新造船能效设计指数及其对船舶设计的影响

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图2不同船型不同冰级的石系数图
图3不同船型不同冰级的石系数图
(3)厶系数主要反映在波高、波频和风速等不利 海况影响下船舶航速降低的因素,该值可由船模试验 获得或通过标准曲线求取.
万方数据
一19一
通过模拟试验可知模拟试验的方法应符合由IMO 制定的指导性文件的规定,每艘船试验方法和试验结 果应由主管机关或主管机关认可的组织进行认可.
的能效标准. 本文针对“新造船能效设计指数壬-I-gz方法临时导
则”,对其内容进行了详细的解读,为船舶开发设计人 员提供了一个快速理解EEDI计算方法的途径,并结 合目前市场上主流的三型散货船和三型油船进行了计 算分析,得出了一些实用的结论,为相关船型的开发 设计人员提供了比较有价值的参考.
1 EEDI的计算方法
用的总功率相差很大,则%应以船舶在po航速时所
消耗的电功率(不包括推进功率)除以发电机加权平
均效率予以估算. (7)图l表示了船舶功率布置图及用于计算
EEDI的功率. 用虚线标识的范围是用于计算EEDI的功率.分为
推进功率(轴功率)和辅机功率两大部分.对推进功率
(轴功率)有贡献的包括主机功率尸谊、轴马达(柴 油机广电力推进)功率斥力,而消耗轴功率的轴带发电
根据“新造船能效设计指数计算方法临时导则”,
新造船的EEDI采用下面的公式进行计算【2】:
(1M-lfA(姚X%(,)·C,姬(o·%(o)+(%‘%·
J=I
a=l
_|I,
nPTI
neff
舾%·)+[(n乃。∑‰(o一∑岛(。·%删)·
J。I
1=1
12l
%‘SFC肛]一(,∑l甜易(j)‘易(f)·%‘%)
SHIP ENGⅣEERING
Vbl.32 NO.2 2010
船舶工程 总第32卷,2010年第2期
新造船能效设计指数及其对船舶设计的影响
柳卫东,陈兵
(江南造船(集团)有限责任公司开发研究部,上海201913)
摘要:根据国际海事组织(IMO)海上环境保护委员会(MEPC)关于船舶能效设计指数(EEDI) 的议题和结论,对目前市场上主流的三型散货船和三型油船进行了计算分析,得出的结论有一定的实用 性,为船舶开发设计人员提供了一定的参考.
(Jiangmn Shipyard(Group)Co.,Ltd.,sb加ghai 201913,China)
Abstract:Based On the topics and resolutwna about the ship enel*gy efficiency design index(EEDI)from marirle Environmental Protection Committee(MEPC)ofthe International Maritime Organization aMO),this
吨位丈量公约附则I第3条定义)表示:
5)%为航速,h.指在无风、无浪条件下,主机
75%额定功率以及最大设计装载工况(CapaciO,)下的 航速.也就是说,决定船舶EEDI的主要参数p么n Capac咖和各个功率尸是相互协调一致的.
6)厂系数,包括: (1)万系数用于冰区加强的船舶.因为船舶在冰区 航行,需要增大主机功率,因此增加一个修正系数以 避免对这种船舶的不利影响.该系数目前仅适用于油 船、干货船和杂货船,按照通函MEPC.1/C的.681中 的表1进行计算,其它船型取1.0,参见图2. (”万是对Capacity的修正系数,指船舶因技术 或规范要求而导致空船重量的增加,从而减少了 Capacity,因此需要相应的修正系数以避免对这种船舶 的不利影响,如冰区加强等.该系数目前仅适用于有冰 区加强的油船、干货船、杂货船、集装箱船和气体运 输船,按照通函MEPC.I/Ore.681中的表2进行计算, 其它船型取1.0,若无需考虑该因素,该系数也取1.0, 参见图3.
