浅析海洋石油支持船舶如何合理利用风流作业降低设备的使用率或使用负荷

吴其利

摘  要：现代海洋石油支持船舶动力系统的设计，考虑到针对复杂环境和可能出现的设备故障等情况，动力冗余量大，通过对各种风流海况的分析，优化靠泊海上装置的方法，合理使用现有设备，可以实现降低设备使用频率和使用负荷，提高能源使用效率，降低运营成本。

关键词：动力;冗余;风流合压;侧推;优化;降本;减排

0 背 景

近年来，随着石油价格的走低，海洋石油工程市场持续低迷，海洋石油支持船舶也受到很大影响，租赁价格均处于盈亏平衡点上，降本增效、提质增效是我们自身发展的迫切需要。船舶修理费用一直以来是船公司主要运营成本支出之一，如何合理利用风流作业降低设备的使用率或使用负荷减少设备的故障率和检维修费用是我们面对的重要课题。

随着海洋石油事业发展的需要和科技的不断进步，海洋石油支持船舶越来越先进，越来越安全可靠，主要设备都是双套甚至多套，主要是为了保障在恶劣天气情况下能提供服务，设备的功率足够能满足作业需求;海上装置艏向设定一般都已考虑了正常风流向对支持船舶的影响，方便船舶靠泊作业。凡事有利必有弊，装备先进了，功率变大了，且都带有动力定位系统（DP2），船舶动力系统保障性能高，冗余量大，部分船长靠泊海上装置时判断风流、合理利用风流的能力变差了，或者说没有以前老船长那么重视了，对设备的依赖性更强了，导致了设备使用率增加和设备的使用负荷增加。靠泊海上装置的方法有很多种，如何根据当时的海况和海流条件，在保证安全的前提下，如何合理利用海况、海流条件和船舶惯性动用更少的设备、更小的负荷、更小的能源消耗，更短的时间（DP要求的测试时间除外）完成作业应为最佳。

目前的情况是，有些船舶只要接到作业任务，无论海况如何，所有动力设备都开起来，根本不考虑在天气良好的情况下，可以减少一些设备的使用。靠泊时，也不注重对风流海况的分析和最佳靠泊方法，反正装备性能好，动力十足，怎么靠都能靠上，因此经常出现设备高负荷下运行时间较长，设备故障率增加的情况。

相反，如果船长正确判断好风流对船舶操纵的影响，合理减少设备的使用和使用时的负荷，加以正确地维护保养，能有效延长设备的使用寿命和检验周期，从而减少设备的维修费用和检验费用，降低运营成本，也能提高能源使用效率，减少对大气的污染排放，一样能安全高效完成作业任务。

1 改变现状的具体措施分析

1.1 艉靠或斜艉靠，艉部顶流，不用艏推

相对要靠泊的海上装置基本面为推开流，如图1、图2所示。流的影响大于风对船舶的影响时，船长只要控制好船艉相对于平台的位置，就能控制整体船位。船艏向的变化对船位的影响不大，且会形成相对顺流状态，有无艏推对船位的操纵影响不大，能够满足正常装卸货物的要求，尤其是供油、水、灰的需求。如遇天气突然变化，艏推也应该能够在1 min之内开启，保障作业安全，因此在此情况下，可以不开艏推，有关门舵可以逼车的船舶甚至可以艉推也不开，只用2部车来操作。船长心里没底，可以开1台备用，只要运用良好的船艺，作用应该不大。

1.2 艉靠或斜艉靠，有关门舵，艏部顶流，不用艉推

艉靠或斜艉靠，有关门舵，艏部顶流或艏部顶风，如图3、图4所示，风力在6级以下，流速在2 kn以下，艉推可以不用。这种情况下，对于船舶操纵的影响主要来自于艏部，船长只要控制好艏向和艏部相对于平台的位置，就能控制整体船位，艏向控制在与风流合力向在10°之内，车与侧推使用的符合较小，艉部的变化对船位的影响不大，自然会形成相对顺流或顺风状态，且有关门舵，偏差较大时可采用逼车的方式恢复艉部位置，因此有无艉推对船位的操纵影响不大，能够满足正常装卸作业的要求，如遇天气突然变化等特殊情况，艉推也应该能够在1 min之内开启，保障作业安全。

