轮渡行业的节油浅析

http://www.chinaqking.com 期刊门户-中国期刊网2019/4/9来源:《信息技术时代》2018年7期文/刘伟
[导读]轮渡行业燃油成本居高不下,同时节能工作受到了国家政府的高度关注,从影响轮渡船舶油耗的几大因素着手,包括船体线型,动力传动系统效率,机器的日常使用,主机运行转速等,通过理论思考并付之于实践,在节油工作中取得了一定成绩,今后

(江苏骥江轮渡有限公司,江苏 靖江 214500)
摘要:轮渡行业燃油成本居高不下,同时节能工作受到了国家政府的高度关注,从影响轮渡船舶油耗的几大因素着手,包括船体线型,动力传动系统效率,机器的日常使用,主机运行转速等,通过理论思考并付之于实践,在节油工作中取得了一定成绩,今后还将进一步创新,为企业、为社会减少能源消耗。
关键词:渡船;设计优化;节油;技改;翻板;柴油机

 
         背景
         轮渡行业是一个高能源消耗的行业,随着国际油价不断攀升,汽渡公司燃油开支也水涨船高,效益明显下降,据统计,燃油成本约占航运企业成本的40%,为实现企业的可持续发展,降低企业成本,提升企业的竞争力,我们积极探索节约燃油的多种途径。
         本文从汽渡船的设计、老旧设备的改造两个方面寻找突破口,来实现油耗的降低。
         1、渡船的设计优化
         公司原的渡船均为老旧船舶,其操控性能也一般,相应的油耗也偏高。
         通过船型的优化设计,新建渡船船型为双头、单体、单甲板、中机型、舯桥楼式。线型为折角、纵流型。传动系统采用R6160ZC型主机,nh=1000rpm,离合器采用杭齿HCL250BS,速比1:1,舵桨采用无锡长风厂生产的CRZDP-W-400,速比2.17:1。其主要参数如下:
         总长(含跳板)                76.0m
         主甲板长                      52.0m
         型宽                          14.4m
         型深                          3.3m
         吃水                           2.3m
         舵桨纵向间距                   31.0m
         载标准车(东风EQ140)         28辆
         允许通过最大车型             挂-150t
         允许通过最大高度               5.0m
         主机2台              R6160ZC4/300ps×2
         舵桨2台              CRZDP-W-LD300×2
         发电机组2套      道茨斯DT226B-6C/90KW/64Kw×2
         主要结构材料及规格:
         主甲板         δ=10mm  CCSA或CCSB
         船体外壳板     中舱δ=10mm,其余δ=8mm  CCSA
         大翻板面板     中部δ=10mm,两边δ=8mm  16Mn
         具体优化措施如下:
         1.1主尺度优化,加大型款,提升装载率,增加营收。
         为实现装载率的提升,同时也为了打破原有渡船只能装三排大车的格局,将渡船型宽由原来的13.8m增加至14.4m,船舶满载排水量提升至450t,比以往同类型船增加100多吨。主甲板也因此比原来宽60cm。有效装车面积达560㎡。
         据生产统计,船舶车辆装载率较原有船舶上升1%-1.5%。
         单船年营收增加=1%*28(车位)*45.18151(平均单车值)*36(一天航次)*350(天)*2=318800元。
         1.2线型优化。经与设计公司探讨交流,对船体线型进行优化光顺,原有船舶甲板以下船体线型为浅盆型,现改为浅盆流线型,同时在原有船舶的基础上艏艉增加球鼻艏,使得汽渡船在航行过程中阻力减小,耗油降低。
