“EOM”附加标志申请与系统安装综述

陈 蟒，许颉雯，于 洋，马振淼，朱琇玮

（江南造船（集团）有限责任公司，上海 201913）

“EOM”附加标志申请与系统安装综述

陈 蟒，许颉雯，于 洋，马振淼，朱琇玮

（江南造船（集团）有限责任公司，上海 201913）

为应对持续低迷的航运市场，中国船级社（CCS）联合中远散货动力（集团）有限公司开发“船舶能效在线智能管理系统”软件，旨在寻求最佳节油方案，降低运营成本，提高船舶整体的运营效能。基于此，对船舶能效实时在线综合监控管理（EOM）附加标志的背景及定义进行阐述，以实船为载体介绍申请EOM附加标志的图纸送审要求、硬件的认可及持证要求、硬件的安装要点及注意事项、设备的调试及报验要点、遇到的问题及注意点等，旨在为后续船安装EOM系统提供参考。

船舶能效实时在线综合监控管理；申请；系统安装；报验

0 引 言

面对当前持续低迷的航运市场，航运企业迫切需要通过提高船舶能效来降低运营成本[1]。2014年国际海事组织（International Maritime Organization，IMO）海上环境保护委员会第66届会议（MEPC66）上提出了进一步提高航运能效的技术及操作措施。船舶长期处于航行状态，在港时间短，通过信息手段可实现对其能效的有效监控和精细化管理。

在此背景下，中国船级社（CCS）联合中远散货运输（集团）公司开发了“船舶能效在线智能管理系统”软件[2]，通过采集主机、副机和锅炉的运行参数，记录轴功率仪、风速风向仪、卫星导航仪、计程仪、测深仪、监测报警系统及液位遥测系统等设备输出的船舶航行数据，并远程与岸基系统进行数据同步，实现对船舶耗能设备的工况及航行数据的在线监控；同时，通过对上述数据进行分析处理，进一步指导船公司对船舶的能源进行更有效的管理，提高船舶的整体运行能效，寻求最佳的节油方案。

1 EOM阐述

1.1 EOM定义

EOM（Online Comprehensive Monitoring of Ship Energy Efficiency）系统为计算机化的船舶能效实时在线综合监控管理系统。该系统能对船舶的主机、副机及锅炉等耗能设备的能耗和工况进行自动采集，能对轴功率仪、卫星导航仪、风速风向仪、计程仪、倾斜仪（如适用）及测深仪（如适用）等航行设备的运行参数进行自动记录，并能定时与岸基系统进行数据同步，实现对船舶耗能设备的工况及能源消耗的在线监控；同时，通过对采集的数据进行分析处理，实现船舶设备监控、能源管理和能效管理功能[3]。

1.2 CCS实船授予附加标志

EOM是CCS的附加标志，授予装有满足其要求的EOM系统的船舶。

CCS是首家在规范中明确提出EOM附加标志的船级社。图1为CCS开发的EOM系统终端显示界面。该系统满足其授予EOM附加标志检验的有关要求，通过严格的试航测试验证其也满足规范要求，并首次在新造船舶“珍珠海”轮上安装运行。江南造船（集团）有限责任公司为中远散货运输（集团）有限公司建造的78000dwt散货船“京津海”轮是我国第2艘安装该系统的新造船舶，在系泊及航行试验中成功地对整个系统的运行状况进行了实船验证，并被授予EOM附加标志。

图1 CCS开发的EOM系统终端显示界面

2 EOM实施流程

2.1 图纸的送审

EOM图纸送审主要包括：

1) 船舶能效管理系统原理图。

2) EOM试航大纲。大纲送审分为系泊试验程序和航行试验程序2部分，其中，系泊试验程序主要是对设备硬件安装及调试相关要求的送审，航行试验程序主要是对硬件后续调试和报验方面的送审。3) EOM电气系统图（包括系统供电、系统输入输出信号及参数列表）。4) 轴功率仪电气系统图和布置图。

5) 主机、副机及锅炉燃油供油管系图。

2.2 硬件设备的认可及持证要求

EOM系统涉及采集终端硬件所需得到的证书类别及认可模式见表1。

表1 采集终端硬件需得到的证书类别及认可模式

2.3 硬件的安装

2.3.1 EOM系统计算机的安装

船端应用服务器提供船舶能效在线管理服务，同数据库采集服务器共用一台机器，EOM 系统计算机参数配置见表2。

表2 EOM系统计算机参数配置

2.3.2 流量计的布置和安装

通常情况下，流量计应安装在靠近所测量设备的进出口位置；同时，为保证其监测耗能设备的准确性，应避免安装在燃油循环管路上。当燃油系统带有反冲滤器时，流量计应安装在反冲滤器之后。在“京津海”轮上，船厂分别将流量计布置在主机进出口管路、发电机进出口总管和锅炉燃油进出口管路上，根据进出口流量计差值精确测量实际油耗值。图2为主机流量计布置图，图3为发电机流量计布置图，图4为锅炉流量计布置图。