2 海况良好，流向偏开流或流速较小，设备减少使用

现行设计的海洋石油支持船舶，尤其是带有动力定位系统的船舶，动力系统有一定的富余量。双车、舵和多侧推有效配合使用，能够在7级风和1.5级流速或风流向与艏向近垂直情况下，保证安全操纵船舶提供作业服务的需求。因此在海况良好，流向偏开流或流速较小的情况下，如图5所示，使用单艏推、单艉推或不用艉推是完全能够保证安全靠泊作业的需要，如遇特殊情况启动备用设备，也能够在1 min内完成。因此，起初靠泊没有必要因紧张和担心，把所有动力设备都开起来，增加设备的使用时间和磨损，以及油料的消耗，应做好靠泊前的风险识别与评估，充分利用现有资源条件和良好的船艺大胆操作。

3 减少船身与风流合压的角度，降低设备运行负荷

船舶在漂浮状态的运动主要是风流受合压力的影响（水上部分受风的影响，水下部分受流和浪的影响），其运动速度快慢与船舶垂直受力面大小相关，而受力面积大小与艏向和合压力向的夹角大小有关，要使船舶处于对地静止状态，就是用车、舵和侧推合理配合克服风流合压对船舶的影响，其使用负荷的大小与艏向相关，因此，在靠泊海上装置作业过程中，只要不影响甲板作业安全，应尽可能减少船身与风流合压的角度，如图6所示，从而有效降低设备的使用负荷，减少设备的维护保养成本和燃油的消耗。另外，在靠离海上装置时，若能合理利用风流合压的作用，还能提高靠离速度，减少设备使用负荷，节约时间，真正能够实现“多快好省”。

4 良好海况，使用单套动力设备实现动力定位系统（DP）定位

现代石油支持船舶DP2和DP3在设计时独有冗余量的要求，冗余量可以简单理解为单点故障发生后，元器件和系统的恢复其原有功能的能力，冗余可以用安装多重有同样功能的元器件和系统实现。

以图7和图8所示中的DP2常规动力推进动力和侧推配置来说明：

（1）1号艏侧推和2号艏侧推都能为艏部提供横向动力，是相互冗余的;

（2）1号艉侧推和2号艉侧推都能为艉部提供横向动力，是相互冗余的;

（3）左主机推进器和右主机推进器都能为船舶纵向提供推力，是相互冗余的;

（4）1号与2号主机及其齿轮箱轴系和3号与4号主机及其齿轮箱轴系是相互冗余的;

（5）1號轴发为1号艏侧推和1号艉侧推提供驱动力，2号轴发为2号艏侧推和2号艉侧推提供驱动力，是相互冗余的。

这种设计是考虑到可靠泊条件下的各种复杂海况和单点故障提供足够的安全保障，都有双倍冗余量，在海况良好，风流合压与靠泊艏向夹角小于20°，风流作用合力与船艏向的夹角情况下，可以考虑使用单套设备或局部单套设备利用DP进行靠泊海上设施作业，即使在特殊情况出现位置偏差过大，也可以在3 s内启动备用设备，完全能够保障靠泊安全和作业安全。

5 海况允许，使用单车巡航守护

海洋石油支持船舶都为双车双舵船舶（见图9），在服务期间经常被要求提供巡航守护，要占总时间的25%左右，有时甚至有一半多时间需要巡航守护。目前，大部分船舶，在备车起锚或作业结束巡航守护，无论天气如何，习惯于双车双多巡航守护，公司对这种情况也疏于监管和要求。其实，在海况允许和作业要求许可的情况下，使用单车巡航，自动舵能够保证航向，不会只能加船员负担，如遇平台作业需求，一边驶向平台，一边把另一台车备起来，也能满足作业需求。这样既有利于提高能源利用效力，节能减排，同时又有利于设备的节约使用，为甲方和公司节约成本。

6 结 语

以上所述是本人作为船长在海上多年作业实践的经验交流，如果能为同行在降本增效、节能减排等方面提供帮助感觉非常荣幸，本文只是个人拙见，可能有很多不足之处，敬请提出批评指正。