廖振宇 黃猛

摘 要：本文結(jié)合本公司在建的實(shí)船闡述了EEDI的計(jì)算方法及送審船級(jí)社的注意事項(xiàng)。通過(guò)收集船舶實(shí)際試航的參數(shù)，驗(yàn)證計(jì)算的EEDI值，并詳細(xì)介紹了EEDI的驗(yàn)證方法。

關(guān)鍵詞：EEDI；計(jì)算方法；實(shí)船驗(yàn)證

中圖分類號(hào)：U661.43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： This paper describes the calculation method of EEDI based on the actual ship under construction， and the matters needing attention specially during submitting the relevant document to classification society for approval. By collecting the parameters of the ship during sea trial， to the calculated EEDI value is validated and the verification method of EEDI is introduced in detail.

Key words： EEDI； Calculation method； Verification method of EEDI

1 EEDI計(jì)算方法

EEDI的計(jì)算公式如下，其包含：主機(jī)能效、輔機(jī)能效、應(yīng)用PTI和創(chuàng)新型電力技術(shù)的輔機(jī)節(jié)能折減、創(chuàng)新型能效技術(shù)用于推進(jìn)的節(jié)能折減、運(yùn)載能力、航速、不同船型的修正系數(shù)等參數(shù)。

為了簡(jiǎn)化計(jì)算，分以下兩種情況來(lái)分析EEDI的計(jì)算：

（1）船舶在只有單臺(tái)主機(jī)、無(wú)軸帶發(fā)電機(jī)（PTO）、不考慮PTI和創(chuàng)新型電力技術(shù)的輔機(jī)節(jié)能折減、創(chuàng)新型能效技術(shù)用于推進(jìn)的節(jié)能折減及不同船型的修正系數(shù)的情況下，公式（1）可簡(jiǎn)化為：

EEDI=（（PME x CF，ME x SCFME）+（PAE x CF，AE x SCFAE））/（fi*fc*fw*Capacity x Vref） （2）

（2）船舶在只有單臺(tái)主機(jī)、有軸帶發(fā)電機(jī)（PTO）、無(wú)PTI情況下，公式（1）可簡(jiǎn)化為：

① 當(dāng)0.75 x PPTO

EEDI=（（PME x CF，ME x SCFME）+（0.75 xPPTOx CF，MEx SCFME）+（PAE-0.75 x PPTO）xCF，AE x SCFAE））/（fi*fc*fw*Capacity x Vref） （3）

② 當(dāng)0.75 x PPTO≥PAE時(shí)

EEDI=（（PME x CF，ME x SCFME）+（0.75x PPTO x CF，ME x SCFME））/（fi*fc*fw*Capacity x Vref） （4）

式中：Capacity —— 對(duì)干貨船、液貨船、氣體船、集裝箱船、滾裝船及客滾船和普通貨船為載重噸（DWT）；對(duì)客船及滾裝船為總噸（GT）；對(duì)于集裝箱船為載重噸的70%；

Vref —— 在最大設(shè)計(jì)裝載工況及平靜海況下的船舶航速；對(duì)于有水池試驗(yàn)的船舶，Vref的值根據(jù)水池試驗(yàn)功率/速度曲線來(lái)選?。?/p>

PME —— 對(duì)于沒(méi)有軸帶發(fā)電機(jī)的船舶為每臺(tái)主機(jī)的額定裝機(jī)功率（MCR）的75%；對(duì)于帶軸帶發(fā)電機(jī)的船舶為主機(jī)額定裝機(jī)功率（MCR）的75%扣除軸帶發(fā)電機(jī)功率（PPTO）的75%。其中，PPTO是軸帶發(fā)電機(jī)額定功率輸出MCRPTO的75%；

PAE —— 在設(shè)計(jì)裝載量下以Vref航行時(shí)所必須的輔機(jī)功率。包括推進(jìn)機(jī)械/系統(tǒng)和船上生活（如主機(jī)泵、導(dǎo)航系統(tǒng)和設(shè)備及船上起居）所需的功率，但不包括用于非推進(jìn)機(jī)械/系統(tǒng)（如側(cè)推、貨泵、起貨設(shè)備、壓載泵、貨物維護(hù)如冷藏和貨物處所通風(fēng)機(jī)等）的功率；

通常，采用以下經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算PAE：

對(duì)于主機(jī)功率率≥10 000 kW的船舶

PAE=0.025xMCRME+250 kW （5）

對(duì)于主機(jī)功率率﹤10 000 kW的船舶

PAE=0.05 x MCRME （6）

PPTO —— 軸帶電機(jī)額定功率的75%；

PPTI —— 發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率油耗除以發(fā)電機(jī)加權(quán)平均效率所得結(jié)果的75%；