图2 主机流量计布置图

图3 发电机流量计布置图

图4 锅炉流量计布置图

在安装流量计时，需检查其安装及电气系统接线的正确性和整套装置的完整性。流量计的敏感性较高，安装时需按照厂家指导的方式进行。图5为厂家推荐的流量计安装方式。

由图5可知，安装流量计时应注意以下2点：1) 垂直向下或倾斜向下走向的安装方式可能产生虹吸现象；

2) 水平安装的流量计出口如有长管路垂直向下，可能产生气穴现象。

在“京津海”轮上，主机流量计与发电机流量计都采用垂直向上的安装方式，而锅炉流量计由于空间位置的关系采用的是水平安装且出口管路为向上走向的方式。2种安装方式都符合设备厂的要求，实船测试时也都顺利通过了验收。图6 为“京津海”轮上流量计布置及安装模型图。

图5 厂家推荐的流量计安装方式

图6 “京津海”轮上流量计布置及安装模型图

2.3.3 轴功率仪的安装

在安装轴功率仪时，需检查其安装及电气系统接线的正确性和整套装置的完整性。在确定轴功率仪的安装位置时，应考虑到螺旋桨轴温度阶梯变化对测量结果的影响。为减小船舶变形和局部振动对轴功率仪的影响，定子安装底座应焊接牢固，需焊接在船体强构件上[3]。在“京津海”轮上，设备基座焊接在双层底甲板上，基座底部有船体结构加强，使船舶变形对其影响大幅度降低。图7为船厂设计的轴功率仪基座布置示意图[4]。

2.3.4 计程仪、测深仪的安装

在安装计程仪、测深仪时，其法兰外部的焊缝需磨平，不允许有凸出的边缘，以免产生漩涡影响换能器工作；换能器船底板法兰表面需与船体外板保持平顺，满足国军标“GJB7996—2013多普勒计程仪定型试验规程”要求。

2.3.5 卫星导航仪的安装

图7 船厂设计的轴功率仪基座布置示意

卫星导航仪的天线安装在罗经甲板上，安装时需远离雷达波束，并离海事卫星C 站天线水平方向5m以上，垂直方向至少1m，离海事卫通F天线至少5m。2台卫星导航仪天线安装的位置要尽可能近（最好≤1m），确保切换信号时输出给船舶自动识别系统（AIS）、电子海图显示与信息系统（ECDIS）及雷达等设备的位置信号偏差不大。

2.3.6 其他设备的安装

电子倾斜仪和风速风向仪按厂家的要求安装；监测报警系统需安装与能效系统相匹配的数据输出模块。

2.4 设备的调试与报验

2.4.1 EOM系统计算机

安装完EOM计算机之后，需对计算机的电源、网络和数据接线进行安装检查，待EOM系统的软件安装完毕后检查其功能。

在对EOM系统外围硬件的功能和接入到EOM 系统的信号进行检验确认之后，按照审批后的试验大纲对EOM系统的船舶设备监控、能源管理和能效管理模块中的有关功能进行确认，并在系泊试验阶段和航行试验阶段进行功能试验[3]。

2.4.2 机舱监测报警系统

为对接能效管理系统，在机舱监测报警系统中增加数据输出模块，这样即可实现对船舶主机、副机及锅炉等耗能设备日常数据（如主机缸头冷却水进机压力、组合锅炉蒸汽压力及副机燃油进机温度等）的实时监测。该系统在送审时需与能效管理系统的通信协议及相关语句格式相匹配。图8为能效管理系统数据采集终端界面。

图8 能效管理系统数据采集终端界面

2.4.3 流量计

在安装流量计之前需先对其进行校准，在系泊试验及航行试验阶段先对其进行调试，在主机负荷试验时对其进行校验。在不同功率的主机负荷试验中，首先分别在一段时间内读取主机、副机及锅炉流量计的数值，算出流量计读数的平均数，然后与EOM系统显示的数据进行对比，确认其实时性和准确性。

该船使用的是国际先秦有限公司生产的质量式流量计，数据输出单位为kg。EOM系统输出数据的频率为1次/min。图9为某功率下主机、副机及锅炉进油和回油的瞬时数值界面。该界面采集数据的时间段为17:14:33—17:45:33，共计0.5h，通过计算可求得设备在该时间段内的燃油消耗量。

