BS ISO 21154-2026《船舶与海洋技术-LNG船液货围护系统蒸发率测量方法》标准立项发展报告

BSISO21154-2026《船舶与海洋技术——LNG船液货围护系统蒸发率测量方法》标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Shipsandmarinetechnology—LNGcargocontainmentsystemboil-offratemeasurementmethods摘要液化天然气（LNG）运输船液货围护系统的蒸发率（Boil-offRate,BOR）是衡量船舶绝热性能、运行经济性与安全性的核心技术指标，直接关联到LNG船舶的能效设计指数与营运碳排放强度。随着全球LNG贸易量持续攀升以及船舶大型化、超低温绝热技术迭代发展，现有各国船级社规范及行业试验规程在蒸发率测量的测试条件、仪器配置、数据处理与不确定度评定等方面存在显著差异，形成了技术壁垒与贸易障碍。在此背景下，国际标准化组织船舶与海洋技术委员会（ISO/TC8）组织制定了BSISO21154-2026《船舶与海洋技术——LNG船液货围护系统蒸发率测量方法》。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术内容体系、关键测量方法论及其与IGC规则、国际船级社协会（IACS）统一要求的协调关系。标准确立了基于能量守恒的静态蒸发测量原理，规定了包括测试准备、预冷置换、稳定维持、连续采集与数据回归在内的完整技术程序，填补了LNG船舶蒸发率测量领域国际标准空白。报告同时介绍了标准技术归口单位及国内主要参与起草单位情况，并对标准实施后对LNG船舶设计优化、营运管理及国际海事履约能力提升的预期效益进行了展望。关键词：LNG船；液货围护系统；蒸发率；测量方法；船舶与海洋技术；国际标准；绝热性能Keywords:LNGcarrier;cargocontainmentsystem;boil-offrate;measurementmethod;shipsandmarinetechnology;internationalstandard;thermalinsulationperformance一、标准立项背景与意义1.1全球LNG海运需求对标准化的迫切需求在全球能源结构向低碳化深度转型的进程中，液化天然气作为过渡期内最为关键的清洁化石能源，其国际贸易规模持续高速扩张。据国际燃气联盟（IGU）及多家能源机构统计，2025年全球LNG贸易量已突破4.2亿吨，海运承担了其中超过80%的运力份额。LNG船舶正呈现出超大型化（Q-Max、Q-Flex及20万立方米以上大型船型）、低蒸发率化和高效营运化的技术演进趋势。液货围护系统的蒸发率直接决定了LNG运输过程中的货物损失量、蒸发气处理系统（GCU/再液化装置）的配置容量以及船舶的运营成本。与此同时，国际海事组织（IMO）的“碳强度指标（CII）”和“船舶能效设计指数（EEDI/EEXI）”框架将船舶实际营运能效纳入强制性评级体系，蒸发率作为LNG船能效表现的关键表征参数，其准确、统一的测量与评价需求日益突出。1.2现有技术规范体系的局限与差异在此之前，LNG船液货围护系统蒸发率测量尚无统一的国际标准。工程实践中主要遵循国际船级社协会（IACS）相关统一要求（UR）、各主要船级社的入级规范（如CCS《气体燃料船舶规范》、DNV-RU-SHIP系列、ABSLNG指南等），以及GTT公司（Gaztransport&Technigaz）等专利技术持有方的内部测试规程。