TCSNAME 159-2025 柴油机动力系统高效润滑技术船舶能效评估方法

ICS47.020.20CCS

U44团 体 标 准T/CSNAME159—2025柴油机动力系统高效润滑技术船舶能效评估方法Energyefficiencyevaluationmethodforefficientlubricationtechnologyofvesselwithdieselenginepowersystem2025-11-26发布 2026-02-26实施中国造船工程学会 发布T/CSNAME159—2025T/CSNAME159—2025II前 言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国造船工程学会船舶标准化专业委员会提出。本文件由中国造船工程学会归口。本文件起草单位：中国船级社、武汉理工大学。本文件主要起草人：白秀琴、宋金阳、蔡琰先、孙海欢、杨成坤。T/CSNAME159—2025T/CSNAME159—2025PAGEPAGE1柴油机动力系统高效润滑技术船舶能效评估方法范围本文件规定了采用柴油机动力系统高效润滑技术的船舶能效评估方法的评估流程、评估要求及能效设计指数EEDI评估结果。本文件适用于采用柴油机动力系统高效润滑技术的船舶能效评估及技术应用。规范性引用文件（包括所有的修改单适用于本文件。CB/T3254.3—2013船用柴油机台架试验第3部分：试验测量GB/T18297—2024汽车发动机性能试验方法术语和定义下列术语和定义适用于本文件。高效润滑技术 high-efficiencylubricationtechnology在柴油机中使用超滑材料改性润滑油，减少摩擦损失，提高输出功率的技术。柴油机功率 mainenginepower柴油机的输出功率，单位千瓦（kW）。柴油机油耗 mainenginefuelconsumption柴油机单位时间内消耗燃油的质量，单位千克每小时（kg/h）。柴油机摩擦功耗 mainenginefrictionpower（kW）。船舶能效设计指数 energyefficiencydesignindex,EEDI船舶在设计载运能力和预定航速下单位运输功产生的二氧化碳（CO2）排放量，单位克二氧化碳每吨海里（g·CO2/t·nm）。达到的船舶能效设计指数 attainedEEDI单一船舶实际达到船舶能效设计指数（EEDI）值，单位克二氧化碳每吨海里（g·CO2/t·nm）。柴油机燃油消耗率 fueloilconsumptionrate柴油机产生每单位功所消耗的燃油量，单位克每千瓦时（g/kWh）。符号与定义表1中的符号适用于本文件。表1符号与定义符号定义单位符号定义单位𝐴名义接触面积m2𝐴𝑐活塞环与气缸实际接触面积m2符号定义单位符号定义单位𝑎加速度m/s2𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑡𝑦船舶载运能力/𝐶𝐹碳转换系数,将燃油消耗量基于其含碳量转换为CO₂排放量，用t-CO₂/t-Fuel表示。其下标MEi和AEi分别代表主机和辅机/𝐹摩擦力N𝐹𝐴微凸体接触剪切力N𝐹𝐺气体背压N𝐹𝑍油膜力N𝐹𝑒活塞环弹力N𝐹𝑟环槽对活塞环的摩擦阻力N𝐹𝑡润滑油粘性剪切力N𝐹1活塞环上表面气体作用力N𝐹2活塞环下表面气体作用力N𝑓𝑐舱容量修正系数/𝑓𝑒𝑓𝑓反映任何创新型能效技术的适用系数/𝑓𝑖对载运能力的修正系数/𝑓𝑗用于补偿船舶特殊设计因素的修正系数/𝐺′使用高效润滑技术后的主机油耗kg/h𝑔重力加速度m/s2ℎ油膜厚度mℎ𝑇实际油膜厚度mℎ𝑇平均油膜厚度m𝐾𝑐气体流量系数m3/h𝑘气体比热J/(kg*K)𝑘𝑚磨损系数mm/N*m𝑙𝑟连杆长度m𝑀活塞环质量kJ/kg𝑁发动机转速r/min𝑛𝑃𝑇𝐼每一轴马达的效率/𝑃主、辅机功率。下标ME和AE分别代表主机和辅机kW𝑃𝐴𝐸𝑒𝑓𝑓(𝑖)由于采用第i种创新型电力能效技术（如太阳能发电、废热利用等）率kW𝑃𝑒𝑓𝑓(𝑖)由于采用第i种能效创新型能效技术而减少的主机功率kW𝑃𝑓摩擦功耗W𝑃′𝑀𝐸使用高效润滑技术后的主机功率kW𝑃𝑃𝑇𝐼(𝑖)如果安装了轴马达，则𝑃𝑃𝑇𝐼(𝑖)是每台轴马达的额定功率消耗的75％除以发电机的加权平均效率kWp油膜压力Pa𝑝平均油膜压力Pa𝑄燃料热值J/kg𝑅曲柄半径m𝑅𝑔气体常数J/(kg⋅K)𝑅𝑋环槽对活塞环的支撑力N𝑅̅R/𝑙𝑟/𝑆𝐹𝐶发动机或蒸汽轮机经核定的单位燃油消耗量;𝑆𝐹𝐶𝑀𝐸和𝑆𝐹𝐶𝐴𝐸分别表示主机和辅机的单位燃油消耗g/kWh𝑠位移m𝑡时间s𝑈活塞环与缸套的相对速度m/s𝑣速度m/s𝑉磨损体积m3𝑉𝑟𝑒𝑓EEDI航速kn𝑉𝑟1𝜎2/𝜎21/𝑉𝑟2𝜎2/𝜎22/𝑊𝑎微凸体接触力N𝑋′校准系数min/r𝛼0边界摩擦系数/∅𝑓,∅𝑓𝑠剪切应力因子Pa𝜃曲柄转角°𝜔角速度rad/s∅𝑠剪切流量因子m/s𝜌润滑油密度g/cm3𝜇润滑油粘度mPa.s𝜎1活塞环表面粗糙度μm𝜂热效率/∅𝑓,∅𝑓𝑠剪切应力因子Pa𝜎表面综合粗糙度μm𝜎2缸套表面粗糙度μm𝑥发动机循环周期s评估流程柴油机缸套-活塞环润滑模型建立活塞运动模型建立活塞运动模型，根据式（1）～（3）计算活塞位移s、速度v和加速度a。𝑟𝑟 𝑠=𝑟+𝑅−𝑅𝑐𝑠𝜃−√𝑙2−𝑅2𝑠𝑖𝑛2𝜃=𝑙(1+̅−̅𝑐𝑠𝜃−√̅2−̅2𝑠𝑖𝑛2𝜃)·1)𝑟𝑟 𝑣=𝑑𝑠=𝑅𝜔(𝑠𝑖𝑛𝜃+