2 EEDI计算公式中各参数的含义 EEDI计算公式中的各个参数的含义详细解释如
下嘲: 1)P表示主机和辅机的功率,kW;下标ME和
AE分别代表主机和辅机;lIME表示主机的数量;I,IPTI
表示轴马达的数量:neff表示采用的能效创新技术的 数量.功率P可分为以下几部分:
(1)尸^蜊为每台主机的额定装机功率(MCR) 减去轴带发电机功率(Prrot)后的75%,
(1)对干货船(包括:散货船、矿砂船和散货矿 砂混装船)、气体运输船、油船、集装箱船、车辆运输 船、轻货滚装船、重货滚装船、杂货船,用载重吨
(D帆)表示,并且集装箱船用65%DWT进行计算.
载重吨指在比重为1.025的水中最深营运吃水下的船
舶排水量与船舶空船重22.差. (2)对客船、客滚船,用总吨GT(按1969国际
(6)如果正常最大海况下负载的一部分是由轴带 发电机提供,那么对该部分功率,其油耗可用SFC旭, 替代SFCtE.
3)G为无量纲碳转换系数,基于含碳量将燃油 消耗量转换为C02排放量.用t-C02/t-Fuel表示.最常 用的重燃油(Ⅷ’o)取3.1144.
4)Capac/O,为载重量或总吨.指在最大吃水和相 应的纵倾条件下,船舶的最大装载量.CapaciO,按照不 同的船型定义为:
g/kWh表示.
万方数据
图1船舶功率布置图及EEDI计算功率
(1)‰和SFCae分别表示主机的燃油消耗量
和辅机的燃油消耗量; (2)简而言之,|SRj压指EIAPP证书中主机75%
额 证书定中功辅率机或5额蝴定定扭功矩率下或的额燃定油扭消矩耗下量 的燃;油&F消bF耗指量EI;APP
(3)对于某些船型,如传统客船,如果其%值
%(i)=0.75x(MCR脏t一‰);
(2)Pmu为每台轴带发电机的75%输出功率除
一18~
以该轴带发电机的转换效率;
(3)Proa)为每台轴马达额定功率的75%除以每
台发电机的加权平均效率;
(4)‰J为指由于采用了能效创新技术而减少的
主机功率的75%.目前对能效创新技术没有具体明晰
的定义,该参数值的选取也没有相应的指导性建议. 根据相关资料和经验,这些能效创新技术可能是风能、
对于主机功率大于或等于10000kW的货船:

wenku.baidu.com
riME

%(埘雠2t㈣kwl=1 0.025x∑MCR肥I I+250(1)
\l=l

对于主机功率小于10000kW的货船:
只Ef删<l∞∞kwl=o.5xri∑ME 朋cR凇
(2)
j,l
对某些船型,例如客船,如果船舶以%航速航 行时以上述(1)或(2)式计算所得的%值与所使
按照经验公式的计算结果与实际总功率相差很大,则 该辅机的SFC/ar取其EIAPP证书中柴油发电机75%额
定功率(或4)额贶定扭是矩每下台的燃辅油机消耗的量特;定燃油消耗量
(研1巴删)的加权平均值; (5)对于功率小于130kW而没有EIAPP证书的
柴油机,应使用柴油机制造商规定的并经主管机关认
可的.孵值:
IMO的海上环境保护委员会(MEPC)分别在其 第56、57、58和59届会议上对船舶C02排放问题进 行了专门的研究,最终提出了“能效设计指数”,即 Energy Efficiency Design Index(EEDI)的概念.并制定 了“新造船能效设计指数计算方法临时导则”.该导则 旨在激励船东及船舶设计者通过技术改进和使用节能 技术使得新造船从设计和建造时就尽可能达到比较高
{l·Capacity·v耐·{。
收稿日期:2009-12-25;修回日期:2010-02-04 作者简介:柳卫东(1971.),男,研究员级高级工程师,主要从事船舶的开发设计工作.
