山東交通學(xué)院海運學(xué)院 王憲坤 劉 洋 許世波 周兆欣 汪運濤

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以A輪某航次為例談海船的節(jié)能與降耗

山東交通學(xué)院海運學(xué)院 王憲坤 劉 洋 許世波 周兆欣 汪運濤

摘要：以“A”輪的實際操作為例，從船舶操作方面研究船舶運營中采用的節(jié)能措施，以使船舶獲得最大的節(jié)能效果和營運效益。經(jīng)實踐驗證，這些措施在任何船舶運作的實際操作中都是可行的，它們在船舶航行運作的實際操作中，不僅發(fā)揮著積極作用，同時對船舶的節(jié)能降耗也具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：船舶操作；節(jié)能措施；降耗

對于船舶節(jié)能，據(jù)最新資料顯示已有了許多新的研究成果，然而這些新的研究成果大部分是從新設(shè)備、新技術(shù)的角度出發(fā)研究船舶的節(jié)能問題，而使用新設(shè)備、新技術(shù)不是節(jié)能的唯一途徑，而且，在目前情況下，也不可能在短時期內(nèi)使目前所存在的船舶全部更換為應(yīng)用最新科研成果的船舶?？紤]到這種情況，本文以筆者在“A”輪工作期間船上所采取的實際節(jié)能措施為例，從船舶實際操作方面研究目前船舶在實際操作中使用的節(jié)能措施，以期能對目前船舶的節(jié)能降耗有所幫助。

一、“A”輪節(jié)能措施

（一）制定、完善、落實相應(yīng)規(guī)章制度，提高員工節(jié)能意識和能力

節(jié)能工作有章可循、有標可參，“A”輪公司在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合船舶航線、主機類型等實際情況，制定、完善、細化船舶節(jié)能的管理辦法和獎懲措施并納入公司的管理體系，同時強調(diào)制度執(zhí)行的力度，做到責任到船、責任到人。采取措施，充分運用信息化手段，加強對船舶使用的燃油、潤滑油的全程監(jiān)管。比如，在傳統(tǒng)的午報中，增加主機實際功率和轉(zhuǎn)速、輔機實際功率和使用臺數(shù)及其油耗數(shù)據(jù)、鍋爐油耗、汽缸油消耗、船舶吃水等項目（從午報上所列項目統(tǒng)計，本人當時擔任二副）。公司根據(jù)船舶每天發(fā)送的中午報告，把船舶的燃油消耗情況結(jié)合當時的海況和主輔機工況來綜合考核，實現(xiàn)精細化管理。在航次結(jié)束后，統(tǒng)計航次燃油消耗，然后對同一時期相同航線上的不同船舶、不同時期相同航線的相同船舶每航次的燃油消耗進行對比，查找船舶油耗增大或減小的原因，對節(jié)能有效措施進行統(tǒng)計，形成一套有效的節(jié)能措施并加以推廣。公司根據(jù)以上的實船測量和科學(xué)統(tǒng)計，對不同航線不同運營方式的船舶，分別制定不同的油耗標準，如平均每海里耗油量、各船航次耗油量和效益之比。這種標準不僅反映了“A”輪的生產(chǎn)效率和能源利用水平，而且這種標準實現(xiàn)的程度，還可以對節(jié)能措施的效果進行分析和評價，以決定進一步采取的措施。

一線員工是船舶節(jié)能的參與者和直接實施者，他們的節(jié)能理念、節(jié)能能力和節(jié)能水平?jīng)Q定了節(jié)能效果的優(yōu)劣。公司通過制度和獎懲措施，讓“A”輪全體員工深刻理解節(jié)能減排工作的重要性，提高員工對節(jié)能減排工作的參與熱情，在執(zhí)行獎懲措施的時候，還需要同時兼顧物質(zhì)和精神兩個方面，讓員工積極主動地參與節(jié)能減排工作，同時對參與實際操作的員工，經(jīng)常進行技術(shù)培訓(xùn)，提高其節(jié)能減排的技術(shù)水平和能力。

