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關鍵詞:漁船 油耗儀 節能 應用前景
近年來,我國近海漁業資源衰退和捕撈生產成本的增加,使漁業捕撈行業的生存越來越困難。柴油成本已占到捕撈生產成本的60%以上,漁船燃油消耗成本是影響海洋漁業發展的最主要因素,也是制約漁業可持續發展的關鍵問題。為緩解漁業燃油成本急速上漲,而水產品價格波動不大的矛盾,2006年起國家開始實行漁業燃油補貼政策。但事實上,燃油補貼對漁船燃油消耗問題只能治標,未能治本,提高燃油的利用率是降低漁業捕撈成本的關鍵。柴油機以最經濟的負荷運行是提高燃油利用率的主要方法之一,漁業捕撈企業可運用油耗儀實時監控油耗、精測油耗,掌握燃油去向,減少不合理用油,合理操縱漁船。
國內大部分漁船都是通過量油尺、油柜上的等壓透明管、加油前后差量估算等方法來獲取油耗數據。隨著科學性和自動化程度的不斷提高,傳統油耗測量方法的弊端越發顯著,主要表現為測量工作量大、測量數據不準確、測量結果受人為因素影響大等方面。傳統測量方法只能測出主機的油耗總量,而耗油情況需到在油艙處才能看到,在駕駛臺是無法及時準確地了解的,船員去油艙觀測油耗總量的觀測周期又比較長,且根據船的大小和捕撈作業時間長短的不同,觀測周期也會產生變化。漁船捕撈作業油耗量大,柴油浪費情況嚴重,加油的油量記錄量與實際使用中的耗油量數據相差較大[1],這是因為漁船航行和拖曳作業的工況沒有處于最優和最適狀態,能源損耗過大,導致柴油浪費嚴重。針對常常需要調整狀態以適應當前工況和海況的漁船,在滿足正常作業的前提下,應通過及時調整生產操作方式,改變航速等方式,以減少柴油浪費,降低生產成本。
漁船上裝配油耗儀,一方面可實時監控各時段的油耗數據;另一方面還可自動生成各種油耗相關數據,為控制成本提供依據。因此,為提高燃油經濟性,推進節能減排工作開展,改進我國漁船油耗統計的方法,研發和應用漁船油耗儀刻不容緩,這對海洋捕撈的節能降耗具有十分重要的意義。
一、漁船油耗儀的研究和應用現狀
漁船油耗儀基本工作原理是由流量計產生流量信號,再由轉換單元將其轉換為顯示單元可識別的信號,然后進行測定、顯示、傳輸、計算和顯示油耗量等[2]。
(一)國內研究和應用現狀
交通運輸行業占我國能源消耗的比重較大,目前船舶運輸行業的節能減排進展較緩慢,漁船節能減排任務更是任重而道遠,科研機構和高等院校等在這條道路上在不斷探索前進。
苑毅等[3]介紹了一種船舶柴油機最低油耗航速控制系統,此系統可在不影響船舶航行安全和航運周期的前提下,通過實時監測的方式控制主機,使漁船保持最低油耗的航速,從而大大降低船舶航行時的主機燃油消耗。孫軍等[4]曾提到了YHY-3型柴油機油耗儀,該油耗儀已于1999年10月交付有關造船廠。李仲榮[5]對浙江省舟山市漁業機械研究所設計制造的油耗儀的構造以及功能作用進行了詳細介紹。陳鍇等[1]研究解決了怠速工況時常規容積式流量傳感器無法檢測與顯示的柴油機檢測技術盲點問題,他設計了一種基于容積式油耗儀的可運用在漁船上的船舶柴油機油耗儀表。
在我國40多萬艘漁船上,漁船油耗儀應用很少,基本上為空白。
(二)國外研究和應用現狀
國外油耗檢測設備經過了50多年的發展,帶動了漁船油耗檢測設備的發展。
Antonello Sala等[6]利用一種新的油耗監測系統,研究了漁船在不同工作條件下的節能性能,通過調節航速可節省高達15%的燃料。日本小野測器公司[7]也有類似的燃油消耗測量產品,其FP系列為容積式流量計,有體積小巧、測量范圍廣和精度高等優點。FX系列為重量式流量計,有不需溫度補償、不易混入氣泡、不受壓差計零點漂移的影響、測量速度快和精度高等優點。此外,日本學者酒井久治[8]的研究表明,將漁船原有設置的主機和發電機內冷水泵添加功率晶體管型變換器,自動控制裝置和傳感器作為附屬設置裝置,可以減小主機發電機的電耗量,從而減少漁船的耗油量。
由此可見,國外發達國家(尤其是日本)比較重視節能與環保,在此方面投入較大,研究比較深入,柴油機的油耗檢測技術比較先進,另外還大力開發研制智能油耗檢測裝置,這使得測量儀器設備操作更大眾化、測試項目更多、顯示方式更直觀化等,且成本逐漸趨向合理[9]。