不同规范体系在测试环境条件（环境温度、海水温度修正）、液货舱初始充装率、蒸发气流量测量方法（涡街流量计/热式质量流量计/差压式节流装置）、测试持续时间以及蒸发率向标准工况（通常换算至15℃、0.101325MPa纯甲烷基准）的归算方式上存在明显不统一性。这种技术差异导致同一艘船舶在不同船级社或不同测试条件下获得的蒸发率标称值与验收测试结果存在较大离散性，对船舶买卖双方的技术协议执行、船东对船舶能效性能的横向比较以及海事主管机关的能效核查均造成了困扰。1.3标准立项的必要性与紧迫性鉴于上述行业痛点，ISO/TC8（船舶与海洋技术委员会）经成员国充分协商，于2023年正式立项制定《船舶与海洋技术——LNG船液货围护系统蒸发率测量方法》国际标准。中国作为全球重要的LNG进口国和造船大国，深度参与了该标准的制定工作。立项旨在统一全球LNG船液货围护系统蒸发率的测量术语、测试原理、仪器仪表要求、测试程序、计算方法和试验报告格式，建立基于国际共识的技术基准，从而有效支撑IGC规则（《国际散装运输液化气体船舶构造与设备规则》）关于液货舱绝热性能验证的强制性要求，并为未来LNG船舶温室气体全生命周期评价提供准确的基础数据接口。二、标准范围与核心术语界定2.1标准适用范围BSISO21154-2026适用于采用全膜式、半膜式、独立棱形（MOSS型）等各类已获认可液货围护系统的LNG运输船，适用于新建船舶的系泊试验阶段蒸发率验收测试、营运船舶的定期再验证测量以及LNG围护系统修理后的性能复测。标准同时覆盖陆地LNG储罐围护系统蒸发率测量的可参照技术内容。2.2核心术语的规范化界定标准对以下关键术语进行了统一界定：-蒸发率（Boil-offRate）：在规定的测试工况和稳定状态下，液货舱内LNG因外部热量渗入而蒸发的气体质量流量（或折算为液货舱初始充装液货体积的日百分比）与围护系统处于稳定绝热状态时的对应比值。-静态蒸发测量法：在液货舱不进行装卸作业且蒸发气体以自然压力驱动排出的状态下，通过连续测量蒸发气体流量与舱内压力、温度变化来确定蒸发率的方法。-标准蒸发率：将实测蒸发率按标准规定的换算方法修正至基准环境温度（通常为25℃）、基准液货组分（纯甲烷）及基准压力状态下的归一化数值。-稳定热力状态：液货舱内温度场、压力场及围护系统传热过程达到动态平衡，舱内压力变化率低于设定阈值且蒸发气体流量波动幅度在允许范围内的持续状态。三、标准主要技术内容体系3.1测量原理与基准标准确立以能量守恒为基本物理框架的测量原理，并将热力学第一定律与质量守恒定律相结合。在稳定状态下，外界通过液货围护系统渗入液货舱的热量，等于蒸发气体所携带的显热、潜热及围护系统自身蓄热变化之和（后者的准稳态条件下可忽略）。通过精确测量蒸发气体质量流量及系统冷能收支参数，即可反演获得围护系统在给定边界温差下的综合传热系数，进而计算标准工况下的蒸发率。标准规定的基准测试状态包括：-液货舱初始充装率：不超过舱容的80%（推荐70%～80%）；-环境参考温度：空气侧25℃，海水侧按实际测试水温实测记录；-舱内操作压力：维持在安全阀设定压力的80%～90%区间（典型控制在10～15kPa表压）；-液货组分：以甲烷为主，测试期间逐日取样进行色谱分析。3.2测试仪器与不确定度控制标准对测试仪器提出了明确的技术要求并引入了测量不确定度评定框架：-蒸发气流量测量：优先采用经过校准的涡街流量计或热式质量流量计，仪表精度等级不低于1.0级，量程选择应保证测试流量处于仪表量程的25%～75%区间；-温度测量：采用A级Pt100铂电阻温度计或同等精度传感器，测量不确定度不超过±0.2℃；-压力测量：采用0.075级及以上精度智能压力变送器；-液位测量：采用高精度雷达液位计或伺服液位计，精度不低于±1mm；-标准要求对所有参与数据处理的仪表在测试前进行系统校准，并给出各测量环节不确定度分量的合成方法。