海洋工程船燃油流量监测系统分析

吴 飞，李苗苗

（大连中远海运重工有限公司，辽宁大连 116113）

0 引言

船舶作为交通运输中运量较大的运输工具，其营运成本中的40%～60%为燃油消耗，而我国的内河运输船舶油耗比国外先进水平高10%～20%。随着内河航运事业的不断发展，船舶对能源消耗的需求将日益提高，而不可再生的能源却日益枯竭，燃油短缺已成为制约航运事业发展的一个重要因素。近年来，船舶对燃油能源的消耗需求仍然不断提高，为追求企业经济效益最大化，船舶所有人和承租人越来越关注燃油消耗问题。

近年来世界原油市场价格上涨过快，为了追求企业的最大经济效益，船东及租船人对燃油费用越来越予以关注。在一些内河船舶运输过程中，由于承运方很难做到全程跟踪监管，因此运输船船员盗窃船舶燃油等物资的现象屡有发生。同时，由于船舶燃油管理需要，船舶需定期向航运公司报告存油量和消耗油量，但受人为因素影响，有时会出现少测量或不测量而结算，或故意多报或少报等做法，给航运公司带来了一定的经济损失。

鉴于目前船用燃油材料居高不下，船舶燃油消耗占据船舶营费近40%以上的实际情况，而且船舶在正常航行过程中，通常情况下主辅机及锅炉等大型设备使用重油作为行驶燃油动力，大面积使用燃油不仅会提高营运成本，还会对海洋生态环境造成破坏。目前，船舶上的燃油流量监测系统复杂，设备较多，涉及专业较多，但燃油流量的测量还停留在传统的独立系统阶段，船员对燃油流量数据读数以及温度修正来进行燃油流量消耗量的计算，工作量非常大。此外，燃油流量测量的效率和智能化较差，操作过程的误差较大，很难掌握船舶燃油的真实数据，从而难以准确评定船舶主机、辅机的经济性能。

本文提出一种新型海洋工程船燃油流量监测系统构成方法，只在主辅机燃油系统的入口和出口处安装燃油流量计，将流量信号传送到中控系统，通过中控系统对不同工况下的燃油消耗进行监测。

1 技术创新研究领域

本文以马士基海底工程安装船项目为载体，通过掌握深水海洋工程船的关键技术，实现对海洋工程船燃油流量监测系统的技术创新。

1.1 研究背景

船舶在不同的工况模式下，主机和推进器等设备的需求功率不同，主机的燃油消耗量也不同。为方便船员清晰地掌握主机在各种工况下的燃油消耗情况，往往需要安装单独的主机燃油消耗监测系统。

1.2 研究目的

新型海洋工程船燃油流量监测系统构成方法的主要目的是去繁从简，突破原有技术，降低设备采购成本，简化系统，便于人员操作，为单船航行提供精准的油耗监测，满足客户的使用要求，为企业批量承接同类型海洋工程产品、打造自主系列品牌提供有力支持。

2 主要技术及创新点

新型海洋工程船燃油流量监测系统构成方法取消了原本复杂的燃油流量监测系统设计，只在主机燃油系统的入口和出口处安装燃油流量计，将流量信号传送到中控系统，通过中控系统对不同工况下的燃油消耗进行监测。此新型构成方法能有效降低成本，节省空间，操作简便，可普遍应用于具有燃油流量监测需求的船舶。

新型构成方法的主要技术方案如下：

1）取消独立的燃油流量监测系统，只在主机燃油系统入口和出口安装流量计，并将流量信号输送到中控系统。

2）由中控系统计算和显示客户需要的各种数据信息，省去了独立的燃油流量监测系统的处理单元和显示单元。

3）通过船载计程仪与中控系统的接口记录每海里的燃油消耗情况；通过中控系统和海事通信卫星的接口与客户岸基服务系统进行实时通信，便于客户实时了解船上的最新燃油消耗情况并用于数据分析。

3 系统主要逻辑构成及基本用途

如图1 所示，燃油流量监测系统主要由4 部分组成：1）数据采集系统；2）岸基数据分析单元；3）流量计分电箱单元；4）流量计传感器。岸基数据处理与应用单元根据船上的海事通信卫星系统输出的数据进行分析及应用。综合考虑使用性和经济性，设计出燃油流量监测系统的新构成。

图1 燃油流量监测系统构成

3.1 船基油耗实时数据采集系统

船基油耗实时数据采集系统包括12 个信号采集通道、6 台数据显示电脑，以及1 套油耗实时计算软件。该系统主要实现船舶油耗实时数据采集与传输功能。系统主要以通信接口的方式进行连接，接口简单，方便，对船舶上的其他系统不产生任何干扰和影响。

3.2 岸基数据分析单元

岸基数据分析单元利用海事卫星通信系统，通过数据库访问的形式对中控收集的数据进行监控，并将船舶燃油消耗量相关数据进行整合及分析。客户可通过本系统对船舶行驶过程中的油耗动态实现实时、精准的掌握。通过长期监控和数据分析对船舶航行方案进行优化，并将处理完成后的数据保存在岸基数据库。

3.3 流量计分电箱单元

流量计分电箱单元由2 套电力分电箱组成，主要为全船流量计电源供电，以保障所有流量计的需要。为方便使用，需要将分电箱布置在距离流量计较近的位置，以便于船员维修及使用。

3.4 流量计传感器

流量计传感器主要用于监控主机和辅机的油耗。为确保数据精准，全船的12 个流量计均采用高精度流量传感器[1-2]。

4 总体技术方案及实施过程

4.1 技术方案

对每台主机的燃油流量进行监测，并计算每小时消耗的燃油量。可同时监测并计算所有主机，实现对于单台主机和全部主机油耗的综合统计；也可以针对多台主机进行任意组合，实时监测主机油耗数据[3]。

在进行流量监测时，若发现某台主机油耗与其他主机不一致，则说明该主机油耗异常，可能出现故障。该方法可及时发现故障隐患，并解决问题。该技术方案不仅能直观查看每小时燃油消耗情况，还能显示主机系统的主要参数[4]（见图2）。

图2 主机燃油流量监测

4.2 工况模式选择

船舶共有5 种工况模式，分别为航行工况、动力定位工况、系泊工况、守护工况、锚泊工况。如图3 所示，操作人员可自由选择各种工况，需要重新监测时可以复位重启。

图3 船舶工况模式选择

4.3 船舶可用功率增加

根据客户额外需求增加船舶可用功率，并记录消耗功率，推进器和吊车的实际功率、燃油消耗量等信息（见图4）。

图4 信息记录

5 效果分析

新型海洋工程船燃油流量监测系统构成方法简单实用，不仅节约了安装空间，还能降低设备采购成本。以某大型深水海洋工程系船为例，单船可减少设备采购成本约40 万元。

6 结论

本文提出一种新型海洋工程船燃油流量监测系统构成方法，只在主辅机燃油系统的入口和出口处安装燃油流量计，将流量信号传送到中控系统，通过中控系统对不同工况下的燃油消耗进行监测。研究表明：该系统可有效降低设计成本，节省空间，操作简便。期望本文提出的新型方法可在新造船舶中得到广泛应用。