在日本,相關研究機構對類似智能型漁船油耗儀的漁船油耗檢測儀器已經有較全面的研究,成果已相對成熟,部分漁船上已有漁船油耗儀安裝試驗使用(圖1)。
(三)漁船油耗儀的優化構想
根據現有普通船用油耗儀情況和漁船油耗儀的設計原理,筆者對漁船油耗儀進行了進一步的優化設計(圖2)。該設計根據液體流量的測算方式,利用流量測定裝備,分別測定經過主機和輔機的前后油量,編程自動計算兩者的差,通過信號傳輸到駕駛室監控平面,然后轉化為油耗數據并儲存。油耗測量儀器構件安裝在漁船主機和輔機進出油管前后,可準確地測量流過發動機的燃油消耗量,經系統對數據的綜合處理后,得到船舶實時的油耗量數據,并自動顯示在顯示儀上。在顯示儀動態顯示前,油耗儀通過對油耗測試數據的判斷,根據作業方式、航行狀態和海況等因子,實施對油耗與上述因子的優化處理,以提供最佳作業方式、航行速度等的顯示,油耗儀也可對測定信號進行甄別,對異常油耗工況提出警告信號。
二、漁船油耗儀在國內的應用前景分析
(一)先進的油耗測量設備是漁業捕撈業健康發展的必要條件,這也符合國家節能減排的需要
漁業是能源和資源依賴度高、與生態環境密切關聯的產業,漁業節能減排是國家節能減排戰略的重要組成部分,是促進漁業節能增效的重要手段,是拓展漁業功能的重要舉措。除此之外,我國漁船裝備方面遠落后于日韓、澳大利亞等國家,在海洋權益日益凸顯的新時代,強化自身硬件設備,能提高自身綜合素質。
(二)油耗儀是海洋經濟發展的需要,它具有巨大的市場前景
我國海洋漁業要走向大海、大洋,就必須走漁業裝備技術創新發展道路,造船與漁業生產企業須攜手合作,開發配備了先進、適用裝置的船型,以加快漁業裝備的裝配或者更新。由此可見,漁船油耗測量設備具有巨大的市場前景。
(三)漁船捕撈節能降耗技術研究的首選測量儀器,為科研工作提供必要支持
拖網作業克服漁具阻力的油耗中,各部分漁具部件的能耗所占比例是不盡相同的,結論獲取是通過幾種部件水阻力計算值占整頂拖網阻力的比例來換算的,然后經過技術改革來降低某些構件的阻力達到節能降耗,顯然這些結論是理論上的,需通過實踐來驗證,但由于現有油耗儀技術不能勝任,實踐性的驗證結論很難獲得。優化設計的油耗儀將能解決這方面的實踐驗證需要,從而推動節能降耗技術研發的評估工作,為漁具改革、作業方式優化、航行技術選擇直接提供科學數據。
三、小結
漁船油耗儀的研發應用是我國漁業自身裝備發展的必要條件,是國家節能減排和海洋經濟發展的必需,它更能為漁船節能降耗深入研究提供有力支持。
雖然漁船油耗儀研發應用有其不容置疑的必要性和需求性,但經過走訪調查,筆者發現,在每艘漁船上安裝應用漁船油耗儀,難度仍較大。首先當前的油耗儀成本仍較高,從生產成本考慮,許多漁民并不想安裝;其次也有另一些節油設備在漁船上試用,但效果并不令人滿意,這使許多漁民對油耗儀還持懷疑態度。因此,若要在漁船上安裝使用漁船油耗儀,使漁船油耗儀市場化、產業化,還需動員社會各個方面的力量,如加大科學研究,設計出一款智能型、經濟型、簡單操作的漁船油耗儀,漁業管理等部門加大油耗儀在漁民中的宣傳推廣。相信在不久的將來,漁船油耗儀將在我國廣泛應用,為漁業節能減排工作作出貢獻。
參考文獻:
[1] 陳鍇,王炳輝,苗永超,等.基于容積法的船舶柴油機油耗儀表研究[J].車輛與動力技術,2013(4):44- 47+52.
[2] 陶秀.船舶燃油消耗狀況實時遠程監測系統的設計[D].武漢:武漢理工大學,2008.
[3] 苑毅.船舶最低單位距離油耗航速及控制系統研究[D].武漢:武漢理工大學碩士學位論文,2010:5- 15.
[4] 孫軍,朱明剛,宋恩哲,等.船用大功率柴油機智能油耗儀[J].應用科技,2004.06:4- 6.
[5] 李仲榮.船用油耗儀介紹[J].漁業現代化,1985(1):35- 36.
[6] Sala,A.,Francesco D.C.,Gabriele B.,et al."Energy performance evaluation of fishing vessels by fuel mass flow measuring system."Ocean Engineering (2011):804- 809.
[7] 小野測器綜合樣本.1993.