船舶节能技术研究进展

摘要：随着我国经济的快速发展，人们越来越重视对船舶节能技术的发展和创新，因为它不仅和我国工业生产发展有关，而且也与船舶使用质量和效果有关。在新时代背景下，人们对于船舶节能技术提出了更高的要求，我们需要不断进行深入研究，争取打破传统的局限。文章对于我国船舶节能技术的发展现状和问题进行了分析，并对未来的创新发展提出了相应措施和建议。

关键词：船舶 节能 设计 PLC

中图分类号：G31 文献标识码：A

1 船舶节能技术国内外研究现状

船舶节能技术研究的初衷是用更少的燃油、燃气来换取更好的船舶续航能力。现阶段在推进效率方面的节能措施，国外有日本川崎重工研发的舵球，如果优化和放置得当可以减少甚至消除毅涡从而减少动力损失;国内有哈尔滨工程大学用模型实验验证了扭曲舵确实有节能的效用;国内外均在努力控制船舶在航行时的阻力从而来降低能耗，尤其重视控制海洋生物在船底附着对能耗的影响。据不完全统计，由于船舶船体粗糙而引起的能源浪费居然占总能耗的30%。为去除腐蚀、海洋生物等引起的阻力，各研究部门推出了人工清除的物理去除法、电解海水得到氯气杀灭法等方法。船舶的節能不能止步于船体、动力、推进效率，何况这方面的研究已经趋于成熟，节能研究的进步余地小，除非有新能源或新技术的更替。相比之下，在船舶制冷装置节能改造、空气压缩机节能控制、船用泵节能设计、船舶液压甲板机械等辅机的节能方面有较大的研究和进步空间。如何从船舶辅机方向挖掘船舶节能技术的研究变得非常有意义。如何既不影响船舶正常功能又能节能环保，是本文研究的主要方向。

2对船舶节能技术的要求

2.1总体功能要求

人们对于船舶节能技术的要求日渐增高，要想促进这项技术更加长远的发展和应用，我们必须从综合的角度进行考虑，通过对实际使用效果进行调研来了解人们的使用需求，从而不断改进船舶节能技术的使用方法。传统的船舶辅机系统和设备，是通过电力系统进行工作和管理的，虽然这能够满足人们的基本使用和工作要求，但是已经跟不上时代发展的脚步，需要我们进行创新和改良。国家和政府都倡导积极进行节能技术的研究和发展，这已经成为未来的发展趋势。目前我国的能源处于比较紧缺的状态，我们必须从各个方面进行节能。对于船舶技术来说，加强节能是我们应该追求的主要目标，因为这样才能够促进我国船舶行业的可持续发展。

2.2船舶节能技术要求

要达到上述目的，对船舶节能技术提出以下几个要求。

第一，船用空压机功率大，面临气体泄漏、小流量气体使用而导致频繁启动，造成过早零件损坏和能源浪费。第二，PLC技术的适当应用，从而提高设备运行稳定性并进行控制优化来达到节能的目的。第三，频繁的往返进行物资补给或者由物资船进行运输补给都是能源的浪费，所以设计的时候希望远航船舶具有海水淡化装置。第四，使用永磁同步发动机，尽量减少能源消耗。

3船舶节能技术研究

3.1空压机的节能研究

船舶种类、用途、大小不一，所以所装配的空气压缩机规格也不同。目前船舶内所安装的空压机的控制还是比较传统，都是用一个空气压力开关控制空压机工作。工作原理就是，预设一个开关压力比如0.8MpJ，当空压机压缩罐内压力小于0.8Mp时压力开关接通瞬间带动电动机工作。当超过这个压力的时候压力开关离开断开电路，空压机停止工作。传统的空压机开关方式在满负载工作时开足马力工作，在无负载时空压机将空气压缩到限定值后就断开电路不产生功耗。这两个情况下表现都非常好。但是在空气管道存在泄漏或者是轻载工作时，压缩机罐内空气压力会在预设的压力附近波动。这样会造成空压机频繁启动，同时造成电流波动。针对该情况有研究机构使用矢量变频器来调节，当使用气量变小时来减小电动机的转速。在走访后发现，解决船舶大型空压机由于泄漏或者少量用气时设备频繁启动导致影响电路稳定性和空压机损耗过大的问题，有一个非常简单实用的解决方法。使用一个16Kg左右的储气量为8L的小空压机通过一个三通接入到空压管道内。将小空压机的压力调节成比大空压机高少许，那样在有少量的正常用气和气体泄漏只会启用小空压机。只有当用气量超过小空压机提供量时才启动大空压机。如此改进后既节能又让大空压机得到较好保护。

3.2 PLC技术的合理利用

PLC稳定性好，功能较强大，更换维修方便。PLC可以在液压舵机的自动控制发挥不凡的作用。国内已经针对PLC液压舵自动控制进行理论和实验研究，研究表明，利用PLC进行自动控制液压舵在提高航行稳定性的同时能降低能源的消耗。