̅𝑖𝜃

)························································(2)𝑑𝑡

21−̅2𝑖𝑛2𝜃 𝑎=𝑑2𝑠=𝑅𝜔2(𝑐𝑠𝜃+̅(−̅𝑖𝑛2𝜃)2)··3)活塞环动力学模型

𝑑𝑡2

(−̅2𝑖𝑛2𝜃)32建立活塞环动力学模型，根据式（4）～（5）计算径向和轴向受力平衡模型。径向受力平衡模型见式（4）。 +=++·································································(4)轴向受力平衡模型见式（5）。 ++++𝑀𝑎𝑐=+𝑀𝑔·····················································(5)气体流动模型根据式（6）计算气体流动模型。 =混合润滑模型

2𝑘(𝑘−1)𝑅𝑔𝑇1

𝑝21√()𝑘1−(√𝑝1

)𝑘··················································(6)𝑝2𝑘−1𝑝1𝑝2𝑘−1建立活塞混合润滑模型，见式（7），采用时间向后的差分格式求解。 𝜕

𝜌ℎ3𝜕𝑝̅)+𝜕(∅

𝜌ℎ3𝜕̅)=6𝑈𝜕(𝜌̅𝑇)+6𝑈𝜎𝜕(𝜌𝑠)+12𝜕(𝜌̅𝑇) 7)

𝜕𝑥

𝑥

𝜕𝑥

𝜕𝑦

𝑦

𝜕𝑦

𝜕𝑥

𝜕𝑥

𝜕𝑡根据式（8）计算磨损模型。 𝑉∝1=·····································································(8)计算摩擦功耗

3𝐻 𝐻根据式（9）～（10）F和摩擦功耗。 𝐹=

+

=𝜏

+𝛼

+∫𝜇𝑈[(∅−∅

)+2𝑉∅

]𝑑𝑥······························(9)𝐴 𝑡

0

0

𝐴ℎ

𝑓

𝑟1

𝑓𝑠

=1∫𝜃𝑇𝐹𝑈𝑑𝜃····································································(10)台架试验

𝑓 0CB/T3254.3—20133GB/T18297—2024转速下的扭矩、功率与摩擦功耗，获取其机械损失功率-转速特性曲线。X'。试验测量值与理论计算值或基准值的允许偏差应不超过±5%。能效设计指数计算计算柴油机油耗量、摩擦功耗与功率根据式（11）～（13）分别计算柴油机油耗量、摩擦功耗与功率。计算主机油耗量，见式（11）。 𝐺′=𝑀𝐸𝜂×𝑄

𝑋′×𝑃𝑓×𝑁9550×𝜂×𝑄

·································································(11)计算主机摩擦功耗，见式（12）。

=9550×𝜂×𝑄×𝐺′····································································(12)′𝑋×𝑁′𝑃 𝑃

′𝑀𝐸

9550

······································································(13)EEDI定义AttainedEEDI公式中和主机相关的第一项为𝐴𝑀𝐸，根据式（14）计算使用高效润滑技术后的𝑀𝐸AttainedEEDI'公式中第一项𝐴′。𝑀𝐸(∏𝑛

𝑓)∑𝑛𝑀𝐸𝑃′

⋅𝑆𝐹𝐶𝐴′ =𝑗=1𝑗 𝑖=1𝑀𝐸(𝑖)𝐹𝑀𝐸(𝑖) 𝑀𝐸(𝑖)·················································(14)𝑀𝐸根据式（15）AttainedEEDI'

𝑓𝑖⋅𝑓𝑐⋅𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑡𝑦⋅𝑓𝑤∙𝑉𝑟𝑒𝑓𝐴𝑡𝑡𝑎𝑖𝑛𝑒𝑑𝐸𝐸𝐷𝐼′=𝐴′ +𝑃𝐴𝐸⋅𝐶𝐹𝐴𝐸⋅𝑆𝐹𝐶𝐴𝐸 +𝑀𝐸

𝑓𝑖⋅𝑓𝑐⋅𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑡𝑦⋅𝑓𝑤⋅𝑉𝑟𝑒𝑓(∏𝑛

𝑓⋅∑𝑛𝑃𝑇𝐼

−∑𝑛𝑒𝑓𝑓

⋅𝑃

)𝐶

𝑆𝐹𝐶

∑𝑛𝑒𝑓𝑓

⋅𝑃

⋅𝐶

⋅𝑆𝐹𝐶𝑗=1𝑗𝑖=1 𝑃𝑇𝐼(𝑖) 𝑖=1 𝑒𝑓𝑓(𝑖)𝐴𝐸𝑒𝑓𝑓(𝑖)𝐹𝐴𝐸 𝐴𝐸−𝑖=1 𝑒𝑓𝑓(𝑖)𝑒𝑓𝑓(𝑖)𝐹𝑀𝐸 𝑀𝐸·················(15