图9 某功率下主机、副机及锅炉进油和回油的瞬时数值界面

例如，对于主机，燃油消耗量为该时间段内的进油量减去回油量，进油量与回油量为其开始时间的瞬时值减去结束时间的瞬时值。主机燃油进油量=2840.000kg；主机燃油回油量=2024.000kg；主机燃油消耗量=816.000kg。

在进行航行试验时实测主机功率为50%，75%，85%及90% 4种工况下的燃油消耗量，并与EOM系统输出的数据进行对比，结果见表3。

表3 采集后分析对比

在表3中，主机进油量和主机回油量数据通过EOM系统终端界面获得，由此可算出主机各工况下单位时间（30min）内的燃油消耗量，即437.14kg，648.65kg，725.12kg，761.75kg。同时，在相应的时间段内通过人工观察安装在主机进口管路及出口管路上的主机进口流量计和出口流量计记录该时间段内的起始数据，通过计算得到表内“流量计读数”一栏的数据，即435.75kg，647.3kg，723.7kg，761.7kg。由这2组数据可知，在同一功率、同一时间段内，通过EOM系统终端界面获得的主机燃油量与通过主机旁进出口流量计获得的主机燃油流量相差较小，由此验证了EOM系统在数据采集方面的实时性和准确性。

2.4.4 轴功率仪

轴功率仪的准确性需经国家计量单位校准的设备来核准，读取轴功率仪显示的轴功率并与EOM系统的数据进行核对，确认轴功率仪输出到能效管理系统中的数据的实时性和准确性。

2.4.5 计程仪、测深仪

计程仪、测深仪在送审时需与能效管理系统的通信协议及相关语句格式相匹配，安装后需着重检查传感器的安装质量，检查其与雷达、航行数据记录仪、电罗经、卫星导航仪、自动舵及AIS等设备的信号接口和输出报警信号。试航时结合测速项目对计程仪、测深仪进行校核，其中，计程仪根据实测的误差进行调整，测深仪采用与海图比对的方式进行校核；最后确认能效管理系统数据与计程仪、测深仪所显示数据的一致性。

2.4.6 卫星导航仪

卫星导航仪在送审时需与能效管理系统的通信协议和相关语句格式相匹配，安装后检查其时间及位置信号，检查其与雷达、航行数据记录仪、电罗经、奈伏泰斯、母子钟、测深仪、计程仪、全球海上遇险与安全系统（GMDSS）控制台及 AIS的信号接口和输出报警信号。在进行航行试验时对该项目进行报验，确认能效管理系统数据与卫星导航仪数据的一致性。

2.4.7 电子倾斜仪、风速风向仪

电子倾斜仪和风速风向仪安装之后需进行效用试验，按中国船舶行业标准“CB/T3376—2005船用倾斜仪”规范，电子倾斜仪应对其0°及其他倾斜角度输出的正确性进行确认，风速风向仪通过人工实测进行校准。在进行航行试验时报验该项目，确认能效管理系统数据与电子倾斜仪、风速风向仪所显示数据的一致性。

2.4.8 液位遥测系统

采用手动测深对液位测量系统的准确性进行核对。在进行船舶航行试验时，确认液位遥测系统数据与能效管理系统数据的一致性。

3 存在的问题及注意点

3.1 流量计

船舶试航期间，在EOM系统数据采集界面发现一个问题，即锅炉进口流量计的读数很稳定，但出口流量计的读数出现非常明显的跳动现象（2个瞬时读数相差230kg/h），有时甚至为负值，这与实际情况（实际瞬时数值应相对稳定，在0偏上）很不相符。经分析，可能是以下几个方面的原因造成的：

1) 接口及信号传输问题；

2) 锅炉本体异常，导致回油量异常；

3) 主机蒸汽对锅炉的影响；

4) 流量计本身的问题；

5) 管路布置不合理。

针对以上可能的原因，采取相应的措施进行确定、消除。

针对可能原因 1)，安排专业人员就地观察流量计读数并记录数据，之后将其与同一时间段内的EOM系统终端数据进行对比，发现两者的值比较接近，即证明接口及信号传输没问题。

针对可能原因2)，咨询随船的锅炉厂家服务商，其明确表示对于锅炉本体而言，在使用燃油锅炉时燃油回流量很少，存在回油量为零的可能，但不应该为负值，且出现回油量跳动幅度如此之大甚至为负值是不符合常规的。锅炉厂家服务商逐一检查设备上的所有仪表，未发现有异常情况。

