船舶节能措施概述

船舶节能措施概述

徐立华

(武汉船舶职业技术学院)

提　要　本文从船舶的船、机、电设计和管理等几

个方面对我国现代船舶主要节能技术,及影响船舶节

能的因素进行了综述。

主题词　船舶　节能

现今,人类对能源的依赖已达到举足轻重的地步。20世纪70

重冲击,至今记忆犹新。能源问题已成为世界各国政府、实业界和科技部门密切关注的问题。我国的能源形势也很紧张,能源供需矛盾突出,浪费严重。因此,节能是我国国民经济发展中的长期战略任务。

船舶作为交通运输中载运量比例最大的载运工具,其节能效果的好环对国民经济的影响很大。因此,对船舶节能技术进行了一系列的大量的试验研究工作,并已取得了显著的成效,千吨公里能耗大幅度下降。现简要综述主要的船舶节能措施。

1　减小船舶阻力

影响船舶阻力的因素很多,其中主要的是航速、船型和船舶航行时的外界条件。对于大量使用的中、低速船舶而言,粘性阻力比兴波阻力要大得多;对于高速船舶,则主要应减少兴波阻力。在减少阻力方面的主要措施有:

(1)优化船舶的主要尺度和线型。目前采用较多的船型与线型有:

①球鼻艏船型(国外已发展可变球鼻艏,其鼻可上下移动,或自由摆动,或按吃水与航速变化改变球体形状);

②艉端球船型;

③球艉及双艉鳍船型;

④纵流船型;

⑤双体船及小水线面双体船;

⑥不对称艉部线型;

⑦浅吃水肥大船型;

⑧双艉船和平头涡艉。

(2)减少船体的粗糙度。船舶使用一段时间后,船壳由于被腐蚀等,其粗糙度就会增加。同时,海生物对船壳的污底与附着也日益严重。这些都是节能的大敌。据粗略统计,由于粗糙度的增加,每年要多耗燃袖30%左右。

防止污底的对策有:

①采用先进的防污涂料系统,用以防止海生物的附长,如采用自抛光船壳漆;

②电解海水防污,通过电解装置将海水分解出氯气,杀灭海生物;

③定期进坞清底;

④水下清洗(刮船底);

⑤水面刮刷和补涂技术。

防止粗糙化的对策有:

①正确选择合理的涂料系统;

②提高油漆施工的质量;

③对船壳水下部分实行阴极保护等;

④对船壳板进行打砂。

(3)采用船艉附体(如加鳍、导流管等)。采用船艉附体,不仅能改善艉部流场,从而降低粘压阻力,而且可使螺旋桨的推进效率提高。目前采用的附体有:

①反作用力鳍;

②前置导管;

③附加推力鳍;

④艉端球及整流舵加鳍;

⑤桨后固定叶轮。

2　采用风帆助航

利用风力资源,采用风帆助航是船舶节能的另一条途径。随着电子计算机和自动化技术的发展,用计算机自动控制风帆的操纵及风帆与动力装置的优化配合已经成为现实,为风帆船的发展提供了有力的支持。80年代,日本建造的“新爱德丸”风帆油船是世界上第一艘实现非人工操帆的风帆船,该船投入营运以来,取得了节省燃料费50%的目标。我国近年

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徐立华:船舶节能措施概述

来所研制的风帆船,也已取得了初步的成果。

3　提高推进效率

优化船、机、桨的匹配是提高推进效率的主要途径。常用的措施有:

①

在可能的条件下,增加螺旋桨的直径;②降低螺旋桨的转速;③采用可调螺距桨;

④优化设计螺旋桨,使船、机、桨的匹配最佳;⑤

采用船体附件(如导流管等);

⑥减少螺旋桨的粗糙度。

4　提高船舶动力装置的效率

船舶动力装置包括主、辅机和传动轴系与设备等。因此,采取有效的措施。

(1)优选主机。由于柴油机技术的发展,无论是低速、中速或高速柴油机其耗油率均有较大幅度的降低,但各种机型间的差别也是明显存在的。因此,在建造船舶时应根据船舶具体情况,选择性能稳定,经济性好的主机。由于主机的能耗在整个动力装置中所占的比例最大,因而主机的优选对提高动力装置的效率影响最大。目前柴油机主机趋向低转速、长冲程,其目的主要是降低耗油率,同时该类主机与低速大直径螺旋桨匹配效果较好。

节能型大功率主机主要是降低耗油率,烧重质燃油或代用燃料,提高船舶营运经济性。

(2)主发电机燃烧劣质油。主发电机燃烧与主机相同的重质燃油,实现了燃用单一品种油,使机舱布置和管路布置大大简化,减少维修工作量。同时也节约燃油开支。

(3)优化船、机、桨的配合特性。由于船舶实际航行情况比较复杂,而外界条件(装载、海况、污底等)又经常变化;同时,船、机、桨本身的技术状态也会改变,从而使三者的配合特性发生变化,使它们的技术经济指标偏离设计工况,影响能量转换的完善程度,为此,使用管理人员应在船舶运行中清楚地了解各种特性并经常调整运行点,使其处于最佳状态下运行,达到节能的目的。

(4)提高传动效率。从主机到螺旋桨的传动效率取决于传动方式和传动轴及设备的效率,因此,应采取下列措施:①尽可能采用直接传动;

②如采用间接传动,应提高传动设备(如减速装置、联轴节等)的效率;③保证传动轴系的对中良好;

④采用高效的轴封装置,减少轴封对漏油及传动效率的影响。

(5)提高余热的利用率。船舶动力装置中,主辅机的排气余热和冷却水的余热所占的比例不小,充分利用这些余热是很重要的节能手段。排气余热的利用:

最常用的方法是通过废气锅炉产生蒸汽,满足船上加热、保温和生活杂用。但在功率较大的大型船舶上,由于排气余热量大,产生的蒸汽量会有多余,因此,可采用蒸汽轮机发电的余热利用系统,以充分利用排气余热。

冷却水余热的利用:

主辅机冷却水余热的利用方法有利用冷却热作制淡装置的热源;利用冷却热作加热器的热源;利用冷却热作吸收式制冷装置的热源;利用冷却热作氟利昂透平系统的热源。

(6)采用主机轴带发电机。

由于柴油机在部分负荷工作时,其经济性较差,耗油率增加。当某些船舶较长时间处于部分负荷工作时,可采用主机轴带发电机,这样,不仅可使主机工作在效率高的运行区域,提高效率,而且有可能减少柴油发电机组的数目。

(7)提高船舶电站的效率。船舶电站的能耗在整个船舶动力装置中占有一定的份额。提高船舶电站的效率不应忽视。为此,应合理地使用发电机,尽量避免柴油机在低负荷下运行,以提高柴油机的运行经济性。

正确选择各种电动机容量;采取补偿装置提高功率因数;采用控制机构提高电动机效率,以提高船舶供电系统的功率因数。

5　采用经济航速航行

降低航速,可使主机消耗功率大大减少(按三次方关系下降)。但降低航速会导致其他费用的增加,因此,应按优化原则确定经济航速,以获得节能和最佳经济效益。

总之,节能措施是很多的,如何节能要根据实际情况选择,以便达到最佳节能效果。

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造船技术 2000年第4期(总第236期)