Praktický sprievodca úsporami energie vrtule: Vlastnosti, výber a údržba

I. Hlavné funkcie: Dvojitá hodnota „zníženia odporu“ a „zlepšovania účinnosti“

Základná hodnota Zariadenia na úsporu energie vrtule spočíva v optimalizácii hydrodynamického prostredia lodného pohonného systému s cieľom dosiahnuť dvojité ciele „zníženie odporu“ a „zlepšenie účinnosti“. Ich priame funkcie sa odrážajú v troch aspektoch:

Obnova energie z bdelosti: Opätovné použitie „premárnenej energie“

Keď lodná vrtuľa funguje, zatiaľ čo lopatky tlačia vodu dozadu, rotácia lopatiek generuje „otočnú brázdu“ – voda tečie nielen v smere plavby lode, ale aj rotuje okolo osi vrtule. Tento rotačný pohyb spôsobuje, že približne 15 % - 20 % energie pohonu sa nepremení na efektívny ťah. Účinnosť obnovy brázdy rôznych zariadení na úsporu energie vrtule sa výrazne líši v závislosti od typu lode. Napríklad Propeller Boss Cap Fin (PBCF), typ zariadenia na úsporu energie vrtule, má účinnosť regenerácie 40 % - 50 % na 100 000-tonovej lodi na hromadný náklad (zníženie rýchlosti otáčania brázdy o viac ako 40 %), zatiaľ čo na 5 000-tonovej vnútrozemskej riečnej lodi, kvôli poklesu rýchlosti o 25 % (až 3 %). Po nainštalovaní PBCF, druhu zariadenia na úsporu energie vrtule, na 300 000 ton VLCC, reálne testy lode ukázali, že spotreba paliva na plavbu sa znížila o 28 ton s mierou úspory energie 7,3 %; zatiaľ čo ten istý PBCF ako zariadenie na úsporu energie vrtule na 60 000-tonovej pobrežnej lodi na hromadný náklad ušetril približne 8 ton paliva na plavbu s mierou úspory energie 5,1 %. Rozdiel pramení najmä z korelácie medzi tonážou lode a intenzitou brázdy.

Zníženie odolnosti trupu: od „vodnej odolnosti“ k „vodnej pomoci“

Odpor, s ktorým sa loď stretáva počas plavby, sa delí hlavne do dvoch kategórií: trecí odpor (vzniknutý trením medzi vodou a povrchom trupu, ktorý predstavuje 50 % až 70 % celkového odporu) a odpor pri vytváraní vĺn (energia spotrebovaná trupom, ktorý tlačí vodu na vytváranie vĺn, predstavuje 20 % až 30 %). Účinok zariadení na úsporu energie vrtule, ktoré znižujú odpor, pozitívne koreluje s rýchlosťou: vrtuľa s bionickým povrchom, typ zariadenia na úsporu energie vrtule, znižuje trecí odpor o 30 % na kontajnerovej lodi s rýchlosťou 18 uzlov, čím sa dosahuje miera jednosmernej úspory energie 5,8 %; zatiaľ čo na inžinierskej lodi s rýchlosťou 10 uzlov je trecí odpor znížený len o 12% s mierou úspory energie 2,3%. Stator s predbežným vírením, ďalšie zariadenie na úsporu energie vrtule, viac závisí od línií trupu. Po aplikácii na 180 000 tonovú loď na hromadný náklad s relatívne hladkými kormovými líniami sa odpor proti vytváraniu vĺn znížil o 18 %, s celkovou mierou úspory energie 8,1 %; zatiaľ čo na lodi ro-ro so zložitými kormovými líniami sa odpor pri vytváraní vĺn znížil iba o 9 %, s mierou úspory energie 4,5 %.

