Devido à crise no mercado de transporte marítimo e ao controle de emissões cada vez mais rigoroso dos motores principais, o custo do combustível marítimo está aumentando.
Para economizar custos com combustível, os fretadores de navios geralmente exigem que o motor principal diminua a velocidade, mas essa redução inevitavelmente aumentará o tempo de navegação e os custos de aluguel, portanto, precisamos encontrar um equilíbrio entre os custos com combustível e aluguel.
O autor recebeu uma instrução do fretador em uma determinada viagem:
Partindo da premissa de não alterar os parâmetros técnicos, a melhor velocidade do motor principal é descoberta para referência de decisão.
Primeiro, a velocidade do motor principal diminui a decisão de velocidade ideal para navegar
Após consultar a literatura pertinente, o autor constatou que a maioria dos dados mencionava o algoritmo de velocidade econômica do navio e seus fatores de consideração;
Consulte o manual do motor principal, você também pode obter a relação entre o consumo de combustível e a velocidade do motor principal.
As condições do motor principal e do navio mudam durante a operação real, portanto esses cálculos podem não ser precisos.
Uma série de testes são realizados para determinar a velocidade ideal do motor principal quando ele está navegando em velocidade reduzida.
1. Dados de teste
O motor principal do navio é o motor diesel de baixa velocidade MAN B&W 6S60MC, usando combustível IFO 380, a velocidade máxima de operação contínua (MCR) é de 89 r/min, a potência é de 10.316 kW e a velocidade usual de operação contínua (NCR) é de 82,6 r/min.
A viagem de teste foi de Hay Point para Cingapura, com uma distância de 3937 milhas náuticas. O navio estava em boas condições de mar com 73000t de carga total e um calado médio de 13,8m.
O último reparo em doca seca do navio ocorreu há cerca de 1,5a desde a entrega.
2. Análise de benefícios
Quando apenas os custos de aluguel e combustível são considerados, e nenhum outro fator é levado em conta, a fórmula para calcular o custo total da viagem em diferentes velocidades do motor é MRPM=T(ND + FDPF.O) (1)
Onde: MRPM é o custo total da viagem, USD;
T é o tempo de navegação da viagem, d;
ND é o aluguel diário da embarcação em USD /d;
FD é o consumo diário de combustível do navio, t/d, que consiste no consumo diário de combustível do motor principal e no consumo diário de combustível do motor auxiliar (1,6t/d).
PF.O é o preço atual do combustível, USD/t.
Comparando o custo total MRPM em diferentes velocidades do motor com o custo total na velocidade nominal (82,4 r/min), a lucratividade nessa velocidade pode ser obtida.
3. Viabilidade
Consultando o manual do host, pode-se observar que quando a velocidade do host é de 72,3 r/min, a carga de trabalho é de 48% da carga nominal.
Se o motor principal funcionar sob essa carga por muito tempo, o soprador auxiliar não deve ser ligado durante a operação, caso contrário, isso facilmente causará impacto na carga da rede elétrica e encurtará a vida útil do soprador auxiliar.
Além disso, é necessário garantir que a pressão do vapor da caldeira de gases de escape seja grande o suficiente para que a caldeira de óleo não dê partida, caso contrário, isso levará ao consumo adicional de combustível.
De acordo com o teste, quando a velocidade do motor principal é 72,3r /min, a velocidade do supercharger é 9100 r/min, a pressão de limpeza é 0.088MPa, e a pressão do soprador auxiliar é definida em 0,043MPa para iniciar e 0,062MPa para parar, o que pode garantir que o soprador auxiliar não inicie. A pressão do vapor da caldeira de gás de exaustão é mantida em 0,5MPa, e a caldeira a óleo não é iniciada.
Portanto, a velocidade do host é definida como 72,3 r/min, o que é viável.
Em segundo lugar, o problema causado pela baixa carga prolongada do host
(1) Lubrificação do cilindro.
O problema da lubrificação do cilindro deve ser considerado quando o motor principal funciona com carga baixa por muito tempo.
Uma visão é que a velocidade mais baixa do motor principal inevitavelmente tornará o efeito de lubrificação pior, e o suprimento de óleo do cilindro deve ser aumentado para garantir a lubrificação necessária. A outra visão é que a quantidade total de enxofre que entra no cilindro será reduzida quando a fração de massa de enxofre do combustível for certa, e o consumo de óleo do cilindro deve ser reduzido.
Essas duas visões precisam de análise mais aprofundada.
(2) Grave acumulação de carbono.
A operação de baixa carga a longo prazo do motor principal e a deterioração da combustão levarão inevitavelmente a um sério acúmulo de carbono na câmara de combustão, válvula de escape, supercompressor, caldeira, etc., especialmente o acúmulo de carbono na válvula de escape e na caldeira levará à deterioração das condições de funcionamento do motor principal.
(3) Pressão de vapor.
A operação de baixa carga a longo prazo do motor principal levará inevitavelmente à redução da pressão de vapor da caldeira de gases de escape, e óleo pesado geralmente é queimado durante a navegação normal, portanto deve haver vapor suficiente.
Se a pressão do vapor estiver abaixo do valor definido, a caldeira a óleo funcionará, aumentando o consumo de combustível.
(4) Soprador auxiliar.
A redução da velocidade do motor principal inevitavelmente reduzirá a velocidade do supercharger, resultando em uma redução da pressão de limpeza.
Quando a pressão de limpeza for menor que o valor definido, o soprador auxiliar funcionará intermitentemente, resultando em um aumento na carga do gerador e uma carga de impacto na rede elétrica no momento da partida, o que levará à perda de energia de todo o navio.
Baixa pressão de limpeza também piora a combustão.