Peff —— 由于采用了創(chuàng)新機(jī)械能效技術(shù)而減少的主機(jī)功率的75%；

PAEeff —— 當(dāng)船舶在PME狀態(tài)下由于采用了創(chuàng)新電能效技術(shù)而減少的輔機(jī)功率；

CF —— 碳轉(zhuǎn)換因子。用每噸燃料的CO2排放量來(lái)表示，可按表1取值。

SCFME —— 主機(jī)燃油消耗；

SCFAE —— 輔助發(fā)電機(jī)燃油消耗；

fj—— 考慮船舶特有設(shè)計(jì)要求的修正系數(shù)。如：冰區(qū)加強(qiáng)的液貨船、散貨船、雜貨船；推進(jìn)系統(tǒng)有冗余設(shè)計(jì)的穿梭油船；

fw—— 考慮波高、浪頻和風(fēng)速對(duì)船舶航速影響的無(wú)量綱系數(shù)，通常取=1.0；

fc —— 艙容量修正系數(shù)，通常取fc=1.0；對(duì)于化學(xué)品船和LNG船舶，由IMO指導(dǎo)性文件中查得相應(yīng)的fc值。

fi—— 考慮船舶因技術(shù)或規(guī)定要求而對(duì)Capacity有所限制的無(wú)量綱修正系數(shù)。該系數(shù)適用于：冰區(qū)加強(qiáng)的液貨船、散貨船、雜貨船、集裝箱船、LNG船。

2 Attained EEDI計(jì)算

以我司在建的果汁運(yùn)輸船為例，介紹EEDI的計(jì)算過(guò)程及分析該船計(jì)算結(jié)果是否達(dá)到要求：

（1）果汁船基本數(shù)據(jù)（表2）

（2）主機(jī)（表3）

（3）輔機(jī)（表4）

（4）冰級(jí)（無(wú)）

（5）創(chuàng)新型節(jié)電技術(shù)（無(wú)）

（6）創(chuàng)新型節(jié)能技術(shù)（無(wú)）

（7）艙容量修正系數(shù)（無(wú)）

（8）EEDI計(jì)算值

EEDI=（（PME x CF，ME x SCFME）+（0.75x PPTO x CF，ME x SCFME））/（fi*fc*fw*Capacity x Vref）= 20.3

（9）所屬船型的 EEDI參考線值

果汁運(yùn)輸船屬于冷藏貨物運(yùn)輸船船型，a=227.01、c=.244、b=4 707，故

EEDI參考線值=a×b（-c）=28.83

（10）所屬船型的EEDI值的折減率

對(duì)應(yīng)四個(gè)目標(biāo)年限的折減率和 EEDI值如下（表5）。

由表5可知，果汁運(yùn)輸船的 EEDI值為20.3，小于該船型Phase0、Phase1、Phase2、Phase3所有四個(gè)階段EEDI值，所以該船的能效設(shè)計(jì)指數(shù)EEDI滿足規(guī)范要求。

3 EEDI的驗(yàn)證

EEDI的驗(yàn)證就是在試航過(guò)程中測(cè)量該船的實(shí)際功率曲線，然后用實(shí)測(cè)的功率曲線和設(shè)計(jì)階段預(yù)估的功率曲線（或者船模試驗(yàn)的功率曲線）進(jìn)行對(duì)比，然后根據(jù)對(duì)比的差異來(lái)重新計(jì)算EEDI值。

根據(jù)船舶實(shí)際試航條件的不同，EEDI的實(shí)船驗(yàn)證有以下兩種情況：

（1）如果船舶滿載試航，則直接把主機(jī)功率設(shè)置為第四部分第2條的PME值，測(cè)量船的航速；然后根據(jù)該實(shí)際航速來(lái)重新計(jì)算EEDI值即可；

（2）如果船舶不能滿載試航，則應(yīng)該根據(jù)試航的功率曲線，將航速修正到滿載狀態(tài)的航速，然后根據(jù)修正后的航速來(lái)計(jì)算EEDI值。

驗(yàn)證EEDI時(shí)需要注意以下幾個(gè)方面：

（1）測(cè)試單位/機(jī)構(gòu)的資質(zhì)

測(cè)試單位/機(jī)構(gòu)應(yīng)經(jīng)過(guò)ISO 9001質(zhì)量認(rèn)證，測(cè)試人員應(yīng)持有檢驗(yàn)員證；

（2）ISO15016：2015對(duì)EEDI的要求

ISO15016：2015第10.7節(jié)描述了兩種EEDI的速度-功率曲線測(cè)試方法：一種是迭代法；另一種是均值法。

迭代法要求首制船在65%MCR～100%MCR之間選取三種不同的功率設(shè)置做不少于四個(gè)來(lái)回的速度測(cè)試：首制船在合同功率做兩個(gè)來(lái)回速度測(cè)試，后續(xù)船做一個(gè)來(lái)回速度測(cè)試；在低于合同功率做一個(gè)來(lái)回速度測(cè)試；在高于合同功率做一個(gè)來(lái)回速度測(cè)試。