         1.3传动轴系优化。
         1.3.1缩短轴系长度。
         原有船舶主机、辅机安置在中机舱。现有船舶则将主机安置在舵桨舱,辅机安装在中机舱,将中间轴系缩短,减少轴功率消耗,提高推进效率。
         1.3.2轴系角度优化。
         在缩短轴系长度的同时,会产生增加轴系夹角的问题,根据《内核钢质船舶建造规范》,中间轴系有万向节的,其轴系夹角一般不大于10°,为此,在不影响主机修理的情况下,适当加高主机机座,将轴系垂向夹角由原来的11°降至9.2°,以确保符合《内河钢质船舶建造规范》要求。
         1.4舵桨桨叶优化。
         原先桨叶的主要参数为:
         五叶桨参数:D=956mm,P=917.76mm
         四叶桨参数:D=1040mm,P=792.48mm
         经重新计算设计更换的桨叶参数为:
         现五叶桨参数:D=950mm,P=1102.95mm
         四叶桨参数:D=1040mm,P=956.8mm
         更换后的桨叶,五叶桨螺距比后来大164.32mm,四叶桨螺距比原来大185.19mm。根据新桨叶参数计算,航速为18.5km/h,同时,据船舶驾驶反应,船舶的操纵性能也有了一定的提升。
         经两年使用统计,新建船舶在黄田八圩轮渡线双航次平均油耗较原有船舶降低了0.6kg/航次(原为29.2kg/航次),油耗降低率=0.6/29.2=2.054%。单船年节省油=0.6*36(一天航次)*350(天)=7560kg。
         2.船舶翻板液压系统改造
         针对公司很多老旧船舶翻板液压系统在航行中始终处于运行状态(卸荷),为了最大限度的降低能耗,对现有的大翻板液压泵站进行技术改造,使其在航行中停止运行,并在我公司的皋张渡4号上进行试装,以便从实际数据方面进一步确认改造的可行性。
         皋张渡4号于2004年4月建造出厂,大翻板液压泵站由盐城液压泵站厂家制造,泵站电力启动控制系统由江阴航海电器厂生产,液压泵站由两台SCY63-14柱塞泵及11KW电动机组成。
         改造前工作原理为:由人工启动泵站,电机由星形连接延时5秒转三角型连接后正常运转。驾驶启动大翻板,翻板保险解锁以及主甲板水手起升液压挡板都是通过电磁卸荷阀得电建压来实现以上动作,当以上这些不工作时,电磁卸荷阀不得电,也就不建压,泵站电机卸荷空转。通过对皋张渡4号测试,电机空转负载为5kw,按照皋张的实际情况,一天开17.5-18个双航次,每个双航次运行时间为80-82分钟。而大翻板起升时间及保险、三角木起升约3分钟,靠码头解锁及降三角木约2分钟。一个双航次电动机带负荷运行约10分钟,其余70-72分钟电动机卸荷空转,有比较大的提升空间,因此对皋张渡4号大翻板液压泵站,电力启动控制进行改造,实现自动控制,从而达到节能降耗的经济效果。
         改造后工作原理:在控制箱上加装“手动”“自动”转换开关,加装10只中间继电器和1只时间继电器,当转换开关放在自动位置时,驾驶起升大翻板及锁紧装置,水手操动三角木升降开关时,中间继电器工作,泵站启动,由星型启动5秒后,变换为三角型接线正常运转,通过时间继电器再延时5秒,卸荷电磁阀得电建压来实现以上动作。反之,电机停转,从而达到节能目的。
         按理论推算,每个双航次按5kw电力,发电原动机可节约柴油1kg左右,每月按480-500个航次计,可节约500kg柴油,一年可节约6000kg柴油,按照目前的价格,一年可节约5万元。
         另一方面,由于航行中,电机停转,泵站、油温可降15℃以上,这样电磁阀发卡的现象发生的频率就会较少,提高了船舶的营运效率。
         改造后船舶油耗实测数据为:改造前每个航次耗油为77.5㎏,改造后为76.46㎏,每个航次节约1.04㎏,和理论推算基本相符。
         【结论】
         通过渡船的设计优化、老旧设备的改造在节油工作中取得了显著的效果,在今的后工作中,除一如既往地开展各种技术创新外,还要把机舱设备的维护和保养管理工作做好做精,为公司、为社会节约每一份能源。