关于拖轮节能降耗问题的思考

2021-11-23刘晓峰

商品与质量 2021年31期

刘晓峰

国能黄骅港务有限责任公司河北沧州 061113

我国经济的快速增加使得各项建设都取得了一定的成就，但同样也付出了较为巨大的资源和环境代价。在这种情况下，经济的持续发展和资源环境之间的矛盾更加尖锐，这也与我国经济结构不合理、增长方式粗放化有着最为直接的关联。在我国实现经济结构调整的过程中，节能减排也是其需要遵循的一个主要原则，拖轮作为整个港口燃油消耗比例较大的一类设备，也需要进一步探讨其节能降耗的措施，针对于我国节能减排目标的实现以及社会的可持续发展有着十分重要的价值。

1 港作拖轮的作业环境特征分析

与其他长距离航行的船舶相比，港作拖轮的作业范围单纯地局限在港区和锚地，作业距离相对较短，且作业环境较为复杂，与港口的靠离交互发生较为频繁，航速航向带有显著的多变化特征[1]。全回转拖轮主要是在港口内部协助大型的船舶进行靠离，在部分情况下也可以进行护航的作业，其活动范围与引航拖轮相比相对较小，而引航拖轮则需要做长期的锚地作业，其作业范围相对较大。拖轮在运行的过程中必须严格遵循调度流程以及调度作业计划，并在规定的时间内使用合理的方式完成作业任务，以此来为整个港口的正常运行提供保障。但需要注意的一点是，港作拖轮并非处于连续工作状态下，在每次作业完成之后都需要回码头等待下一次的命令，船员则可以利用这段时间对其进行维护保养工作。由此也不难看出港作拖轮的作业时间在一定程度上反映了港口进出货轮的繁忙程度。

2 影响拖轮能耗的主要因素分析

拖轮作为整个港口体系中能源消耗相对较大的一类设备，影响其能源消耗的因素相对较多，但其中与其能源消耗关联最大的因素如下：第一，拖轮调度计划。拖轮调度在港口的生产过程中发挥着组织和协调的作用，拖轮出海作业的时间完全是由调度员通知确定的，调度员对于发出拖轮作业的调度指令需要依赖于引航和代理工作。就船舶的离港申请而言，在引航员尚未到达船只，甚至于还未出发的情况下，就向调度部门发出了拖轮使用申请，导致拖轮的调度计划无法和实际情况完全匹配，使得拖轮出现了过早到位或者是到位之后工作计划取消的情况，这会带来较为巨大的经济损失。比如，我国的广州港港区岸线相对较长，其整个作业岸线长度达到了63海里，码头分布点相对较多，并且作业点之间的距离相对较长，拖轮的油耗也较高，在拖轮过早到位的情况下，则会带来柴油资源白白浪费的问题[2]。第二，驾驶员本身的操作习惯因素。驾驶员作为拖轮的直接使用管理人员，在其节能降耗过程中发挥着最为直接的作用，在当前相关部门允许拖轮选择主航道航行的情况下，驾驶员可以通过航路的合理选择，维持各个机型的经济速度，在具体的驾驶操作过程中，驾驶人员使用的拖轮航行速度也会对耗油量产生最为直接的影响。

