H2203船节油技术探讨

摘要：文章从H2203船用油经济性出发点，以各种工况下主机操车的注意事项为中心内容，对船舶节油技术进行了一定的理论探讨。

关键词：节油；工况；经济性；效率

中图分类号：U471 文献标识码：A 文章编号：1674-1723（2013）04-0215-02

一、问题提出

H2203船每年出海均在200天以上，全速航行时每天消耗燃油超过45吨，加上生活锅炉、发电柴油机等油耗，每天累积消耗油料超过50吨，加上各类辅助油料消耗，每天的油料费用超过40万。总体来看，目前该船油耗经济性指标比较高，但是经过进一步方案研究和技术改造，仍有较大的节油减耗余地，可对所有国家公务船（包括战斗舰艇）的节油减耗提供有益借鉴。

二、油料消耗分析

H2203船动力装置输入能量主要消耗在以下三个方面：为发出推进功率的主柴油机消耗燃料的能量；为供应全船用电的辅柴油机消耗燃料的能量；为供应全船用蒸汽和热水的燃油辅锅炉所消耗燃料的能量。这些能量一部分转变为有用功输出，一部分被排气和冷却水带走，还有一部分为推进系统中传动和螺旋桨损失的当量热量以及机械表面散热所带走的热量。

三、节油措施探讨

一般情况下，机械效率、轴承传动效率、螺旋桨敞水效率和相对转数与管理者关系不大，降低主柴油机燃油消耗应从以下四个方面入手解决。

（一）提高燃油热利用率

我们知道，柴油与空气混合形成可燃混合物后方可燃烧。为了保证柴油能及时燃烧，获得较高的热利用率，可燃混合物形成的定时要恰当。要达到良好的雾化效果，喷油前柴油一定要经过预热。主机燃油输送泵必须保持一定的压力，8L42MC型柴油机要求达到7～8bar。主机各缸喷油器必须工作正常，使柴油在空气中尽量均匀地分布。为了使燃烧平稳，最高压力和压力升高率不致太大，可燃混合物的形成要“逐步”加速进行。设备运行过程中，操作人员必须能及时发现二次喷射、滴漏等故障引起的排温升高、油耗增加、机件过热等现象，并在第一时间内予以解决。同时，要想达到足够大的过量空气系数，必须保证增压器效果良好，进气通道畅通。

（二）加大经济航速运行时间

H2203测量船出海执行任务期间，都会综合考虑任务要求、海区洋流气象条件、船舶工况等因素，坚持使用经济航速、部分航程创新采用漂航方法抵达任务海区；海区联调演练间隙，通过精密计算调整船位，减少了用车航行时间，大大节约了燃油的消耗。

采用经济航速为何节油，首先分析船体阻力特性。船舶航行的阻力分为摩擦阻力、旋涡阻力和兴波阻力。其中兴波阻力与船速关系最大。船速较低时，阻力变化比较平缓，船速愈高，阻力增加率愈快。高速性要花很大的功率代价。

船速与阻力的关系可看成：R=AR×V?。AR为系数，与外界工况如吃水、船底脏污程度、风向、航道的深度和宽度等有关。相同船速下，内河航行比海洋航行兴波阻力明显增高，因此船速不宜太高。

船舶动力装置所用油料是船舶排水量的一部分，它直接决定船舶的续航能力。续航能力与船速关系可表示为：

L1=（V0＼V1）?×L0

船速如果增加20%，续航力则下降30%，燃油储备量应增加40%～50%。

对于H2203船来说，经济航速是指最低耗油率航速或最低燃油费用航速。柴油机由于在推进特性下工作，当功率与转速变化时，燃油消耗率ge由于受到喷油量、换气质量、转速等影响，不是一个定值，一般在85%～90%负荷时ge值最小。以远望三号船为例，该船主机100%转速是168rpm，即143～150rpm左右ge值最小。若柴油机在航行时经常处于高负荷下工作，应尽量使用最低耗油率航速。航渡时，主机保持150rpm左右燃油消耗率才最低。

（三）特定航行条件下正确操车

H2203船出海时，经常会遇到大风浪、狭窄水道以及离靠码头等复杂多变的航行工况，不同的工况对主机的操作要求也是不一样的，经多年的研究，我们得出以下四种工况下节油的操车模式。

1.大风浪工况。大风浪中航行时，船体水下部分经常处于摇摆状态，螺旋桨在斜水流中工作，船体水下部分阻力增加。螺旋桨转速相同时，逆风所需功率大于顺风所需功率。因此逆风航行时，为了防止主机超负荷，必须减小油门，限制排温，使柴油机在部分负荷速度特性下工作。顺风时必须减小油门，限制转速，防止飞车。

2.起航与加速工况。在起航的初期，由于船舶的惯性作用，航速从零开始逐渐增加，螺旋桨的推进特性相当于系泊工况。如果油门开得过大，喷油量过多，将会导致：扭矩增加太快，柴油机在超负荷状态下工作；柴油机转速很低，将引起严重的燃烧不良；由于增压器的惯性作用，其动作总落后于调速器的加油过程，汽缸内处于油多气少的状态，燃烧更加恶化，排气冒黑烟。正确的操作方法是：在起航时，推动加油手柄，使主机在最低稳定转速运转，然后随着航速提高逐渐增加油门，直至达到需要的转速为止。

船舶加速时，主机从一个负荷较低的稳定工况转变为一个负荷较高的稳定工况，由于船舶惯性，主机和螺旋桨工作特性曲线不重合，容易使主机处于超负荷状态。这时主机应分段加油，随着航速提高逐渐增加油门。

3.主机换向和船舶倒航工况。船舶航行时有可能遇到这样的情况：全速前进时要求主机倒车避碰。首先要停止主机供油，主机降速过程中有一个水涡轮阶段，即船全速前进，螺旋桨被水流冲击产生负转矩，象水涡轮一样带动主机仍按正车方向转动。如果只靠主机运动部件和轴系的摩擦阻力矩来消耗螺旋桨的负转矩，船将滑行很长距离速度才能降为零。这个距离可达10倍船长，比较危险。因此转速降到60%～70%额定转速时，及时换向。降到30%～40%额定转速时，用压缩空气制动。转速接近零时，反向供油起动，油门要开大些。倒车开出后，随航速增加减小油门。必须注意，转速达到60%～70%额定转速时，转矩已达标定值，转速过高，就会使柴油机轴系机械超负荷。

倒航时，由于船尾形状肥大，船体阻力比正车时大，必须降低油门。一般转速不超过70%～80%额定转速。

机舱里油柜放残应适可而止，零用柴油也不能浪费。燃油泄放舱内的燃油必须用分油机去渣后重新利用。

4.深浅水道变化工况。船舶由深水进入浅水时，船舶的兴波阻力、摩擦阻力和漩涡阻力迅速增加。当0.3（gh）?

四、结语

节油问题还是一个思想意识问题。只有加强对动力装置管理人员的节油教育，强化节油意识，才能把正确的操车方法应用到实际中去。