（二）加強信息溝通，實現(xiàn)信息共享

“A”輪配備有C站、F站、NBDP、DSC等先進的通導(dǎo)設(shè)備，船舶充分發(fā)揮目前船岸雙方都擁有的先進的通導(dǎo)設(shè)備的通信導(dǎo)航能力，加強公司調(diào)度、船舶代理、港方和船方的溝通和協(xié)調(diào)，及時將一些相關(guān)信息進行互通共享，實行動態(tài)管理，各方根據(jù)實際情況對船舶的運營情況和航速作出安排。本航次“A”輪從龍口港駛往馬任加港前，代理將船舶需要在馬任加港準備的單證、抵達馬任加港的準確時間及其他有關(guān)事項及時通知船方。船方根據(jù)代理提供的情況預(yù)作準備，調(diào)整航速。如原計劃以15 kn航速駛往馬任加港，但考慮到船舶從龍口駛往馬任加總航程6 300 n mile，而龍口港開航時間為1200LT，馬任加處于東三區(qū)，船舶抵達馬任加時當?shù)貢r間為1900LT，而當?shù)靥旌谝院蟛蛔鳂I(yè)，加上航次合同上要求船舶在20天的時間內(nèi)的白天抵達馬任加港，以確保船舶的正常作業(yè)。故綜合考慮以上因素，初步?jīng)Q定調(diào)整航速為13.2 kn航行，以保證“A”輪準時在當?shù)貢r間0600LT抵達馬任加，同時準備船舶單證，備好裝卸貨應(yīng)備事項，以縮短船舶辦結(jié)檢查工作和停港待泊所用的時間。這種互通信息、共享資源的措施，避免了“A”輪全速趕至目的港卻又無法作業(yè)，造成多消耗燃油的現(xiàn)象。建議在船舶的營運中盡可能多利用這種措施，以達到節(jié)油的目的。

（三）加快作業(yè)速度，縮短船舶在港停泊時間

“A”輪船舶噸位為36 000 t，所載貨物較多，而且龍口港也具有專用的裝卸設(shè)備完成貨物的裝卸且效率較高，因而在船舶裝卸貨物之前制訂了嚴密的計劃。該計劃考慮了各艙貨物的裝卸順序、數(shù)量及裝卸速度，各壓載艙壓載水的排注順序、排注速度和所用時間，船舶的吃水要求和強度要求等情況，同時考慮了船舶在裝卸貨物的過程中，任何時候船舶的六面水尺均不得超過泊位限制水深 12m的要求，同時還滿足艙口圍的高度不超過裝卸機械的凈空高度要求的情況。因為船舶的預(yù)計裝貨時間較短，加之裝卸機械的凈空高度需滿足要求，故在滿足船體強度要求和螺旋槳沉深要求的情況下，提前將1、3、5壓載艙的壓載水排空，該措施保證了貨物及時裝上船舶，避免了壓載水排出不及時而造成甩貨的情況，而且在裝卸貨物的過程中，采取措施保證任何時候船舶的強度均符合要求，同時保持尾傾-2.5m的吃水差（不同船舶要求的吃水差不同），該操作可以把壓載艙內(nèi)的壓載水盡可能排出，減少船上壓載水量，從而使船舶盡可能地多載貨物，對船舶的節(jié)能有利。對于上邊柜的壓載水，因為“A”輪自排速度較快，故采用自排，當自排無法排出時，再利用水泵抽出。從船舶的強度方面考慮，船舶裝卸輪回數(shù)越多對船舶的強度越有利，但輪回數(shù)增多有時會減慢船舶的裝卸速度，因而貨物裝載輪次采用兩輪裝卸法。［1］

本航次“A”輪在船舶利用通導(dǎo)設(shè)備獲得碼頭泊位的數(shù)據(jù)后，根據(jù)船舶的實際情況，在船舶將要抵達龍口港前的4h就開始進行排水作業(yè)，先將1、3、5壓載艙內(nèi)的壓載水全部排出，共耗時3 h12min，在船舶靠泊作業(yè)完畢后，先在1、3、5貨艙同時裝貨，同時排出2、4壓載艙的壓載水，在1、3、5貨艙裝貨完成預(yù)配量的一半時，換裝2、4貨艙，在2、4壓載艙壓載水排完后，1、3、5貨艙第一輪裝貨又過了12min才結(jié)束，接著在2、4貨艙裝貨。經(jīng)過兩輪，將“A”輪所載貨物全部裝完，耗時共計5.5h，保證了貨物的快速裝載。

（四）保持適度吃水差，獲得最佳推進效率

“A”輪正常航行時的設(shè)定工況為平吃水，但是，理論上，船舶在正常航行時，船舶的船首下沉量大于船尾下沉量，考慮到“A”輪本航次滿載，而在相同主機轉(zhuǎn)速、相同航速的情況下，如果保持載貨時-1m的吃水差，則船舶在以正常速度航行時，由于船首下沉量大于船尾下沉量，則船舶較接近于設(shè)計平吃水的工況。但是，“A”輪船舶資料中沒有最佳縱傾狀態(tài)數(shù)據(jù)，而且理論上也沒有能準確計算最佳縱傾狀態(tài)的公式。故采取驗證的方法求取船舶最佳縱傾數(shù)據(jù)。經(jīng)驗證，在主機轉(zhuǎn)速相同、均為滿載、船舶所處風(fēng)流影響相同的情況下，船舶以載貨時-1m的吃水差航行，航速略快，約快0.2 kn。該驗證說明船舶在正常航行時存在一個最佳縱傾的數(shù)值，而且積載時保持最佳縱傾也是一項簡單易行、便于操作、不需要其他設(shè)備的節(jié)能措施，“A”輪在今后航次中仍然保持這種驗證的做法，力求盡可能多地求取“A”輪不同裝載狀態(tài)的最佳縱傾數(shù)據(jù)，以為今后的載貨過程提供參考。