3 拖轮运作中的节能降耗措施

3.1 拖轮调度流程的优化

在我国现代通信科技体系快速更迭的影响下，现代化的航海通导设备得以大规模应用，不但能够对船舶的航行安全提供相应的保障，同时也影响到了港口生产组织。在ARPA雷达之后，出现的又一次船舶通信导航变革是AIS和ECDIS两个系统，这两个系统在拖轮的生产作业指挥过程中发挥着十分重要的作用[3]。就当前的状况来看，虽然到港船舶的总体数量无法出现短时间内的显著增加，但由于重载船舶会乘潮入港，往往会出现拖轮多线作业或者跨区域作业的问题，导致企业在安排拖轮的过程中出现了拖轮功率搭配不合理等诸多问题，这对于港口自身的生产就会产生一定程度的影响。AIS系统因为本身具备着强大的信息功能，能够将船只之间和船、岸之间的传统信息方式进行替代，确保拖轮的调度部门能够在落实作业任务之前，分析大量的传播信息。ECDIS系统则能够将调度工作人员的劳动强度显著降低，减少因为语言通信次数和口语通讯带来的错误发生概率，极大地提高了拖轮调度指挥和作业效率。在拖轮调动运作的过程中，使用AIS和EXDIS两个系统，确保拖轮调度部门和港调、引航站等各个部门进行高效沟通，从而做到在单位时间内对各个港区某一艘船舶进出港的艘次、高峰点等影响因素进行精确计算，依次为拖轮调度的指挥优化提供相应的数字基础。通过使用现代化的导航通信技术，能够统筹安排吃水较浅的船舶，避免在高潮时出现船舶进出港的状况，从而将拖轮、航道资源优先集中配置在一些重载船舶多线作业区间内。除此之外，通过这两项技术应用也可以对各个港区多线作业的密度进行合理的分析，将拖轮的厂修、停航检修的时间做出合理的安排，并能够根据矿石和原油类别的超大型船舶精确导航信息，做到提前从各个港区内部抽调拖轮，确保重点货物资源的进出港效率。在大型船只停靠港口之后，则可以立即将不携带缆绳的拖轮抽离出作业，无缝衔接地投入到另一个作业任务中。如此一来，便可实现港口内部拖轮资源的合理配置以及应用，借此来有效控制之前因为调度流程不优化带来的能源浪费的问题。

3.2 操船技术的合理选择

拖轮驾驶员作为拖轮作业过程中的主要使用和管理人员。出于有所降低拖轮能耗的考量，需要结合作业的实际环境状况选择合理的操船技术。比如，拖轮在协助大型船舶离泊的时候，可以使用空挡滑行节油法。简单而言，拖轮需要和大船保持一定的距离降低船速，以此脱开主机离合器，并在调好角度的情况下，使用拖轮的运动惯性来接近大船。这种操作方式可以避免因为船速太快需要进行倒车技术操作带来的燃油过多消耗。同时也可以采用单主机航行的方式，降低拖轮的能源消耗。与双主机航行相比，单主机航行的时速只会降低1公里左右，但能源消耗能够节约大概30%[4]。为此，在作业时间充足的情况下，操作人员可以使用单主机航行的方式。此外，拖轮在协助大型船只靠泊的过程中，需要使用省力节油法。简单而言，可以将缆绳进行适当的放长，维持低速航行的状态，在脱开主机离合器的前提下，借助拖轮和海水的阻力作用，帮助大船缓慢降速，以此来显著的降低拖轮因为倒车减速而带来的油耗。拖轮本身的着力点和大船中心的距离越远，其力臂和相同拉力下产生的力矩就会得到进一步的提高，大船转动相同角度需要的时间也会显著减少。在这种情况下，驾驶员需要在确保拖轮和船舶接触部位强度足够的前提下，将拖轮的带缆点尽可能远离大船中心，以便在降低大船回旋时间的前提下，显著降低拖轮的能源消耗。

3.3 船舶设计的进一步优化

当下先进设计技术的应用，也可以对船舶船型进行优化，更好的降低船舶的阻力。通过在设计过程中使用合适的螺旋桨等结构，能够确保船舶主机和螺旋桨等部位能够实现最优的配置，继而显著提高拖轮本身的推进效率，以此来有效控制拖轮作业过程中的燃料消耗。除此之外，拖轮中所拥有的照明灯具也需要积极使用节能灯具，并将其照明亮度根据实际作业环境进行科学合理控制。拖轮企业也需要从传统的设备节能管理转变为事前节能把关管理，在购置相应的拖轮设备的过程中，需要将其节能因素作为主要的考虑标准，并进一步减少设备能源消耗的结构性因素，可以通过购买高效节能型的主柴油机，或者使用内燃机节油技术显著控制拖轮作业工程的燃油消耗，以此来为拖轮企业利润空间扩展提供相应的基础。此外，拖轮企业需要对内部较为老旧的拖轮，在最短的时间内逐步进行淘汰，通过在企业内部普及先进且燃油消耗较低的拖轮，进一步控制拖轮作业过程中的燃油消耗。