På grund av nedgången på sjöfartsmarknaden och den allt strängare emissionskontrollen av huvudmotorer, ökar kostnaderna för marint bränsle.
För att spara bränslekostnader kräver fartygsbefraktare vanligtvis att huvudmotorn saktar ner, men sakta fart kommer oundvikligen att leda till ökad seglingstid, hyreskostnader, så vi måste hitta en balans mellan bränslekostnader och hyra.
Författaren fick en instruktion från befraktaren på en viss resa:
Med förutsättningen att de tekniska parametrarna inte ändras, hittas huvudmotorns bästa hastighet för beslutsreferens.
Först, huvudmotorns hastighet ner segling optimal hastighet beslut
Efter att ha konsulterat relevant litteratur fann författaren att de flesta data nämnde algoritmen för fartygsekonomiska hastighet och dess hänsynsfaktorer;
Se huvudmotorns manual, du kan också få förhållandet mellan bränsleförbrukning och varvtal på huvudmotorn.
Fartygets huvudmotortillstånd och fartygskondition förändras under faktisk drift, så dessa beräkningar kanske inte är korrekta.
En serie tester genomförs för att bestämma den optimala hastigheten för huvudmotorn när den seglar med reducerad hastighet.
1. Testdata
Fartygets huvudmotor är MAN B&W 6S60MC låghastighetsdieselmotor, som använder IFO 380-bränsle, den maximala kontinuerliga drifthastigheten (MCR) är 89r/min, effekten är 10316 kW och den vanliga kontinuerliga drifthastigheten (NCR) är 82,6 r/min.
Provresan gick från Hay Point till Singapore, med en sträcka på 3937 n mile. Fartyget var i gott havsskick med 73000t full last och ett genomsnittligt djupgående på 13,8m.
Den senaste torrdockans reparation av fartyget har varit cirka 1,5a sedan leverans.
2. Förmånsanalys
När endast hyres- och bränslekostnader beaktas, och inga andra faktorer beaktas, är formeln för att beräkna den totala resekostnaden vid olika motorvarvtal MRPM=T(ND + FDPF.O) (1)
Där: MRPM är den totala kostnaden för resan, USD;
T är seglingstiden för resan, d;
ND är den dagliga hyran av fartyget i USD/d;
FD är fartygets dagliga bränsleförbrukning, t/d, som består av den dagliga bränsleförbrukningen för huvudmotorn och den dagliga bränsleförbrukningen för hjälpmotorn (1,6t/d).
PF.O är det aktuella bränslepriset, USD /t.
Genom att jämföra totalkostnaden MRPM vid olika motorvarvtal med totalkostnaden vid nominellt varvtal (82,4 r/min) kan lönsamheten vid det varvtalet erhållas.
3. Genomförbarhet
Med hänvisning till värdmanualen kan man se att när värdhastigheten är 72,3r/min, är arbetsbelastningen 48% av den nominella belastningen.
Om huvudmotorn går under denna belastning under en längre tid, får hjälpfläkten inte startas under drift, annars leder det lätt till stötbelastning på elnätet och förkortar hjälpfläktens livslängd.
Dessutom är det nödvändigt att se till att ångtrycket i avgaspannan är tillräckligt stort så att oljepannan inte startar, annars kommer det att leda till ytterligare bränsleförbrukning.
Enligt testet, när huvudmotorns hastighet är 72,3r/min, är kompressorns hastighet 9100 r/min, spoltrycket är 0.{ {9}}88 MPa, och trycket på hjälpfläkten är inställt på 0,043 MPa för att starta och 0,062 MPa för att stoppa, vilket kan säkerställa att hjälpfläkten inte startar. Ångtrycket i avgaspannan hålls vid 0,5 MPa och den oljeeldade pannan startas inte.
Därför är värdhastigheten inställd på 72,3r/min, vilket är möjligt.
För det andra, problemet som orsakas av långvarig låg belastning av värden
(1) Cylindersmörjning.
Problemet med cylindersmörjning måste övervägas när huvudmotorn går med låg belastning under lång tid.
En uppfattning är att det lägre varvtalet på huvudmotorn oundvikligen kommer att göra smörjeffekten värre, och oljetillförseln i cylindern bör ökas för att säkerställa den nödvändiga smörjningen. Den andra uppfattningen är att den totala mängden svavel som kommer in i cylindern kommer att minska när svavelmassafraktionen i bränslet är säker, och cylinderoljeförbrukningen bör minskas.
Dessa två synpunkter behöver analyseras ytterligare.
(2) Allvarlig kolansamling.
Den långsiktiga lågbelastningsdriften av huvudmotorn och försämringen av förbränningen kommer oundvikligen att leda till allvarlig kolansamling i förbränningskammaren, avgasventilen, överladdaren, pannan, etc., speciellt kolansamlingen i avgasventilen och pannan kommer att leda till att huvudmotorns arbetstillstånd försämras.
(3) Ångtryck.
Den långsiktiga lågbelastningsdriften av huvudmotorn kommer oundvikligen att leda till minskningen av ångtrycket i avgaspannan, och tjockolja förbränns vanligtvis under normal navigering, så det måste finnas tillräckligt med ånga.
Om ångtrycket är under det inställda värdet kommer det att få den oljeeldade pannan att gå och lägga till ytterligare bränsleförbrukning.
(4) Hjälpfläkt.
Minskningen av huvudmotorns hastighet kommer oundvikligen att minska hastigheten på kompressorn, vilket resulterar i en minskning av spoltrycket.
När spoltrycket är lägre än det inställda värdet, kommer hjälpfläkten att gå intermittent, vilket resulterar i en ökning av generatorbelastningen och en stötbelastning på elnätet vid uppstartsögonblicket, vilket kommer att leda till effektförlust av hela fartyget.
