng)濟、更高效地傳導(dǎo)到推進裝置，做到對船舶主機經(jīng)濟性的提升，實現(xiàn)船舶的可靠、高效運行。

3.1 優(yōu)化推進效率比

船舶主機選型中確定推進效率比是重要環(huán)節(jié)，過高的轉(zhuǎn)數(shù)并不能帶來船舶航行的高速度，反而會形成船舶速度的降低，這會提升船舶主機的能耗，提高船舶主機的運行支出，給航運和維護帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)與支出成本。在船舶主機選型中應(yīng)該控制和優(yōu)化推進裝置的效率比，要將效率比作為核心的參數(shù)在船舶主機選型中加以確定，使船舶主機轉(zhuǎn)速和推進裝置轉(zhuǎn)速做到有機統(tǒng)一，做到船舶主機功率的有效傳遞，為船舶主機的穩(wěn)定而高效地運行建立系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。在船舶主機選型過程中應(yīng)該在第一個環(huán)節(jié)就做到對推進效率比的控制，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行的效率，做到對船舶主機經(jīng)濟運行的保障。

3.2 優(yōu)選軸帶發(fā)電機類型推進裝置

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

結(jié)語

在船舶設(shè)計與制造領(lǐng)域中，船舶主機選型是一個重要的、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)的船舶主機選型，以此來確保船舶制造的科學(xué)性和船舶運行的經(jīng)濟性，要將經(jīng)濟指標(biāo)作為船舶主機選型的重要依據(jù)，從船舶主機的設(shè)計功能、節(jié)能體系、運行方式等方面入手，探尋經(jīng)濟性為前提的船舶主機選型體系，這樣才能綜合建立起船舶主機選型的新模式，做到對船舶制造、運行效率與經(jīng)濟目標(biāo)的基本保障，構(gòu)建船舶主機選型的評價與審核體系，進一步使船舶主機選型規(guī)范化和科學(xué)化，做到對船舶制造、船舶航運的綜合性保障。