（五）增加載貨重量，采用經(jīng)濟航速

船舶油耗與航速之間具有如下關(guān)系：

船舶耗油量主要與航速V、船舶排水量D和航程S有關(guān)。船舶航行單位時間耗油量Q（單位：t）與船舶排水量D（單位：t）和航速V（單位：kn）的關(guān)系式為

船舶航行耗油量F（單位：t）與航速V（單位：kn）和航程S（單位：n mile）之間的關(guān)系式為

單位時間耗油量Q隨航速V變化的曲線如圖1所示：

圖1 單位時間耗油量Q隨航速V變化曲線

圖1表明每一船舶總可以找到一個對應(yīng)最小燃油消耗率的航速。［2］

1.當船舶速度相同，但排水量增加一倍時

根據(jù)Q1/Q2=（D ·V3）/（（2D） ·V3）求出Q1/Q2=0.63，易知船舶排水量增加一倍，船舶單位航行時間燃油消耗僅僅增加了0.37倍，這說明船舶在航速相同的情況下，載貨越多，單位載貨噸位在單位航行時間內(nèi)的能耗越小，這就要求我們載貨時根據(jù)航線要求，盡可能選擇載貨量大的船舶安排在較長航線上，因為航速相同的情況下，航線越長，航行所需要的單位航行時間越多，在滿足吃水要求的情況下，船舶載貨所占比例越大，越經(jīng)濟。本航次，“A”輪壓載水排到無法排出時才停止排放，并進行兩次掃底作業(yè)，確保了壓載水最少，并且僅僅利用貨物調(diào)整船舶吃水差，即滿足壓載水最少、載貨量比例最大的節(jié)能要求。

2.當船舶排水量、航程相同時

當船舶排水量、航程相同時，船舶以合適的經(jīng)濟航速航行，將大幅度節(jié)省燃油。本航次“A”輪船舶數(shù)據(jù)如下：載重量36 000 t，方形系數(shù)Cb= 0.74，服務(wù)航速15 kn，主機持續(xù)功率8 800 kW，主機轉(zhuǎn)速126 r/min，燃油消耗率0.204 kg/（kW·h），從龍口港到馬任加港航程6 300 n mile，申請氣導(dǎo)，要求20天到達目的港馬任加港。

（1）以服務(wù)航速15 kn航行。

①航行時間。

T1=S/V1=6 300/15=420h=17.5天

②燃油消耗量。

G1=0.204×8 800×420=753 984.0 kg

（2）以13.2 kn的速度航行。

①航行時間。

T2=S/V2=6 300/13.2=477.3h=19.9天

②燃油消耗量。

G2=0.204×8 800×（13.2/15）3×477.3= 583 918.6 kg

從以上計算看出，航程6 300 n mile，以13.2 kn的合適航速航行，要求20天到達目的港，比以15 kn航速航行節(jié)約170 065.4 kg燃油，節(jié)約22.6%。［2］

通過理論計算我們知道，若以90%的額定航速航行，主機輸出功率為額定功率的72.9%，燃油消耗量為額定航速下燃油消耗量的81%；如果以額定航速的80%航行，則主機輸出功率為額定功率的51.2%，燃油消耗量為額定航速下燃油消耗量的64%。由此可見，適當降低航速，船舶燃油消耗量可明顯減少。但是，船舶也不可一味地降低速度，這主要是因為燃油消耗量并不會隨航速的降低而一直處于明顯減少的狀態(tài)，當航速降低到一定程度，燃油消耗量會趨于穩(wěn)定；而且船舶的航次任務(wù)也不允許過分降低航速。［3］本航次“A”輪總里程6 300 mile，要求20天抵達目的港，通過以上計算，船舶以13.2 kn的速度航行，既可以保證船舶在20天內(nèi)抵達馬任加港，而且船舶航速降低值也基本處于10%的理想結(jié)合點上，［4］故本航次“A”輪采取13.2 kn的航速是合理的。

