大型溢油回收船动力系统节能设计分析
周唯1，杨丽琼2，熊伟2，郭丰泽1，冯玉龙1，李静芬1
【摘 要】综合考虑溢油回收船大型化、多功能化、绿色化发展对动力系统的高效节能设计的需求，从节能的角度对动力系统合理匹配、关键设备的选型、柴油机余热回收措施等方面进行分析，为大型高效节能溢油回收船动力系统的国产化设计提供参考。 【期刊名称】船海工程 【年(卷),期】2017(046)006 【总页数】4
【关键词】溢油回收船；动力系统；节能设计
专业溢油应急船舶是溢油污染事故有效控制和快速处理的关键设备和重要保障[1]，我国目前的溢油回收船多为沿海及近海小型的溢油回收船，主要用于内河、港口和沿海的溢油回收处理，且溢油回收设备效率较低，绝大部分溢油回收设备的收油速率不大于200 m3/h，难以适应远海高海况溢油事故的应急处理[2-3]。大型多功能溢油回收船除了具备实现水上溢油应急指挥、围控、回收和储存等功能外，还对船舶的高回收能力、应急响应速度、续航力、良好的操纵性、耐波性等方面提出了更高的要求，同时要求具备多功能化、高适用性和经济性。多功能溢油回收船“德澋号”是我国目前最大排水量溢油回收船，总长90.0 m，排水量4 000 t,溢油回收速率400 m3/h，溢油储存能力2 968 m3。该船配有大型内置式专业溢油回收装备和一级对外消防系统，适用无限航区开阔海域，同时具有平台供应、油田守护救助等功能。本文分析“德澋号”动力系统设计过程中与系统节能相关的几个设计要点。
1 溢油回收船及其动力系统现状
欧美国家的溢油回收船及溢油回收装置技术处于国际领先水平，且占有全球份额的较大部分。国外先进溢油船主要具有以下特点：
1)溢油船的回收溢油能力强。主力溢油回收船舶的收油能力在200～400 m3/h；舱容按船吨位不同而异，主力溢油回收船舶溢油回收舱容在1 000～3000 m3之间。回收能力、作业效率均优于国内同类船舶[3]。
2)溢油船动力足。先进溢油船的船长约60～90 m，船宽14～20 m，吃水约6 m，航速约11～16 kn。如芬兰多功能大型溢油和化学品应急船在开阔水域条件下航速15 kn，在冰层厚50 cm条件下航速可达8 kn[3]。
3)溢油回收船类型多，功能多样化。主要有各类专用溢油回收船，由油船改造的溢油回收船，兼有溢油回收功能的挖泥船、PSV、AHTS等。大部分兼具海洋工程船功能，具备对外供应、平台守护、对外消防及救助功能。
我国现役溢油回收船的水平与国际先进水平还存在一定的差距。根据统计，沿海和长江干线共有299艘可以参与应急清污行动的船舶，但近85%是用于港口工作的污油水回收船，83.6%是排水量300 t以下的小型船舶，只有不到10%的船舶自身拥有溢油回收能力。我国对溢油船的研发设计能力较薄弱，核心装备和系统主要依赖进口，特别是在溢油回收设备、溢油检测系统、船舶动力系统、控制设备等方面均与发达国家有较大差距。
在溢油船动力系统方面，目前我国绝大部分中小型溢油船均采用柴油机直接推进的方式。2014年黄埔文冲建造的HPSV 86平台供应/溢油回收船总长86 m，载重量5 000 t，航速14.5 kn，该船采用电力推进，采用低损耗变频驱动方案，该方案是我国首次在溢油船上的实船应用。武船建造的“德澋号”多功能溢油
船同样采用全回转电力推进方式。
2 动力系统节能降耗的设计要点
2.1 溢油回收船动力系统设计 2.1.1 动力系统设计要求
电力推进系统的结构组成见图1。
船舶航速或推力的需求决定着推进电动机的功率，同时还有经济航速和航海裕度要求。将电力推进系统中推进电动机额定功率按全部柴油发电机可能发出的功率进行配置是使电力推进系统具有常规直接推进相应性能的关键。
电力推进系统一般采用中心电站供电方式，该电站还同时向电网其他用电负荷供电，而且在船舶不同工况状态具有不同的供电要求。因此，电站机组数量应能被选择成使其在各个工况状态均具有最佳效率的负荷率，便于电站功率管理系统能灵活地按负荷要求增减运行机组。选择4台机组是众多实例证实的优化组合。
2.1.2 动力系统配置的节能要点
对于溢油回收船，不同工况状态具有不同的供电要求，通常工况包括正常航行状态、最大航速状态、靠离码头状态、对外消防状态、溢油回收状态、停泊状态、应急工况、抛锚停泊等。统一发电、统一配电，电量充分合理利用，根据不同作业工况和日常负载变化要求，通过控制在线运行台数，使柴油机始终在高效区运行。机组互为冗余，轮换运行，既可保证可靠性，又可减少维修保养、延长使用寿命。因此在船舶电站机组的容量和数量应充分考虑运行工况的选择和机组的运行效率。
在本艘溢油回收船中，根据负荷计算和分析，供电系统配备2套2 600 kW和
大型溢油回收船动力系统节能设计分析
