三用工作船动力方案分析

中船重工经济研究中心 曹 林

三用工作船外观设计

三用工作船（AHTS）是为海上石油工程提供多种特点作业服务的深水作业三用型守护船，航行于无限航区。它能低速巡航于海上石油平台附近，为海上石油平台提供多种物资和材料，能进行抛起锚作业及进行平台和大型船驳的拖运作业，并具有一级对外消防灭火作业能力、海面消除油污作业能力、营救作业能力，能搭载获救人员，以及能对储油轮及到达的提油轮进行拖带和捞取油管作业，协助其进行提油。

随着海洋油气开发正加速向深水、超深水领域进军，作为重要的海洋工程辅助船舶，AHTS也向着大型化和多功能化方向发展，这就对其动力系统提出了更高的要求。为此，各大主机厂商纷纷推出新产品以期在激烈的市场竞争中分得一杯羹。

主动力系统

1、双机+双桨。在双机双桨推进方案中（图1 所示），每台主机通过高速轴连接至齿轮箱然后驱动螺旋桨。齿轮箱除推进主轴外，另设有一根功率输出轴，此功率输出轴通过弹性联轴节驱动轴带发电机。

2、四机+双桨。在四机双桨动力方案中（图2 所示），主机通过离合器及高弹性联轴节和齿轮箱连接。每台齿轮箱除推进主轴外，还设有两根功率输出轴，一根通过弹性联轴节驱动轴带发电机，另一根通过摩擦片离合器及弹性联轴节拖动液压泵、消防泵等装置。

图1 双机双桨

图2 四机双桨

3、柴-电混合推进。近些年，有越来越多的AHTS开始采用柴-电混合推进系统（图3所示）。该动力方案融合了机械推进和电力推进，通常采用2台主机+多台辅机的组合方式。柴-电混合推进系统可根据不同的工况，采用不同的动力方案，以使发动机的利用效率达到最优。

图3 柴电混合推进

除了上述几种主要推进方式外，还有一些其它方式可供选择，比如全电力推进系统。

主机选型

AHTS与平台供应船最大的不同之处是自带绞缆机，用来完成对海上设备拖带和锚泊。系柱拉力是反映AHTS拖拽功能的首要指标，与主机功率和推进器的型式有很大的关系。国际上也通常以系柱拉力和主机总功率决定三用工作船的租船价格。

图4 AHTS总功率与系柱拉力的线性关系

目前，AHTS所选用的主机主要为中大功率柴油机，单机功率集中在2MW ～5MW。对于采用柴-电混合推进系统的AHTS，主机的单机功率通常较大，在8MW左右。需要指出的是，随着海洋油气开采逐步向深海挺进，导致作业工作量和难度不断加大，这对AHTS的功能要求越来越多，对发动机功率的需求也越来越大。从当前的趋势看，AHTS的柴油发动机将朝着大功率方向发展。

图5 典型AHTS船型主机单机功率

市场竞争格局

从世界范围来看，船用中速柴油机市场呈寡头垄断局面，Wartsila、MAN 和Caterpillar三家公司的市场份额合计达80%，Rolls-Royce、GE、 现 代 重 工、大发柴油机、新泻动力和洋马发动机在船用中速柴油机领域也有较好的业绩表现。

在AHTS主机领域，以上9家公司依然主导整个市场。从企业的综合竞争力来看，Wartsila、MAN、Caterpillar 和Rolls-Royce在海洋工程船柴油机领域市场份额较大，技术实力雄厚，品牌优势明显，拥有较强的综合实力，处于第一梯队。具体来看，Wartsila、MAN、Caterpillar 和Rolls-Royce都是欧美老牌的船用柴油机供应商，船用中速机领域市场份额大，多年的经验积累使得这四家企业在船东和船厂方面都拥有稳定的品牌忠诚度。在海洋工程船中速机（主机）市场，Wartsila拥有近一半的份额，稳居第一；其次是MAN和Caterpillar。近些年，由于Rolls-Royce公司针对海洋工程船舶系统集成能力的不断提升，并且拥有自主设计的UT系列三用工作船，其Bergen品牌中速机在三用工作船市场的份额有显著提高。

此外，目前GE、现代重工、新泻动力、大发和洋马均拥有自主品牌中速机产品，其质量和技术水平也较为先进，在海洋工程船中速机市场拥有一定的销售业绩。特别是现代重工和新泻动力，其中速机产品在PSV、AHTS、FPSO、钻井船等船型上销售业绩不断提升，新泻动力还专门针对海洋工程船开发研制新型柴油机，其未来的业绩增长潜力不容小觑。