未来高效减排的推进器

1、未来高效减排的推进器- 排放法规可能引入低压蒸汽及令人惊喜的动力选择大连船用柴油机有限公司 于祺昌 王宝利 编译未来海运业的目标之一， 是降低 CO 2的排放量， 使其达到即将执行的更为严格的 IMO 排放 标准。在这个方面，设定了船舶的所谓 “能量效率设计指标 ”（也被称为 CO2 设计指标），从 而以此设定了每艘船的 CO2 排放量。未来， 2012 年至 2018 年间，船舶将会被要求逐步 降低 CO2 排放量，最终减排至当前排放量的 70% 。需注意的是， 目前仍未能确实解决关于 这一点的的争议。 此文依据案例分析来表明， 降低主机额定值、 使用电控主机及降低运行速 度，都可以在保证优

2、化推进器设计的同时不增加额外油耗。 文中所举案例中提到的主机都符 合 IMO Tier II 排放标准，并且使用固定螺距的螺旋桨。推进器 / 主机参数 总体上说，螺旋桨直径越大，推进力越高，所以，螺旋桨最大转速也越低。增加螺距，推进 器速度和效率随着角度的改变也许会有所下降。 同样降低螺距也会如此， 但在此， 推进器速 度也许会提高。 二冲程主机的效能主要依靠最大压力与平均有效压力比来决定。 这个比值越 高，主机效能越高。并且由此，油耗就越低。更进一步来说，二冲程主机的冲程 / 缸径比越 大，主机效能也就越高。这就意味着，超长冲程型号的主机，例如 S80ME-C9 ，将会比冲 程型号的主机，例

3、如 K80ME-C9 ，更高效。相比于凸轮（机械）控制的主机，电控的主机 在运行中可控参数更多。 当船速降低时， 也即降低推进器功率及转速， 也会影响推进器及主 机参数。案例 1研究目标为 4500 标箱的巴拿马型集装箱船， 螺旋桨直径相同。 如图所示， 若降低原先的设 计船速 24.7 节，有希望降低油耗。此案例着重分析螺旋桨叶片数量不同的不同后果，以及 若要达到设计船速 22 节，在叶片数量不同的情况下应选择何种类型的主机。5 叶螺旋桨使用 9K90MC-C6 主机带动 5 叶螺旋桨作为参考，额定速率 SMCR ，也即点 M1 数值为 41,130 kW x 104.0 r/min，设计船

4、速为 24.7 节 5 叶螺旋桨（正常螺距）并通过 M1 点的最佳推进器运行曲线， 可以在这条曲线上得到较低设计船速情况下的额定功率数值。 在点 M2 上对应的 SMCR 为 36,560 kW x 104.0 r/min，符合 8K90MC-C6 的额定速率，可以匹配减小螺距的 5 叶螺旋桨，船速可达 24 节。在 22 节船速这一点上，需要的额定速率 大致为 26,800 kW x 90 r/min，若由 8S70ME-C8 作为主机来带动 5 叶螺旋桨大概可以达到 26.160 kW x 91.0 r/min ，由此看来，使用这一类型的主机，最高船速大致为 21.8 节。4 叶螺旋桨螺旋

5、桨叶片从 5叶减为 4叶，表示最佳状态的正常螺距曲线向右移动，并且螺旋桨的转速提 高了 10% 左右。这条曲线的旁边是表示减小螺距的情况下额定速率状况的减小螺距曲线，两条曲线走向相近。后者曲线显示，船速22节， SMCR即点M3 为26,900 kW x 104.0r/min 。这一点在 MAN B&W 的 6K80ME-C9 型主机的功率图中位于最高点。6 叶螺旋桨22 节船速时，增加螺距的情况下， SMCR ，点M4 ，为27,060 kW x 78.0 r/min，尽管会降低螺旋桨的最佳转速， 但无疑可以带动多达 6叶的螺旋桨。 点M4 处于6S80ME-C9 型主机 的最大额定

6、速率范围内。每日油耗以上提到的各类型主机日油耗都在符合IMO Tier II 排放标准的情况下被仔细计算过。其结果作为设计船速的一部分功能表示为负荷70% 、80% 、 90% ，以参考的 24.7 节船速及负荷80%SMCR 为标准 100% 油耗来看，曲线显示，若将船速由 24.7 节降至 22 节，就有可能 减少油耗， 6K80ME-C9 型主机将减少约 36% 的油耗，而6S80ME-C9 型主机将减少约 37% 的油耗。后者机型之所以能减少更多的油耗是因为，超长冲程主机具有较高的主机效能。每艘船的油耗当船速由 24.7 节降至 22 节时，每艘船都会相应减少油耗， 6K80ME-C9

7、 主机将会减少约 28% 的油耗，而 6S80ME-C9 主机将会减少约 29% 的油耗。案例 2研究目标为 8000 标箱的后巴拿马型集装箱船，基于 6 叶螺旋桨，但叶片直径不同。据图分 析，降低设计船速时，有望降低油耗。螺旋桨叶片直径 8.8 米降低额定值的 12K98ME-C7 主机，在 M1 点上的 SMCR 为69,800kW x 102.1 r/min ，以 此为标准比较。 设计船速为 26.0 节，6 叶螺旋桨， 叶片直径为 8.8 米。螺旋桨叶片直径不变， 降低设计船速至 25.0 节时，所需要的 SMCR 为点 M2 所示的 60,000 kW x 97.0 r/min，符合

8、10K98ME7 主机的额定速率。螺旋桨叶片直径依然不变，进一步降低设计船速至 23.0 节 时，所需 SMCR 约为 44,100 kW x 87.5 r/min。Inc. ? 螺旋桨叶片直径 9.3 米螺旋桨叶片直径增加为 9.3 米，船舶设计吃水 71.5% ，降低 SMCR 和速度，即点 M3 所示为43,100 kW × 78.0 r/min 。船速为 23.0 节，此点表示的额定速率，处于降低额定值的 9S90ME-C8 主机的额定速率范围内。每日油耗以上提到的各类型主机日油耗都在符合IMO Tier II 排放标准的情况下被仔细计算过。其结果作为设计船速的一部分功能分别表示为负荷 70% 、80% 、90% ， 以参考船速 26.0 节在平均负荷 80%SMCR 情况下的油耗为 100% 标准油耗来看，油耗曲线显示，若使用 9S90ME-C8 型主机以 23.0 节船速行驶来代替使用 12K98ME-C7 主机以 26.0 节船速行驶 的话，日油耗毫无疑问会降低约 41% 。每艘船油耗当船速从 26.0 节降至 23.0 节，每艘船总计减少油耗 33% 。总结即将执行的严密的 CO2 减排标准对商船来说， 虽然大为有利，但也有造价昂贵、 干扰船舶运 营的弊端。 然而，重要的决定因素是船艉的设计和配合降低船速的螺旋桨的设计。 由此，这 也许为集装箱船引入