3.3测试程序规定标准详细规定了蒸发率测量的完整测试程序，包括以下关键阶段：1.测试准备阶段：包括液货舱预冷、液货充装、围护系统完整性检查、仪表功能校验及安全条件确认；2.蒸发气体置换阶段：确保蒸发气管道内残余空气或惰性气体被完全置换，避免可燃气体与氧化性气体混合的安全风险；3.热稳定阶段（预测试）：在液货充装完成后进行不少于48小时的热稳定，使围护系统温度场充分建立渐进分布；若舱内压力变化速率未达到稳定判据（压力变化率低于0.1kPa/h），则应适当延长稳定时间；4.正式测试阶段：在稳定状态下连续进行72小时（3昼夜）的数据采集，记录蒸发气流量、舱内压力、舱内温度、环境气象参数等数据，采样间隔不大于1小时；5.数据有效性判定：剔除因安全阀起跳、压缩机启停或恶劣气象等异常扰动引起的无效数据段，有效数据覆盖率不得低于总测试时长的90%。3.4蒸发率计算方法与标准工况归一化标准规定蒸发率按照下述关键步骤计算：（1）基于实测蒸发气体积流量、温度、压力及组分数据，换算为标准状态下（0℃、101.325kPa干基）的质量流量；（2）扣除表面蒸发与液货自然对流引起的微小非稳定效应，计算由围护系统绝热性能决定的稳态蒸发质量；（3）将稳态蒸发质量除以液货舱内LNG初始充装质量（或初始充装体积），得到质量分数表示的日蒸发率（%·mass/day）；（4）采用热相似准则，将实测环境条件下的蒸发率修正到标准环境基准温度（25℃，海水温度15℃），并采用纯甲烷物性参数进行归一化。标准同时给出了基于多测点时间序列数据的线性回归分析方法，要求以蒸发气流量对时间的回归曲线斜率趋近于零作为稳态判定依据，并按回归残差计算测试结果的重复性标准差。这一处理方式有效降低了随机波动对单次测量结果的干扰，提升了最终BOR标定值的统计可信度。3.5安全要求与环境保护鉴于LNG属于易燃、深冷、易产生低温冻伤危险的介质，标准专门设立了安全条款。要求蒸发率测量作业须符合IGC规则及港口国相关安全监管要求，作业前须完成风险评估并制定应急预案；蒸发气排放需接入船上的气体燃烧装置（GCU）或满足排放区域环境法规要求；液货舱压力监控系统与安全释放系统在测试期间应处于全自动备投状态。四、标准与现行法规、规范体系的协调性4.1与IGC规则的衔接国际海事组织《国际散装运输液化气体船舶构造与设备规则》（IGC规则，MSC.370(93)决议）第4章对液货围护系统的设计温度、绝热性能及持气能力提出了原则性要求，但未提供具体的蒸发率测定技术方法。BSISO21154-2026的发布实施为满足IGC规则绝热性能验证要求提供了可操作、可审核的技术路径，有助于主管机关和认可组织（RecognizedOrganizations,ROs）统一检验尺度。4.2与船级社规范及IACS统一要求的协调国际船级社协会（IACS）发布了多项涉LNG船的统一要求（如URF5系泊与航行试验要求相关条款）。BSISO21154-2026充分吸收了各国船级社在液货舱蒸发率试验中积累的实践经验，同时规避了不同规范之间在测量边界条件上的冲突。标准作为ISO层面制定的高阶层技术引用文件，未来有望被各船级社规范直接引用或作为等效试验方法予以认可。4.3与IMO温室气体减排战略的呼应IMO2023年发布的《减少船舶温室气体排放战略》设定了2050年前后实现国际航运净零排放的愿景，其中海运燃料全生命周期评估（LCA）导则（LCAGuidelines）将甲烷逃逸和燃料蒸发损耗纳入核算边界。LNG船蒸发率是甲烷供应链逃逸排放量核算的关键输入参数。本标准提供的精确测量方法将直接支撑LNG船舶营运过程中的甲烷排放量化，对未来船舶营运碳强度（CII）评估中FuelEU相关系数的确定具有重要的数据保障作用。