针对可能原因3)，首先停车，排除蒸汽对锅炉功能的影响，锅炉运行只消耗燃油；然后观察出口流量计，发现跳动依然剧烈。

针对可能原因4)，对进出口流量计进行互换，检测出口流量计校准是否有问题或是否发生故障。2个流量计互换后仍然存在出口处流量计读数跳动大的现象，说明不是该方面的原因。

针对可能原因5)，对锅炉出口流量计出口管路的合理性进行重新评定。锅炉回油管路的初始设计是：从锅炉返回的燃油进入锅炉出口流量计，受限于周围结构，燃油回油管在出流量计之后不是直接垂直向上，而是先布置一段向下走向的管路（约200mm），然后转为水平布置，接着向上布置，直至高于流量计进口位置（见图 10）。经分析，认为可能是流量计出口处有高差，虽然出口管路最终的走向是向上的，但流量计本身比较敏感，有可能造成瞬时读数有误。根据流量计厂家的建议，减小流量计出口阀的开度、观察流量计读数的变化，发现有明显的好转，跳动幅度减小，负值也不再出现。由此可知，锅炉出口流量计读数不准主要还是管路设计不合理引起的。试航结束回厂后对该管路进行了修改，取消了出口处向下的管段，改为图6b的形式。在实船运行中，锅炉出口流量计恢复了正常。

需注意，由于质量式流量计的灵敏度很高，在

安装时要求流量计的接管必须与流量计有非常好的

直线度，否则也会影响读数。

3.2 接口协议

EOM系统需要采集的外部数据非常多（包括机舱信号数据及其他各种设备的共约240个信号数据），涉及设备厂家的接口类型也不一致。接口类型为串口（RS232，RS422，RS485）及 TCP中的一种，其协议格式为NMEA0183和MODBUS或类似NMEA0183形式的厂家自定义格式。因此，在设计时需协调好设备厂家与EOM系统的接口协议，保证一致。

由于前期对此认识不足，导致该船调试过程中遇到了接口协议不一致的问题，产生的数据内容也不能一一对应。例如，在调试过程中由于EOM系统与外部设备语句格式中的内容序号没有对应，导致近200个信号要重新排序；在调试流量计过程中由于输出和接收的厂家没有对语句格式进行统一，导致信号不能正常接收，最后由船厂通过模拟量信号的输出方式输送到EOM系统，信号才恢复正常。

图10 最初的锅炉流量计布置图

4 结 语

按照EOM附加标志的要求，对其图纸的送审、设备证书的认可、硬件的安装及调试等进行论述，并着重介绍设备安装及调试的要点和注意点，最终的报验结果达到了预期目的，满足授予此标志的要求。“京津海”轮为我国第2艘安装该系统的新造船舶，在系统调试的整个过程中也遇到了一些困难。为更好地将该系统应用到船上，实现其功能的最大化，需在后续研究中作进一步的完善。

[1] 姜林. 企业如何才能做好成本控制实现降本增效[J]. 金融经济月刊，2012 (4): 153-154.

[2] 中国船级社. 中国船级社（CCS）首次授予船舶能效实时在线综合监控（EOM）附加标志[EB/OL]. [2015-03-27]. http://www.ccs.org.cn.

[3] 中国船级社.钢质海船入级规范[M]. 北京：人民交通出版社，2015.

[4] 廖南翔. EOM系统监控设备安装及检验要求[R]. 北京：中国船级社，2015.

Application for “EOM” Notation and Summary of System Installation

CHEN Mang，XU Jie-wen，YU Yang，MA Zhen-miao，ZHU Xiu-wei

（Jiangnan Shipyard (Group) Co., Ltd., Shanghai 201913, China）

A software called “Ship Energy Efficiency Online Intelligent Management System” has been developed by China Classification Society (CCS) jointly with China COSCO Bulk Shipping (Group) CO., LTD. to cope with the slump of shipping market. The software aims to find optimal fuel saving methods, to reduce operational cost, and to improve the overall efficiency of the ship. This paper elaborates the background and definition of the notation ‘ship energy efficiency real-time online integrated monitoring and management’(EOM). Taking a real ship as example, it introduces the key points in applying EOM notation including the requirements on drawings, the approval of hardware, the importance and precautions for the installation of the system, as well as the commissioning and inspection of the equipment, thus to provide reference for subsequent EOM system installation onboard ships.

EOM; application; system installation; inspection

U676.3

A

2095-4069 (2016) 06-0059-09

2016-05-09

陈蟒，男，工程师，1982年生。2011年毕业于上海交通大学船舶与海洋工程专业，现主要从事船体结构设计工作。

10.14056/j.cnki.naoe.2016.06.011