均值法要求首制船在65%MCR-100%MCR之間選取三種不同的功率設(shè)置做不少于六個(gè)來(lái)回的速度測(cè)試：首制船在合同功率/低于合同功率/高于合同功率各做兩個(gè)來(lái)回速度測(cè)試；對(duì)于后續(xù)船，可在三種不同的功率設(shè)置下各做一個(gè)來(lái)回的速度測(cè)試。

每個(gè)工況是以一個(gè)來(lái)回作為一個(gè)完整記錄，一個(gè)來(lái)回通常為20分鐘（來(lái)和回各10分鐘，不包含前后加/減速的時(shí)間）。

（3）測(cè)試的條件及海況

EEDI的測(cè)試盡量選在海況良好的情況下進(jìn)行，為保證測(cè)試結(jié)果的可靠性，EEDI在三種工況測(cè)試應(yīng)是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程，不允許有間斷。

（4）測(cè)量?jī)x器

需要以下測(cè)量?jī)x器（表6），由測(cè)試單位和船廠分工準(zhǔn)備：

（5）數(shù)據(jù)記錄

測(cè)試前，應(yīng)提前記錄波浪周期、浪高、波浪方向及涌的周期、涌高、涌方向；測(cè)試過(guò)程中，記錄螺旋槳的轉(zhuǎn)速、主機(jī)的功率、船的對(duì)地速度、風(fēng)速、風(fēng)向、航向、水深、舵角等，

每分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，并計(jì)算出平均值。

（6）EEDI實(shí)船驗(yàn)證

根據(jù)果汁船在試航時(shí)的速度、功率測(cè)量數(shù)據(jù)，利用STAIMO軟件繪制速度-功率曲線。

由速度-功率曲線可知，當(dāng)主機(jī)功率PME = 1866kW時(shí)，船的航速為13.18 kn。根據(jù)該參數(shù)重新復(fù)核 EEDI值為20.05，

比初始計(jì)算的 EEDI值（20.3）小，所以該船的能效設(shè)計(jì)指數(shù)滿足規(guī)范的要求。

5 小結(jié)

七大船型的 EEDI值按照載重噸的不同逐年遞減，到2025年以后，大部分船型的 EEDI值都會(huì)比目前減少30%，即整個(gè)船舶行業(yè)的CO2排放量減少30%，這對(duì)整個(gè)船舶工業(yè)將是巨大的挑戰(zhàn)。

對(duì)新型船舶，當(dāng)設(shè)計(jì)單位在主尺度、線型、設(shè)備配置等設(shè)計(jì)方案定型后，該船的能效設(shè)計(jì)指數(shù)就已經(jīng)確定。所以在未來(lái)的船型開(kāi)發(fā)中，要開(kāi)發(fā)出滿足EEDI要求的船型，一方面要設(shè)法降低船舶的阻力、采用更多的節(jié)能技術(shù)，并且選用合適的推進(jìn)系統(tǒng)和電站系統(tǒng)；另一方面要想法設(shè)法來(lái)優(yōu)化推進(jìn)系統(tǒng)，而柴油機(jī)（如船用主機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)）生產(chǎn)商應(yīng)采用更多的節(jié)能減排技術(shù)。只有在這幾個(gè)環(huán)節(jié)同時(shí)改進(jìn)，才能制造出高質(zhì)量、低能耗的優(yōu)秀船型。

對(duì)于一些定義界線比較模糊的船型，一定要在規(guī)格書(shū)中明確該船適用于七大船型的哪一種，因?yàn)榘凑詹煌陀?jì)算的 EEDI值是完全不同的。如本文舉例的果汁船，可以定為液貨船中的化學(xué)品船，也可以定為冷藏運(yùn)輸船。如果按照液貨船來(lái)計(jì)算EEDI值，該船的 EEDI將不能滿足規(guī)范的要求，所以在果汁船的規(guī)格書(shū)里明確確定了果汁船是冷藏運(yùn)輸船，而按照冷藏運(yùn)輸船計(jì)算的EEDI值則能滿足規(guī)范的要求。這一點(diǎn)在船型開(kāi)發(fā)時(shí)需要特別注意。

參考文獻(xiàn)

[1]MARPOLRESOLUTION MEPC.203（62），RESOLUTION MEPC. 231（65）， RESOLUTION MEPC.245（66），RESOLUTION MEPC.254（67）.

[2]ISO 15016：2015 Ships and marine technology -- Guidelines for the assessment of speed and power performance by analysis of speed trial data.

[3]ISO 15550-2002Internal combustion engines - Determination and method for the measurement of engine power - General requirements.

[4]ISO 3046-1-2002 Reciprocating Internal Combustion Engines – Performance.（往復(fù)式內(nèi)燃機(jī).性能）

[5]船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI）驗(yàn)證指南.