湛港“消拖601”主机节油优化方法

孙成琪 安连彤 郑燕祥 卓永强

摘    要：本文以湛港“消拖601”船为对象，对拖轮降速节油原理进行分析计算。结果表明：选择合适的主机运转速度，可以极大地节省拖轮的燃油消耗;另外，使用燃油添加剂，也可以在一定程度上节省燃油消耗量。

关键词：拖轮;降速航行;燃油消耗;节油

中图分类号：U674.32                              文献标识码：A

Optimization Method of Main Engine Fuel Saving for Zhanjiang Port Tug "Xiaotuo 601"

SUN Chengqi1， Qiu Qiqing1， Zheng Yanxiang2， Zhuo Yongqiang1

（ 1. Maritime College of Guangdong Ocean University， Zhanjiang 524088; 2. Zhanjiang Port Longteng Shipping Co.， Ltd.  Zhanjiang 524000 ）

Abstract：  In this paper， the principle of speed reduction and fuel saving is analyzed and calculated for Zhanjiang Port tug Xiaotuo601. The results show that the fuel consumption of the tug can be greatly saved by selecting the appropriate running speed of the main engine. In addition， optimizing the shipping time and using fuel additives can also save the total fuel consumption to a certain extent.

Key words： Tug; Slow down sailing; Fuel consumption; Fuel saving

1    前言

船舶作為海上交通运输工具，在现代贸易中起着重要作用。目前海上营运船舶主要采用柴油机作为主动力推进装置，占比在95%以上。自上世纪70年代石油危机以来，石油变成世界各工业强国争夺的目标，随着我国经济社会的发展，我国已变成了石油进口大国。为此，为了合理利用能源实现可持续发展，必须进行节能减排。湛江港年吞吐量达到2亿吨、最大泊位达到40万吨，为了节省企业资金，对现有拖轮进行节油研究具有重要意义。

本文以湛港“消拖601”为例，研究如何通过合理的管理，在不影响正常生产的情况下降低拖轮的燃油费用，从而给企业创造更多利润。

2    湛港“消拖601”作业特性

湛港“消拖601”是湛江港集团船舶分公司最大马力船舶，总长42.99 m，配备两台主机，总输出功率为4412 kW。这艘新型全回转拖轮取代两艘甚至多艘传统港作拖轮，可以避免多余拖轮的干扰，确保港口的安全生产;同时作业效率得到极大提高，减少了燃料成本，提高了经济效益。

湛港“消拖601”有三大工作特点：工作效率高;输出功率强;适合多种作业模式。

该拖轮主机输出功率大、船舶长度小，在船头位置固定有绞缆机，以保证拖轮在拖拽工作中有更好的稳定性。

依据以上特点和优点，“消拖601”成为港口最具实用价值的全回转港作拖轮，其操作功能的多样性能够在港口执行各样类型的任务，其中包括：帮助大船靠、离港;在特殊海况下引导大船进出港口;接送引水员登离船舶;清理海上油污及危险障碍物;参与海上救援任务等。

3   影响主机油耗的因素分析

3.1  派船时间对主辅机燃油消耗的影响

由于“消拖601”的工作面很宽、工作时间不固定、工作完成后需要安排拖轮在最近的港口停留靠泊等待分配任务、出去执行一次任务再返回耗时约2小时。通过优化调度管理，可减少船舶主机和辅机的空转时间，达到节油的目的。

3.2 主机运转速度对燃油消耗的影响

3.2.1 停车滑行节油

拖轮工作中加减速过于频繁会引起燃油消耗增加，在帮助大型船舶离泊时，可以在距船舶200～300 m时调整好航向停机航行，缓慢靠近大型船舶，以最大化地提高燃油经济性。

3.2.2  降低航速节油

主机推进功率与主机转速的三次方成正比，降低主机转速可以减少主机功率和燃油消耗量。目前湛港“消拖601”为全回转式，功率大、拖力大、顶力大，采用经济航速是减少油耗的行之有效的途径。

湛港“消拖601”主要设备型号：主机两台采用日本新泻6L28AHX，每台功率为2 206 kW、转速800 r/min;舵机采用日本新泻ZP-41CP;船长42.99 m、型宽11.00 m、吃水4.10 m、航速14.00 kn。

主机单位时间耗油量G按下式计算：

G = ge x Pe（kg）                                                     （1）

式中：ge为主机耗油率（kg / kW·h）;

Pe为主机的功率（kW）。

（1）在最高航速航行时，主机转速为800 r/min，两台主机总功率为4 412 kW，则主机单位时间耗油量为：

G = 0.205 x 4 412 = 904.5（kg/h）

（2）当主机转速降低百分之二十以640 r/min运转时，主机功率Pe1也随之下降为：

Pe1 = Pe2 （V2 / V1）3（kW）                                     （2）

式中：Pe2为主机在800 r/min时的功率;

V1为主机800 r/min时的航速;

V2为主机640 r/min时的航速。

根据公式2，可得主机降低20%航速后的功率为：

（3）主机降低航速20%后，单位时间的耗油量为：

式中：ge'为主机转速降低20%后的耗油率（kg/kW·h），取0.225 9（kg/kW·h）。

（4）主机转速降低20%后，船舶的功率也发生变化，航速随之降低，在航行距离相同时，航行时间提高约百分之三十。因此，拖轮采用降低航速方法，航行距离相同时燃油消耗降低率Δβ为：

（3）

式中：Δβ为主机燃油消耗降低率。

根据公式（3）可得：

Δβ= [ 904.5 t-（510.3x1.3%）t]/904.5 t = 26.6 %

表1列出了不同主机转速下燃油消耗情况。由表1可知：湛港“消拖601”两台柴油机同时运转在中转速范围605～685 r/min、航速在10～12 kn时，两台主机每海里耗油量为25.5～28.4 kg/nm，在这个转速区间主机单位海里油耗是最低的，可以称为经济航速区间。

3.3  使用燃油添加剂节油

燃油添加剂可以促进柴油在汽缸内燃烧，在达到节能的效果同时还可以实现减排。湛港“消拖601”在尝试使用燃油添加剂后，燃油消耗下降了约1%，节油效果比较可观，能达到节能减排的目的。

4   结论

本文通过对湛港“消拖601”燃油消耗控制方法进行分析，得出如下结论：

（1）优化调度管理、合理安排派船时间、减少船舶机器设备空转时间、降低拖轮无效能耗，是港口作业拖轮节省燃油消耗的主要途徑;

（2）对比分析湛港“消拖601”在不同主机转速下的油耗情况，计算结果表明：主机转速在605～685 r/min时，两台主机每海里总耗油量为25.5～28.4 kg/nm，这个转速区间是湛港“消拖601”的经济航速区间;

（3）对主机使用燃油添加剂，可在一定程度上减少燃油的消耗。

本文对经济航速的研究是在假设无风无浪的情况下，如果考虑海况和拖轮作业状况变化的影响，经济航速区间也会发生相应的变化，需要进一步建立不同海况和各种作业状态下拖轮的工作模型，通过AVboost进行数值模拟得到更加全面的数据， （下转第页）（上接第页）

并与船舶实际运行中测量的数据进行对比，以验证模型的准确性并对模拟进行修正，最后根据数值模拟的结果来给出不同海况下拖轮节油的运行工况。

参考文献

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