（六）選擇最佳航線，減少航行時間

本航次“A”輪船長根據(jù)氣導(dǎo)推薦航線和實際情況綜合考慮設(shè)定最佳航線。該航線綜合考慮洋流、海況、設(shè)備工況等因素，并結(jié)合船舶預(yù)計抵港時間和馬任加港的工作習(xí)慣，把握好船舶航速，及時抵達馬任加港，而不是全速航行早早抵達馬任加港等候卸貨安排，符合船舶航線最佳的要求。

本航次“A”輪2012年2月8日1200LT自龍口港載運36 000 t水泥到馬任加港卸貨，當時考慮到該航次時值2月份，受北向的冬季季風(fēng)影響，中國沿海沿岸流較強，流速約為0.5 kn；在南海，東北季風(fēng)引起的西南季風(fēng)流也處于最強的時期，流速約為1.5 kn，最強處在越南東部沿海離岸30～60 n mile區(qū)城的頭頓外海，最強流速為3 kn以上，西沙群島東側(cè)次之；冬季印度洋也處在東北季風(fēng)的影響下，自馬六甲海峽到八度海峽，為西流，流速1.5～2 kn，在南緯5°左右，有向東方向的赤道逆流，但范圍不大，在接近馬達加斯加時，又有向西南方向的海流。本航次在收看了亞洲的地面分析圖后，認為中國沿海短時間內(nèi)不會受到冷高壓影響，而印度洋在2月份主要受4級左右的東北季風(fēng)的影響。故“A”輪沿中國沿海航行出臺灣海峽后經(jīng)西沙群島西部直駛越南東南沿岸，過距離越南東南60 n mile處進馬六甲海峽東口，進馬六甲海峽后，沿馬六甲海峽航行，出馬六甲海峽后從馬六甲海峽直駛八度海峽，經(jīng)八度海峽直駛馬任加港。在整個航次中，船舶基本一路順流，且天氣良好，只有在南緯5°左右時短時間受到赤道逆流的影響，但對船舶航行的影響不大。本航次，流速和風(fēng)力大小均有利于航行，船舶的航速一路未降，只有在渤海和馬六甲海峽、馬任加港附近當船舶航行于淺水域時，不能采用高速度航行，因淺水會使船舶阻力增大，對航速增加不利，只會徒增燃油消耗量，而且考慮到本航次船舶順流，且需要留有一定的富裕時間以應(yīng)付突然發(fā)生的事件，以及海流的影響，按全程流速使航速增量為0.5 kn，并預(yù)留ETA保留量按13h算。最后綜合分析各種影響因素后，認為船舶航速調(diào)整為13 kn較為合適。航次結(jié)束后統(tǒng)計情況如下：本航次船舶以13 kn速度航行，航行總時間為460.4h，比預(yù)計航行時間減少6h，共計消耗燃油538 t，比采用15 kn航速航行到馬任加港節(jié)油183.1 t，整個航次船舶平均航速增快0.68 kn。

綜上，考慮船舶的具體航次，分析船舶可能遇到的天氣、風(fēng)、流、海況等情況，有效利用風(fēng)流，合理設(shè)定航線，采用最經(jīng)濟的航速，可以很好地達到節(jié)能的效果。

二、結(jié)語

總之，根據(jù)在“A”輪工作的實際經(jīng)驗，對于船舶的節(jié)能減排，筆者認為在船舶的節(jié)能操作中需要注意以下要點：

（1）船舶的節(jié)能降耗受到多方面因素的制約和影響，船舶節(jié)能要建立在保證人、船、貨的安全和航次任務(wù)的要求之上。而且，在采取措施時，要綜合考慮各種因素后再決定采取的具體節(jié)能措施。比如，本航次“A”輪最終采取13 kn的速度航行，就是在綜合考慮各種因素的影響下的保證船期的最經(jīng)濟航速。

（2）船舶節(jié)能降耗意義重大，要求全公司員工提高節(jié)能意識，均應(yīng)以高度的熱情積極參與到節(jié)能行動中來，人人節(jié)能，時時節(jié)能，則必將使船舶節(jié)能工作取得良好的實效。

參考文獻：

［1］吳始平.超大型船舶操縱及貨物裝卸應(yīng)考慮的主要因素［J］.航海技術(shù)，2005（5）:12-14.

［2］黃煒.船舶節(jié)能減排的建議和思考［J］.中國水運，2009（11）:64-65.

［3］胡強生.談船舶航速的選擇與節(jié)能［J］.船舶節(jié)能，2001（3）:18-19.

［4］劉曉華，路少君.海事船舶節(jié)能減排的探討［J］.中國海事，2010

DOI:10.16176/j.cnki.21-1284.2016.01.012