老設備改造中的新技術應用

王守新

（中國電建集團港航建設有限公司，天津 300467）

孟加拉帕德瑪大橋河道整治項目是一個大型的工程項目，在項目施工中，邊坡疏浚施工是整個工程的關鍵工序。邊坡施工質(zhì)量要求非常嚴格，質(zhì)量標準已經(jīng)超過歐美質(zhì)量標準，驗收非常苛刻。疏浚施工是整個水上工程的第一項施工，直接影響后續(xù)工程的進展。挖泥船的施工質(zhì)量是非常關鍵的，直接影響后續(xù)各項施工，它易受外界因素的影響。前期投入7025船型手動階梯式邊坡開挖，受施工設備條件限制，以及人工手動操作不可避免的施工誤差，施工質(zhì)量難以保證，精度無法滿足技術要求，存在施工效率低下的問題。為了更好地應對這種情況，新船舶或舊設備改造不可避免，新技術的競爭優(yōu)勢取決于節(jié)能、高效、環(huán)保，可以更好地完成工程的實際需要。

1 船舶的基本構(gòu)成

1.1 電控柴油機

電控柴油機是柴油機歷史上經(jīng)歷過的第三次革命，當前這種技術在船舶上運用也是最為出色和廣泛的。這種類型的電注入柴油引擎，經(jīng)過多次的實驗室和船測試和檢驗，變得越來越成熟，已廣泛應用于新船，其中最強烈推薦和廣泛應用的是MAN B & W系列柴油機和瓦錫蘭蘇爾壽公司推出rt—flex系列柴油機。

在孟加拉帕德瑪大橋河道整治項目過程當中，其吸泥船在設計之初便有著一些較為顯著的思路，施工合同于2015年簽訂，2017年交付。三年多以來，主機在船舶節(jié)能技術迅猛發(fā)展的情況下更多以MAN B & W 5s60me—c7.1為主，然而，經(jīng)過長時間的實踐，發(fā)現(xiàn)能夠讓船舶在節(jié)能、高效、環(huán)保方面發(fā)揮更好效果的卻是5s60me—c8.2。對比該模型的油耗及成本核算，有利于模型的持續(xù)改善和提升。更換較先進型號的舊設備后，主機耗油量減少約1.9%。船舶油耗29噸/日，年航次280天，可節(jié)約燃油155噸，能夠為整個孟加拉帕德瑪大橋河道整治項目工程帶來10萬美金的巨大經(jīng)濟收益。

1.2 新能源主機

在現(xiàn)代船舶當中，新能源主機的運用愈發(fā)頻繁，其節(jié)能性和環(huán)保性讓這一混合燃料躋身未來一段時間內(nèi)主流的船舶發(fā)動機產(chǎn)品，在孟加拉國帕德馬大橋河道整治工程中其應用也十分廣泛。在整治工程的船舶當中，以液化天然氣(LNG)為動力的發(fā)動機依舊有廣泛的應用，尤其是me—gi雙燃料天然氣發(fā)動機為最常見，但是要數(shù)減排能力柴油機和渦輪發(fā)動機無疑是最優(yōu)質(zhì)的，其尾氣循環(huán)技術讓船舶可以在IMO III氮氧化物排放的標準下更好地作業(yè)。隨著技術的進步，符合國際海事組織排放標準III的柴油發(fā)動機逐漸出現(xiàn)在人們的事業(yè)當中，其中MAN B & W 6s80me—c9這一型號尤為引人矚目。

1.3 組合式鍋爐

作為一種節(jié)能方法，鍋爐聯(lián)合回收發(fā)電機組余熱在新船舶或舊設備改造當中的應用十分廣泛。很長一段時間,不使用氣體發(fā)生器直接排氣，由于改造減少了主機使用的電力，主機排氣溫度和排氣增壓器出口減少，導致蒸汽的主機廢氣鍋爐側(cè)難以符合船舶作業(yè)的需求。

孟加拉帕德瑪大橋河道整治項目中的吸泥船為了更好地配合蒸汽動力的需要，更多以組合式鍋爐來強化其動力推進，這種鍋爐主要包括了1臺主機以及2臺發(fā)電機。在根本原理上，這3臺機組排出的所有廢氣能夠以組合的形式被排放到廢氣鍋爐，然而發(fā)電機在鍋爐檢修時依舊能夠順利運轉(zhuǎn)，從而確保船舶運作能夠一直得到有效的電力供應，所以組合鍋爐更多還是借助2臺機組的方式來展開。因為在鍋爐內(nèi)的排氣管道里，發(fā)電機與主機處于完全剝離的狀態(tài)，所以額外的腐蝕風險或者結(jié)構(gòu)問題便不復存在。