五、主要起草单位与标准化技术组织5.1国际标准化组织船舶与海洋技术委员会（ISO/TC8）BSISO21154-2026由国际标准化组织ISO/TC8（船舶与海洋技术委员会）负责制定，其秘书处由中国船舶工业综合技术经济研究院承担。ISO/TC8成立于1947年，是ISO中历史最为悠久的专业技术委员会之一，下设多个分技术委员会（SC），其中SC6（货物与集装箱）直接关联LNG运输装备相关标准。5.2国内技术归口与主要起草单位中国国内标准化技术归口单位为全国船用机械标准化技术委员会（SAC/TC137），其秘书处设于中国船舶工业综合技术经济研究院。国内起草组由下列单位核心技术人员组成：-中国船舶集团有限公司第七一一研究所（上海船用柴油机研究所）：承担测量原理验证、试验台架搭建及不确定度分析等技术研究核心任务，在蒸发气流量计量、低温流体测试技术领域具有深厚积累；-沪东中华造船（集团）有限公司：作为国内大型LNG船建造主力船厂，提供了大量实船建造及系泊试验阶段蒸发率测试一手数据，为标准的实测验证提供了工程基础；-大连船舶重工集团有限公司：参与了大型薄膜型LNG船建造工艺及蒸发率影响因素分析的相关工作，重点对MOSS型独立液货舱的蒸发率测量经验进行了补充。5.3主要参与单位介绍：中国船舶集团有限公司第七一一研究所中国船舶集团有限公司第七一一研究所创建于1963年，是中国船舶集团旗下以船舶动力与热能工程技术为核心的专业研究所，是船舶行业热能利用与低温介质测试技术领域的重要研究力量。研究所在LNG/LEG/LPG等低温气体燃料处理系统、船用蒸发气压缩机组以及液货监测系统等方向拥有自主知识产权产品与工程化能力。该所建有低温流体流量标准装置和多功能蒸发率试验验证平台，具备从传感器级校准到系统级验证的完整试验条件。在BSISO21154-2026的制定过程中，第七一一研究所重点承担了以下技术工作：（1）牵头开展了蒸发率测量不确定度评定的理论分析，建立各误差源（流量计、温度传感器、压力变送器、液位计、组分分析等）的误差传递模型，提出了合成标准不确定度的完整评定方法；（2）基于数值仿真与试验验证相结合的方式，研究了不同充装率下液货舱内蒸发气浓度场与速度场分布规律，确定了最优流量测量截面位置，有效降低了流场畸变对流量计读数的影响；（3）组织开展了多轮次实验室间比对试验和实船验证测试，包括在一条17.4万立方米大型LNG船上与韩国、日本、法国相关技术机构共同参与的比对测试，验证了标准规定方法在不同围护系统类型上的适用性；（4）代表中国专家参与ISO/TC8/SC6多轮国际会议，就标准中涉及的中国船舶工业实践经验和数据积累贡献了大量技术提案。六、标准实施预期效益与展望6.1促进LNG船舶设计建造高质量发展BSISO21154-2026的发布实施将推动我国LNG船舶设计、建造和试验验证过程中的蒸发率控制从经验型管理模式向数据驱动的精细化管理模式转变。标准为设计阶段绝热材料选型、围护系统节点热桥优化及蒸发气处理系统容量匹配提供了统一的性能标尺。通过对标准蒸发率在相同基准条件下的横向对比，船东与船厂在技术谈判和设计审查中将获得更客观的决策依据。6.2支撑LNG船舶营运能效管理随着国际海事组织（IMO）碳强度指标（CII）分级制度全面实施，LNG船营运者迫切需要定期掌握蒸发率的变化趋势以优化船舶配载与航速策略。标准规定的营运期间重复测量方法将助力船东建立蒸发率动态数据库，对围护系统绝热性能的逐年衰减进行趋势跟踪。这对于液货围护系统全生命周期健康管理、维修计划优化以及船舶资产价值评估均具有显著的工程实用意义。6.3推动我国船舶标准化国际影响力提升作为由我国专家深度参与并担任重要技术角色的国际标准，BSISO21154-2026的发布彰显