Lågt spoltryck försämrar även förbränningen.
För det tredje, motåtgärder av långvarig låg belastning av värden
1, justera cylinderoljepåfyllningshastigheten
(1) Grundinställningsvärdet för cylinderoljepåfyllningshastigheten. Fartyget använder Jensen mekanisk smörjning. Enligt instruktionerna från huvudmotortillverkaren är insprutningshastigheten inställd på MCR
QMCR= 24BSPMCR /(1000Cρ) (2)
Formel:
QMCR är den inställda bränsleinsprutningshastigheten, L/d;
BS är det grundläggande börvärdet, satt till 1,1g /(kW·h) enligt anvisningar från ägaren;
PMCR är uteffekten när MCR, när värdhastigheten är 89.0 r/min, är effekten 10316 kW;
C är antalet cylindrar, detta fartyg är 6 cylindrar;
ρ är cylinderoljedensiteten, fartyget använder BN 70 cylinderolja,
Densiteten är cirka 0.9343 kg/L vid 15 grader .
Enligt beräkningen är fyllningshastigheten QMCR=48.6L/d.
(2) Oljepåfyllningshastigheten ändras med huvudmotorns varvtal.
Behåll grundinställningsvärdet oförändrat, cylinderoljepåfyllningshastigheten kommer att minska proportionellt med minskningen av huvudmotorns varvtal, beräkningsformeln är
Q-del=QMCRn-del /nMCR(3)
Om huvudmotorns varvtal är inställt på 72,3r/min, då är cylinderoljeinsprutningshastigheten Q72.3=39.5L/d, och den dagliga cylinderoljeförbrukningen QD=6Q72.{{7} }.8L /d, vilket överensstämmer med det faktiska uppmätta värdet.
(3) Justering av fyllnadsgrad med laständring.
För närvarande är vissa MAN B&W-modeller utrustade med cylinderoljesmörjsystem som är justerade med MEP (medeleffektivt tryck), och cylinderoljepåfyllningshastigheten justeras proportionellt i intervallet 40% till 100% MEP.
Om huvudmotorn inte är utrustad med detta system kan du justera bränslehastigheten manuellt.
Beräkningsformeln för fyllnadsgraden justerad enligt MEP är
Q-del=QMCRP-del /PMCR(4)
I formeln:
Del P är det genomsnittliga effektiva trycket under dellast. Enligt testet är det 10,7 MPa när värdhastigheten är 72,3r/min.
PMCR är det genomsnittliga effektiva trycket vid MCR, som enligt testet är 17,9 MPa.
Enligt MEP-justeringsmetoden, när värdhastigheten är 72,3r/min, är cylinderoljeförbrukningen QD 174,6L/d, det vill säga cylinderoljeförbrukningen kan justeras från 236,8L/d till 174,6L/d, men inte mindre än 40 % av grundinställningsvärdet (19,4L /d).
Faktum är att ett mer konservativt tillvägagångssätt antogs ombord för att justera cylinderoljeförbrukningen från 240 L/d till 200 L/d.
Efter att ha anlänt till hamnen, enligt inspektionen av reningsporten, är oljeinsprutningshastigheten fortfarande hög och den kan reduceras på lämpligt sätt.
Uppenbarligen är det fördelaktigt att minska driftskostnaden för fartyget.
2. Minska kolansamlingen
För att minska kolansamling, förhindra korrosion i förbränningskammaren och säkerställa god förbränning, höjs sveptemperaturen till 41 ~ 43 grader så långt som möjligt;
Cylinderfodrets kylvattentemperatur är inställd på en hög gräns på 82 ~ 83 grader (85 graders larm), vilket bidrar till förbränning och minskar korrosion;
Förkorta underhållscykeln för avgasventilen och injektorn, särskilt atomiseringseffekten av injektorn är dålig när den körs med låg hastighet, och den måste underhållas ofta för att säkerställa god förbränning;
Huvudmotorn accelereras till 82 r/min två gånger om dagen under 1 timmes drift för att rengöra askansamlingen i avgaskanalen;
När huvudmotorn accelererar förstärks sotblåsningen från avgaspannan.
Samtidigt kemtvättas avgasänden av överladdaren och tryckluftsänden tvättas för att minska kol- och askansamlingen i överladdaren.
3. Kontrollera ångförbrukningen
Kontrollera ångförbrukningen och stäng ångrören för utrustning som inte behöver uppvärmning, inklusive de medföljande ångrören i vissa bränsleledningar;
Stäng oljetankens värmeventil så mycket som möjligt för att säkerställa uppvärmningskraven för bränslesystemet för huvud- och hjälpmotorerna och undvika starten av oljepannan.
4, kontrollera det lägsta spoltrycket
Kontrollera minimibelastningen på huvudmotorn, särskilt under låga belastningsförhållanden, låt inte spoltrycket sjunka än startinställningsvärdet för hjälpfläkten.
Vid behov kan hjälpfläkten placeras i manuellt styrläge, eller sänka startinställningen för hjälpfläkten, men det kan leda till ofullständig förbränning, och avgaserna bör övervakas noggrant. Stärk den dagliga inspektionen och underhållet av extra fläktar.
Iv. Slutord
I lågbelastningsdrift av huvudmotorn, för att få de bästa arbetsförhållandena, kan du också justera kompressionsförhållandet, insprutningsförskjutningsvinkeln, etc., men det faktiska fartyget kan inte justera huvudmotorns parametrar efter behag, och fartygsägaren är inte villig att köra huvudmotorn under lång tid med låg last.
Faktum är att, med fartygets ägares samtycke, genomförde fartyget en ekonomisk hastighet på 72 r/min från denna resa, och resultaten av driften av flera resor visade att fartygets driftsparametrar hölls i gott skick.