2 新結(jié)構(gòu)技術與新材料的運用

2.1 結(jié)構(gòu)技術在現(xiàn)代船舶老設備改造及建造中的運用

節(jié)能渦翼增加防渦翼，減少螺旋槳尾泡，減小空化效應，讓水動力性能和推進效率進一步提升。渦翼的關鍵作用在于更好地回收螺旋槳尾流場在旋轉(zhuǎn)過程成損失的大概5%的能量，所以大多數(shù)船舶在廠房維修時，都會著重改造和完善船舶的推進裝置，從而讓船舶推進效率更優(yōu)，當前與之相關的舊設備改造原理以及改進辦法在類似于孟加拉帕德瑪大橋河道整治項目這樣的大型工程中逐漸普及。在經(jīng)過改進的渦流翅片當中，安裝步驟進一步簡化，有效地改善了節(jié)能效果以及節(jié)約了維護成本。在安裝鰭以后，在相同的功率條件下，0.1海里的速度比沒有鰭效果好，推進效率更高，燃料節(jié)約更多。

2.2 新材料

在孟加拉帕德瑪大橋河道整治項目的船舶中，Syladvance、Sigma Ecofleet這兩種材料的運用最為廣泛，前者更多是為了防止水生生物污染，從而更好地提升其工作效率；后者則更多是以基于甲基丙烯酸有機硅聚合物樹脂的專利技術為基礎，能使船體表面光滑，具有優(yōu)異的防污性能。構(gòu)建σSYLADVANCE漆板，可以減少水下船體航行期間的摩擦和阻力，減少了船在實際應用中的石油消耗。

Sigma Ecofleet 290為Sigma標準防污漆；Sigma SA800是一種先進的防污涂料，其工藝為成膜樹脂全水解，這也是當前技術領域的一項重要專利。Sigma SA800在拋光方面有著更好的均勻效果和線性特點，還有更為稀薄的防污涂料表面皂化層，讓整個涂料的活性成分在空氣釋放更為平穩(wěn)，防止水污染的效果也更好，在孟加拉帕德瑪大橋河道整治項目其優(yōu)勢更是十分明顯。在船舶作業(yè)過程中，往往需要連續(xù)拋光防污涂料，在這種情況下σsa8000將會使相應設備的表面更為光滑表面，σsa8000和防污涂料表面施工的特點，與普通的防污涂料相比，減少了船體摩擦阻力，在相同情況下，船舶荷載和主機推進效率更高，從而達到節(jié)能減排的效果。

3 老舊設備中新技術創(chuàng)新改造的途徑

在孟加拉帕德瑪大橋河道整治項目的吸泥船中，首當其沖的便是讓船舶加寬，使船舶運力增加、成本降低、效益提高，從而使孟加拉帕德瑪大橋河道整治項目效率更高。加寬改造有效地提升了船舶的裝載能力、長時間作業(yè)能力以及和橫向穩(wěn)定性。除此外，隨著舊設備的進一步改造，孟加拉帕德瑪大橋河道整治項目當中船舶作業(yè)過程中的的碳排放量也得到了有效的控制，達到了節(jié)能環(huán)保的效果。大型絞吸式挖泥船河道深水邊坡高精度開挖控制技術研究以及舊設備中新技術的運用，取得了較好的經(jīng)濟效益，目前投入的9029絞吸式挖泥船使用邊坡自動開挖技術，極大地提高了邊坡疏浚質(zhì)量，并確保了疏浚施工效率。該項目的研究，為孟加拉帕德瑪大橋河道整治項目的順利實施提供了技術保障，并節(jié)約了施工成本。9029絞吸式挖泥船使用邊坡自動開挖技術，開挖的邊坡質(zhì)量90%以上能達到+/-250mm的容差要求，對比手動階梯式開挖或手動直接開挖的+/-500mm容差，有很大的提高。9029絞吸式挖泥船邊坡自動開挖技術的應用，在邊坡疏浚時，減少了重復開挖率，正常情況開挖兩次即可形成高質(zhì)量的永久邊坡，極大地提高了疏浚施工效率，并降低了單位面積疏浚施工綜合油耗。該技術的應用將綜合單方油耗超過1kg/m3降低至0.65kg/m3左右，為項目節(jié)約了大量的施工成本。

4 結(jié)語

上述船舶老設備中新技術的應用在當前船舶技術改革當中只是其中的一部分內(nèi)容，還有更多的新技術已經(jīng)逐步在船舶改造當中發(fā)揮重要的作用。在孟加拉國帕德瑪大橋河道整治工程中，類似于吸泥船這樣的船舶，其設備改造和新技術運用一直是其常規(guī)使用最為重要的事情。總的來說，創(chuàng)新及技術革命是我國在大型項目工程建設過程中提升自身競爭的必經(jīng)之路，也是孟加拉帕德瑪大橋河道整治項目這樣的大型項目中，我國船舶使用更廣泛的重要推動力。