Terceiro, as contramedidas de baixa carga de longo prazo do host
1, ajuste a taxa de enchimento de óleo do cilindro
(1) O valor básico definido da taxa de enchimento de óleo do cilindro. O navio adota o lubrificador mecânico Jensen. De acordo com as instruções do fabricante do motor principal, a taxa de injeção é definida em MCR
QMCR= 24BSPMCR /(1000Cρ) (2)
Fórmula:
QMCR é a taxa de injeção de combustível definida, L /d;
BS é o ponto de ajuste básico, definido em 1,1 g /(kW·h) conforme orientação do proprietário;
PMCR é a potência de saída quando MCR, quando a velocidade do host é 89.0 r/min, a potência é 10316 kW;
C é o número de cilindros, esta nave tem 6 cilindros;
ρ é a densidade do óleo do cilindro, o navio usa óleo de cilindro BN 70,
A densidade é de cerca de 0.9343kg/L a 15 graus.
De acordo com o cálculo, a taxa de enchimento QMCR=48.6L /d.
(2) A taxa de enchimento de óleo mudou com a velocidade do motor principal.
Mantenha o valor básico definido inalterado, a taxa de enchimento de óleo do cilindro diminuirá proporcionalmente com a diminuição da velocidade do motor principal, a fórmula de cálculo é
Q parte=QMCRn parte /nMCR(3)
Se a velocidade do motor principal for definida como 72,3 r/min, a taxa de injeção de óleo do cilindro será Q72.3=39.5L/d e o consumo diário de óleo do cilindro será QD=6Q72.3=236.8L/d, o que é consistente com o valor medido real.
(3) Ajuste da taxa de enchimento com alteração de carga.
Atualmente, alguns modelos MAN B&W são equipados com sistemas de lubrificação de óleo de cilindro que são ajustados com MEP (pressão média efetiva), e a taxa de enchimento de óleo do cilindro é ajustada proporcionalmente na faixa de 40% a 100% MEP.
Se o motor principal não estiver equipado com este sistema, você poderá ajustar manualmente a taxa de combustível.
A fórmula de cálculo da taxa de enchimento ajustada de acordo com o MEP é
Q parte=QMCRP parte /PMCR(4)
Na fórmula:
A parte P é a pressão efetiva média sob carga parcial. De acordo com o teste, é 10,7 MPa quando a velocidade do host é 72,3 r /min.
PMCR é a pressão média efetiva no MCR, que, de acordo com o teste, é de 17,9 MPa.
De acordo com o método de ajuste MEP, quando a velocidade do host é 72,3 r/min, o consumo de óleo do cilindro QD é 174,6 L/d, ou seja, o consumo de óleo do cilindro pode ser ajustado de 236,8 L/d a 174,6 L/d, mas não menos que 40% do valor básico definido (19,4 L/d).
De fato, uma abordagem mais conservadora foi adotada a bordo para ajustar o consumo de óleo do cilindro de 240 L/d para 200 L/d.
Após chegar ao porto, de acordo com a inspeção do porto de coleta, a taxa de injeção de óleo ainda é grande e pode ser reduzida adequadamente.
Obviamente, é benéfico reduzir o custo operacional do navio.
2. Reduzir a acumulação de carbono
Para reduzir o acúmulo de carbono, evitar a corrosão da câmara de combustão e garantir uma boa combustão, a temperatura de varredura é aumentada para 41 ~ 43 graus, tanto quanto possível;
A temperatura da água de resfriamento do cilindro é definida para um limite alto de 82 ~ 83 graus (alarme de 85 graus), o que é propício à combustão e reduz a corrosão;
Encurte o ciclo de manutenção da válvula de escape e do injetor, especialmente o efeito de atomização do injetor é ruim quando funciona em baixa velocidade, e deve ser mantido com frequência para garantir uma boa combustão;
O motor principal é acelerado a 82 r/min duas vezes por dia durante 1h de operação para limpar o acúmulo de cinzas no canal de escape;
Quando o motor principal acelera, o sopro de fuligem da caldeira de gases de escape é reforçado.
Ao mesmo tempo, a extremidade do gás de escape do supercharger é limpa a seco, e a extremidade do ar pressurizado é lavada para reduzir o acúmulo de carbono e cinzas do supercharger.
3. Controle o consumo de vapor
Controlar o consumo de vapor e fechar as tubulações de vapor dos equipamentos que não necessitam de aquecimento, incluindo as tubulações de vapor que acompanham algumas linhas de combustível;
Feche a válvula de aquecimento do tanque de óleo o máximo possível para garantir os requisitos de aquecimento do sistema de combustível dos motores principal e auxiliar e evitar a partida da caldeira de óleo.
4, controle a pressão mínima de limpeza
Controle a carga mínima do motor principal, especialmente em condições de carga leve, não deixe a pressão de limpeza abaixo do valor definido de partida do soprador auxiliar.
Se necessário, o soprador auxiliar pode ser colocado no modo de controle manual, ou diminuir a configuração de partida do soprador auxiliar, mas pode levar à combustão incompleta, e o escapamento deve ser monitorado de perto. Fortaleça a inspeção diária e a manutenção dos sopradores auxiliares.
Iv. Considerações finais
Na operação de baixa carga do motor principal, para obter as melhores condições de trabalho, você também pode ajustar a taxa de compressão, o ângulo de avanço da injeção, etc., mas o navio em operação real não pode ajustar os parâmetros do motor principal à vontade, e o proprietário do navio não está disposto a operar o motor principal por muito tempo com baixa carga.
De fato, com o consentimento do proprietário do navio, o navio implementou uma velocidade econômica de 72 r/min a partir desta viagem, e os resultados da operação de várias viagens mostraram que os parâmetros operacionais do navio foram mantidos em boas condições.