5.4 提高船舶动力装置经济性的主要措施

提高船舶动力装置经济性的主要措施第三章

船舶动力装置的经济性管理提高船舶动力装置经济性的主要措施一、减少船舶需求的推进功率，降低主机燃油耗量对于低速油船和散货船，应从减少粘性阻力着手；对于高速的客船和集装箱船，则主要从减少兴波阻力着手。1.提高船舶推进性能，降低主机的配置功率（1）改进船型与降低船舶阻力◎船体阻力主要由两部分组成，即粘性阻力和兴波阻力，而前者又由摩擦阻力和形状阻力组成。◎船舶在低速航行时，摩擦阻力占总阻力的70%~80%。随着航速的增加，兴波阻力所占比重越来越大。◎采用哪一种措施来减少船舶阻力，首先取决于船舶的类型。通过改进船型设计，可获得低的船舶阻力，来减少航行中的推进能量的消耗。01螺旋桨的推力T与进速vp取决于船体型线、尺度和流速的初始设计。02若T与vp已定，要提高螺旋桨效率，须加大桨盘面积A，即增大螺旋桨直径。此时，若桨转速保持不变，则叶梢线速度增加，会引起摩擦损耗增大，从而导致推进效率的下降。03在功率一定的情况下，采用大直径螺旋桨必须同时降低转速。（2）采用低转速、大直径螺旋桨，提高推进效率一、减少船舶需求的推进功率，降低主机燃油耗量

一般而言，在常用航速范围内，桨转速每降低1%，在航速及载货量不变的条件下，可减少油耗0.2%~0.3%。一、减少船舶需求的推进功率，降低主机燃油耗量（3）选配节能型螺旋桨采用导管螺旋桨、对置反转螺旋桨、可调螺距螺旋桨等节能型螺旋桨，不同的船型选择不同节能型螺旋桨，是提高推进效率方式之一。对转螺旋桨2.机桨工况匹配和主机优选（1）主机按节油点运行一、减少船舶需求的推进功率，降低主机燃油耗量如右图所示，可以在R1-R4所围区域内任选一点作为减额最大持续功率（简称DMCR），把该点作为新的额定点，此时的pe值比MCR降低了，燃油消耗率也就降低了。柴油机减额最大持续功率DMCR常取最大持续功率MCR的百分之85附近，减额输出的实质是配置较大功率的柴油机产生较小的输出功率，即，用增加初投资换取节油收益。（2）主机经济选型

应有确定的船舶类型、尺寸、航线和航速；按船舶特性，估算必须包括海况储备的连续运行功率CSR，再加上主机储备功率，确定主机最大持续输出功率MCR及其相应的转速；按实船航速要求的功率及转速可在柴油机减额输出框图内找出相应主机类型，以获取最低油耗率的主机匹配。除考虑主机油耗外，还应根据具体机型和该主机的余热利用情况，进行整个动力装置的经济性效率计算。一、减少船舶需求的推进功率，降低主机燃油耗量二、船舶动力装置的余热利用二、船舶动力装置的余热利用根据动力装置的热平衡方程可知：柴油主机的排气余热、冷却水余热是余热利用的主要来源，由于排气温度温度高，利用的价值大，相较于冷却水，主机的排气余热是高品位的热源。综合利用主机排气余热1-废气锅炉2-蒸汽分配管3-给水泵4-发动机淡水冷却器5-主机5排出大气特点：主机冷却水没有被利用，蒸汽仅用于船舶供热。主机废气锅炉二、船舶动力装置的余热利用1.单纯利用排气余热供热二、船舶动力装置的余热利用2.利用排气余热供热与发电1-废气锅炉2-蒸汽分配管3-给水泵4-发动机淡水冷却器5-汽轮机6-冷凝器汽轮机主机废气锅炉特点：主机冷却水没有被利用，蒸汽不仅用于船舶供热，还用于驱动汽轮机。二、船舶动力装置的余热利用3.利用排气余热供热与发电，利用冷却水作为供热系统的一级加热器1-废气锅炉2-蒸汽分配管3-给水泵4-发动机淡水冷却器5-汽轮机6-冷凝器7-给水加热器供热系统一级加热器主机汽轮机废气锅炉二、船舶动力装置的余热利用4.利用排气余热供热并作为冲动蒸汽透平的高压级，利用冷却水产生低压蒸汽冲动蒸汽透平的低压级1-废气锅炉2-蒸汽分配管3-给水泵4-发动机淡水冷却器5-汽轮机6-冷凝器7-给水加热器8-蒸发器高压级低压级主机废气锅炉二、船舶动力装置的余热利用5.利用排气余热供热，利用冷却水作为吸收式制冷系统的热源1-废气锅炉2-蒸汽分配管3-给水泵4-发动机淡水冷却器6-冷凝器9-调节阀10-蒸发管11-吸收器12-发生器主机废气锅炉发生器吸收器二、船舶动力装置的余热利用6.利用排气余热供热和作为吸收式制冷系统的热源主机废气锅炉发生器吸收器1-废气锅炉2-蒸汽分配管3-给水泵4-发动机淡水冷却器6-冷凝器9-调节阀10-蒸发管11-吸收器12-发生器二、船舶动力装置的余热利用7.

利用发动机冷却水热能来制冷的喷射制冷系统主机废气锅炉发生器喷射器1-废气锅炉2-蒸汽分配管3-给水泵4-发动机淡水冷却器6-冷凝器9-调节阀10-蒸发管11-吸收器12-发生器13-喷射器二、船舶动力装置的余热利用8.利用发动机冷却水热能来制淡水的沸腾型制淡装置主机废气锅炉蒸发器冷凝器1-废气锅炉2-蒸汽分配管3-给水泵4-发动机淡水冷却器6-冷凝器8-蒸发器13-喷射器近年来随着柴油机废气涡轮增压器效率的提高和废气动力涡轮的利用，使柴油机排出的废气能量质量下降，其可利用部分约下降百分之50，仅靠废气锅炉所提供的热量，难于满足船舶动力装置及辅助系统的需求，这就要求对能量平衡必须进行研究。二、船舶动力装置的余热利用柴油机实现了超高增压，增压空气压力超过0.4兆帕，温度超过180度，其能量、质量和数量增加，利用价值大大提高，这部分过去未利用的能量和废气能量的联合利用就可满足新的能量平衡。二、船舶动力装置的余热利用三菱重工超级透平发电系统（STG）二、船舶动力装置的余热利用废气透平空气冷却器轴带发电机废气锅炉蒸汽透平增压