3.3 海水淡化装置

船员每天都要消耗淡水，部分设备设施也需要补充淡水。一般我们将含盐量在1000mg几以下的水称为淡水。船舶上淡水来源有三处，分别是陆地、降水和海水淡化。对于长时间在海面航行或作业的船只从陆地携带的水是有限的，而降水更是非常不稳定的，这两者都无法长期稳定的提供淡水。所以大部分的远洋船舶都带有海水淡化装置。有了这个装置可以腾出更多位置装载货物并大大增加船舶的续航能力。海水淡化方法有蒸馏法、电渗析法、反渗透法、冷冻法，而船用海水淡化绝大多数采用蒸馏法。海水淡水装置建议采用真空式，这种海水淡化装置可以利用船舶动力装置的废热作为热源，在较低的温度下便可完成海水的淡化工作。

3.4 使用永磁同步发动机

解决船舶发动机存在的问题，是我们不断进行研究的任务。随着科学技术的发展和创新，不少先进的技术和方法已经被发明出来，我们可以利用先进的设备，比如永磁同步发动机，它具有非常高的工作效率，而且因为它本身具有一定的磁性，所以不需要额外对其进行励磁，因此在这方面就节省了非常多的资源，通过缩减电动机的功率而提升它的工作效率，促进船舶机电设备正常快速地运转。数据显示，永磁电动机的抗干扰能力比较强，它的工作效率不会轻易受到外部辅机负载变化的影响，因此可以保证船舶机电设备稳定高效地运行，保证电流和电压的稳定供应，从而减少因为电力系统不稳定而对船舶机电设备造成的不良影响和损害。在维修和保养成本上，这种发动机也具有非常高的性价比，不需要工作人员耗费非常多的人力物力进行修理。最重要的是，这种发动机可以实现比较好的节能效果，这不仅可以促进我国能源的充分利用和可持续发展，而且可以减轻一定的经济负担，在众多船舶发动机当中具有非常多的优势。从未来的经济发展状况和船舶机电设备的使用来看，这种发动机一定会在市场上占据非常重要的地位，拥有比较高的市场份额，为我国的节能发展做出比较多的贡献。

4 船舶辅机技术的创新发展措施

4.1 加强流量调节

要想不断完善和发展我国的船舶辅机技术，就需要从船舶使用的特点和基本属性上来进行考虑，制定出比较合适的完善方案。船舶是在室外进行运行的，因此会受到天气或者礁石的影响，这就需要工作人员对船舶辅机进行充分和及时的流量调节，这不仅是船舶辅机技术的优化和调节，而且也是加强节能的重要措施。在一般情况下，为了满足船舶辅机内部各种零件和组成部分的使用功率，船舶的发动机都设定在比较高的功率数值上，尽可能地满足最大的流量需求，而工作人员就要根据具体运行和使用情况对流量進行调节，积极利用相关专业知识技能和结合实际情况，实现能源的节约和辅机技术的提升。

4.2 积极参考他国先进经验技术

因为目前我国使用的船舶辅机设备都是具备自动化功能，为了更好地促进船舶正常稳定地运行，工作人员应该做好充分的准备和研究工作，积极参考各种不同设备的数据参数和航行的具体情况，然后对船舶辅机的相关情况做出适当的调整，这样可以让船舶辅机的输出功率达到最佳的状态，大大减少了浪费的情况。对于一些需要长时间运行的船舶，需要不断采用最新的技术和设备进行完善，因此，相关人员应该积极吸取发达国家的经验和技术，取其精华为我所用，不断创新和发展我国的船舶辅机技术，优化系统管理，提升工作效率，增强船舶机电设备的动力。

4.3 提升工作人员的素质

船舶辅机技术的创新和发展，主要依靠相关技术人员的知识水平和业务能力，它不仅和船舶机电系统本身性能有关，而且和我国研究人员的创新性思维和多样的研究方法有着很大的关系。因此，我们应不断提高相关人员的工作素养和业务能力，积极拓展思维，开阔眼界，不断从船舶辅机设备的内部性能和人们需求上进行考虑，争取研究出令人满意的船舶辅机技术。相关企业应该定期组织研究人员进行知识教育培训，通过实地调研和数据调查，了解目前船舶辅机设备存在的问题以及人们的实际需求，这样才能够设计出更加精准和科学的船舶辅机，跟上市场发展的需要和时代发展的潮流，促进我国工业和船舶机电设备的可持续发展。

5 结束语

随着我国经济的快速发展，加强技术创新以及进行节能创新发展，已经成为我国工业技术发展的趋势，对于船舶机电设备而言，我们应该用长远的目光看待它，通过高端的技术和专业的设备，为船舶的运行和使用提供更好的保障条件，从而提高船舶的运行效率，促进我国经济的快速发展。船舶辅机技术的创新和发展是一个长期的工作，我们必须坚持下去，及时根据最新的使用情况和发展趋势进行调整。

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