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该公式可分为分子和分母两部分: 1)分子部分:表示船舶航行过程中消耗燃油所转 换成的C02排放量 第一部分:船舶以一定航速运输一定装载量所消 耗的燃油转换成的C02排放量; 第二部分:为保证主机在第一部分所述的状态下 工作辅机所消耗的燃油转换成的CO:排放量; 第三部分:当船舶设有轴马达和废热回收系统时, 贡献的轴功率与辅机燃油消耗之乘积所转换成的a现 排放量; 第四部分:采用新的节能技术减少的燃油消耗所 转换成的C02排放量. 2)分母部分:船舶的载重量(Capacity)与该载 重量下的航速(p名,)的乘积,并考虑了因技术和规范 要求对Capac砂的限制系数7;和恶劣海况对航速的限 制系数名; 从以上公式可以看出,对新造船能效设计指数起 决定作用的主要是航速、载重量或总吨位、达到该航 速所需的功率,而采用新型的节能技术也是优化EEDI 的一种重要措施. 根据“新造船能效设计指数计算方法临时导则”, 新造船EEDI计算公式目前仅适用于以下船型:客船、 干货船(包括:散货船、矿砂船和散货矿砂混装船)、 气体运输船、油船、集装箱船、车辆运输船、轻货滚 装船、重货滚装船、杂货船、客滚船.其它船型诸如: 拖船、调查研究船、铺管船等的EEDI计算方法还在 进一步的研究之中.兼具两种船型的船舶,要求采用基 线公式较低(要求较高)的那种船型进行计算. 另外,还需要注意,新造船EEDI计算公式目前 还不适用于柴油机.电力推进系统、蒸汽轮机推进系统 或混合推进系统,对这些推进系统的能效设计指数计 算问题尚不明确. 还有,一些系数诸如j!;、石、^的计算,还需要进 一步地研究.
机功率PJrlo,则应减去. ‘如果船舶设有兼用的PTO和P11,则应根据船舶
在海上的常规营运模式来确定在EEDI计算中使用哪
个参数.例如,如果船舶在海上正常营运时该兼用系统 是作为轴带发电机使用,则计算该船的EEDI时,公
式中应使用Prro参数,而Pro为0. 2)SFC指柴油机经核定的特定燃油消耗量,以
Key words:ship
O前言 随着世界贸易的快速发展,海运需求和船舶需求
持续增长,进而导致海运业的能耗和对环境的污染日 渐显著.在船舶领域引入温室气体排放指数有着积极 的意义,船舶的C02排放也成为国际海事组织(IMO) 近些年的热点问题之—.
船舶能效设计指数(EEDI)最早可以追溯到1997 年MARPOL公约缔约国大会的一项决议:与联合国 气候变化框架公约(I小mCCC)合作,研究船舶c02 的排放问题.之后IMO一直寻求船舶温室气体的减排 措施,分技术性、操作性和市场性措施展开讨论■
太阳能、燃料电池、替代能源、柴油机优化、螺旋桨
优化、(船5)壳‰涂为层指优船化舶、船在体尸线坝型n优状化态等下;由于采用了电
力能效创新技术而减少的辅机功率.根据经验,目前该 类型的电力能效创新技术主要是指主机的废热回收系
统,其产生的额定电站功率可以替代部分的辅机功率;
(6)%指在为保障船舶在正常最大海况下以p■
关键词:船舶设计;能效设计指数;基线公式 中图分类号:U662/1文献标志码:A文章编号:1000-6982(20lo)01-0017-05
Energy Efficiency Design Index for New Ships and the Influence on Ship Design
L1U Wei-dong,CHEN Bing
航速和最大设计装载工况(Capacity)营运所需的辅机 功率,包括推进机械傈统和船上生活(如主机泵、导
航系统和设备及船上起居)所需的功率,但不包括非 用于推进的机械傈统(如侧推、货泵、起货设备、压
载泵、货物维护如冷藏和货物处所风机)的功率; 在计算货船的EEDI时,不使用船舶实际辅机功
率,而采用以下经验公式计算:
c翻7跑糟.舭 paper calculated and anatyzea∥如EEDI for three popular oil tankers and three popular bulk
design;日嘲班咖如劬index(EEDI);baselineformula conclusionfrom theana珈sis can offer referencesfor thedesigners.
若无法进行模拟试验,该系数可以通过标准名曲 线查得,在指导性文件中的标准曲线,以船型为基础, 反映不同的Capacity不同的名值,标准曲线是一个保 守的方法,也就是基于典型海况下通过对尽可能多的 现有船舶实际减速统计后得出的曲线.
IMO正在制定模拟试验和标准曲线指导性文件, 在这些文件没有完成以前,应该取1.0.
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