海洋工程船燃油流量監測系統分析

吳 飛，李苗苗

（大連中遠海運重工有限公司，遼寧大連 116113）

0 引言

船舶作為交通運輸中運量較大的運輸工具，其營運成本中的40%～60%為燃油消耗，而我國的內河運輸船舶油耗比國外先進水平高10%～20%。隨著內河航運事業的不斷發展，船舶對能源消耗的需求將日益提高，而不可再生的能源卻日益枯竭，燃油短缺已成為制約航運事業發展的一個重要因素。近年來，船舶對燃油能源的消耗需求仍然不斷提高，為追求企業經濟效益最大化，船舶所有人和承租人越來越關注燃油消耗問題。

近年來世界原油市場價格上漲過快，為了追求企業的最大經濟效益，船東及租船人對燃油費用越來越予以關注。在一些內河船舶運輸過程中，由于承運方很難做到全程跟蹤監管，因此運輸船船員盜竊船舶燃油等物資的現象屢有發生。同時，由于船舶燃油管理需要，船舶需定期向航運公司報告存油量和消耗油量，但受人為因素影響，有時會出現少測量或不測量而結算，或故意多報或少報等做法，給航運公司帶來了一定的經濟損失。

鑒于目前船用燃油材料居高不下，船舶燃油消耗占據船舶營費近40%以上的實際情況，而且船舶在正常航行過程中，通常情況下主輔機及鍋爐等大型設備使用重油作為行駛燃油動力，大面積使用燃油不僅會提高營運成本，還會對海洋生態環境造成破壞。目前，船舶上的燃油流量監測系統復雜，設備較多，涉及專業較多，但燃油流量的測量還停留在傳統的獨立系統階段，船員對燃油流量數據讀數以及溫度修正來進行燃油流量消耗量的計算，工作量非常大。此外，燃油流量測量的效率和智能化較差，操作過程的誤差較大，很難掌握船舶燃油的真實數據，從而難以準確評定船舶主機、輔機的經濟性能。

本文提出一種新型海洋工程船燃油流量監測系統構成方法，只在主輔機燃油系統的入口和出口處安裝燃油流量計，將流量信號傳送到中控系統，通過中控系統對不同工況下的燃油消耗進行監測。

1 技術創新研究領域

本文以馬士基海底工程安裝船項目為載體，通過掌握深水海洋工程船的關鍵技術，實現對海洋工程船燃油流量監測系統的技術創新。

1.1 研究背景

船舶在不同的工況模式下，主機和推進器等設備的需求功率不同，主機的燃油消耗量也不同。為方便船員清晰地掌握主機在各種工況下的燃油消耗情況，往往需要安裝單獨的主機燃油消耗監測系統。

1.2 研究目的

新型海洋工程船燃油流量監測系統構成方法的主要目的是去繁從簡，突破原有技術，降低設備采購成本，簡化系統，便于人員操作，為單船航行提供精準的油耗監測，滿足客戶的使用要求，為企業批量承接同類型海洋工程產品、打造自主系列品牌提供有力支持。

2 主要技術及創新點

新型海洋工程船燃油流量監測系統構成方法取消了原本復雜的燃油流量監測系統設計，只在主機燃油系統的入口和出口處安裝燃油流量計，將流量信號傳送到中控系統，通過中控系統對不同工況下的燃油消耗進行監測。此新型構成方法能有效降低成本，節省空間，操作簡便，可普遍應用于具有燃油流量監測需求的船舶。

新型構成方法的主要技術方案如下：

1）取消獨立的燃油流量監測系統，只在主機燃油系統入口和出口安裝流量計，并將流量信號輸送到中控系統。

2）由中控系統計算和顯示客戶需要的各種數據信息，省去了獨立的燃油流量監測系統的處理單元和顯示單元。

3）通過船載計程儀與中控系統的接口記錄每海里的燃油消耗情況；通過中控系統和海事通信衛星的接口與客戶岸基服務系統進行實時通信，便于客戶實時了解船上的最新燃油消耗情況并用于數據分析。

3 系統主要邏輯構成及基本用途

如圖1 所示，燃油流量監測系統主要由4 部分組成：1）數據采集系統；2）岸基數據分析單元；3）流量計分電箱單元；4）流量計傳感器。岸基數據處理與應用單元根據船上的海事通信衛星系統輸出的數據進行分析及應用。綜合考慮使用性和經濟性，設計出燃油流量監測系統的新構成。

圖1 燃油流量監測系統構成

3.1 船基油耗實時數據采集系統

船基油耗實時數據采集系統包括12 個信號采集通道、6 臺數據顯示電腦，以及1 套油耗實時計算軟件。該系統主要實現船舶油耗實時數據采集與傳輸功能。系統主要以通信接口的方式進行連接，接口簡單，方便，對船舶上的其他系統不產生任何干擾和影響。

3.2 岸基數據分析單元

岸基數據分析單元利用海事衛星通信系統，通過數據庫訪問的形式對中控收集的數據進行監控，并將船舶燃油消耗量相關數據進行整合及分析。客戶可通過本系統對船舶行駛過程中的油耗動態實現實時、精準的掌握。通過長期監控和數據分析對船舶航行方案進行優化，并將處理完成后的數據保存在岸基數據庫。

3.3 流量計分電箱單元

流量計分電箱單元由2 套電力分電箱組成，主要為全船流量計電源供電，以保障所有流量計的需要。為方便使用，需要將分電箱布置在距離流量計較近的位置，以便于船員維修及使用。

3.4 流量計傳感器

流量計傳感器主要用于監控主機和輔機的油耗。為確保數據精準，全船的12 個流量計均采用高精度流量傳感器[1-2]。

4 總體技術方案及實施過程

4.1 技術方案

對每臺主機的燃油流量進行監測，并計算每小時消耗的燃油量。可同時監測并計算所有主機，實現對于單臺主機和全部主機油耗的綜合統計；也可以針對多臺主機進行任意組合，實時監測主機油耗數據[3]。

在進行流量監測時，若發現某臺主機油耗與其他主機不一致，則說明該主機油耗異常，可能出現故障。該方法可及時發現故障隱患，并解決問題。該技術方案不僅能直觀查看每小時燃油消耗情況，還能顯示主機系統的主要參數[4]（見圖2）。

圖2 主機燃油流量監測

4.2 工況模式選擇

船舶共有5 種工況模式，分別為航行工況、動力定位工況、系泊工況、守護工況、錨泊工況。如圖3 所示，操作人員可自由選擇各種工況，需要重新監測時可以復位重啟。

圖3 船舶工況模式選擇

4.3 船舶可用功率增加

根據客戶額外需求增加船舶可用功率，并記錄消耗功率，推進器和吊車的實際功率、燃油消耗量等信息（見圖4）。

圖4 信息記錄

5 效果分析

新型海洋工程船燃油流量監測系統構成方法簡單實用，不僅節約了安裝空間，還能降低設備采購成本。以某大型深水海洋工程系船為例，單船可減少設備采購成本約40 萬元。

6 結論

本文提出一種新型海洋工程船燃油流量監測系統構成方法，只在主輔機燃油系統的入口和出口處安裝燃油流量計，將流量信號傳送到中控系統，通過中控系統對不同工況下的燃油消耗進行監測。研究表明：該系統可有效降低設計成本，節省空間，操作簡便。期望本文提出的新型方法可在新造船舶中得到廣泛應用。