Prispôsobenie sa energetickému systému: „Nízkonákladový plán modernizácie“ pre starnúce lode

Pri lodiach, ktoré sú v prevádzke viac ako 10 rokov, v dôsledku opotrebovania hlavného motora a korózie lopatiek vrtule sa účinnosť pohonu zvyčajne zníži o 8 % až 12 %. Výmena hlavného motora si vyžaduje investíciu v desiatkach miliónov jüanov a odstávku 1-2 mesiace. Prispôsobivosť zariadení na úsporu energie vrtule je potrebné skombinovať so stupňom útlmu výkonu: keď je útlm výkonu hlavného motora ≤ 10 %, kormidlo alebo PBCF, oba typy zariadení na šetrenie energie vrtule, to môžu nahradiť (napríklad na pobrežnej nákladnej lodi postavenej v roku 2008, po inštalácii výkonu hlavného motora o 8 % väčší útlm o 8 % žiarovka kormidla); ak útlm presiahne 15 %, je potrebná kombinácia „kanál na úsporu energie PBCF“, čo sú zariadenia na úsporu energie vrtule. Ropný tanker vyrobený v roku 2005 obnovil svoju účinnosť pohonu na 97 % pôvodnej konštrukčnej hodnoty prostredníctvom tejto kombinácie zariadení na úsporu energie vrtule, čím sa znížili mesačné náklady na palivo o 42 000 juanov a náklady na zariadenie sa vrátili len za 3 mesiace.

II. Technické vlastnosti: „Osobnostné štítky“ troch hlavných typov zariadení na úsporu energie vrtule

V súčasnosti sú zariadenia na úsporu energie vrtule kategorizované hlavne do troch typov na základe ich funkcií: „typ obnovy bdelosti“, „typ zníženia ťahu a zvýšenia účinnosti“ a „typ inteligentnej regulácie“. Ich charakteristické rozdiely priamo určujú použiteľné scenáre a po inštalácii týchto zariadení na úsporu energie vrtule existujú aj značné rozdiely v požiadavkách na údržbu:

Typ zobudenia: Účinne prispôsobené konvenčným motorovým lodiam

Tieto zariadenia na úsporu energie vrtule, reprezentované vrtuľovým uzáverom (PBCF), kormidlom a krúteným kormidlom, majú jadro „korekcie brázdenia“ prostredníctvom pevnej konštrukcie. Počet lopatiek PBCF je zvyčajne 4-6 a konštrukcia uhla musí zodpovedať rýchlosti vrtule (čím vyššia rýchlosť, tým väčší uhol listu, zvyčajne 15°-30°). Počas inštalácie musia byť tieto zariadenia na úsporu energie vrtule koaxiálne s nálitkom vrtule (odchýlka ≤1 mm), inak sa budú generovať spätné vírivé prúdy. Prahová hodnota údržby pre takéto zariadenia na úsporu energie vrtule je nízka: PBCF potrebuje čistiť povrchové nástavce len mesačne a kontrolovať dotiahnutie skrutiek lopatiek ročne, pričom priemerné ročné náklady na údržbu sú približne 2 000 juanov na loď; žiarovka kormidla nemá žiadne pohyblivé časti a priemerné ročné náklady na údržbu sú len asi 1 000 juanov. Po inštalácii žiarovky kormidla typu Propeller Energy Saving Device na 50 000-tonovom ropnom tankeri sa rozdiel tlaku vody okolo listu kormidla znížil o 22 %, účinnosť pohonu vrtule sa zvýšila o 4,5 % a počas 5 rokov nepretržitej prevádzky sa nevyskytli žiadne poruchy.

Typ zníženia odporu a zvýšenia účinnosti: „Prispôsobené riešenia“ pre špeciálne lode

Vrátane bionických kožných vrtúľ, predbežných vírivých statorov, energeticky úsporných trysiek atď., tieto vrtuľové zariadenia na úsporu energie musia byť „prispôsobené pre loď“. Bionická koža je vyrobená z kompozitného materiálu na báze polyuretánu a povrch je vyrobený do 0,1 mm širokých diamantových drážok pomocou 3D tlače. Údržba týchto zariadení na úsporu energie vrtule musí zabrániť poškriabaniu tvrdých predmetov – ak má koža škrabance väčšie ako 2 cm, účinok zníženia odporu sa zníži o 15 %. Oprava vyžaduje špeciálne lepidlo (asi 500 juanov na tubu) a každá oprava stojí asi 3 000 juanov. Uhol lopatiek statora s predbežným vírením, zariadenia na úsporu energie vrtule, je potrebné premerať každé 2 roky (pretože mierna deformácia trupu môže spôsobiť odchýlku uhla). Na kontajnerovej lodi sa v dôsledku zlyhania opätovného merania v čase uhol listu tohto zariadenia na úsporu energie vrtule odchýlil o 2° a miera úspory energie klesla z 9,2 % na 7,5 % a po úprave sa vrátila k pôvodnému účinku. Takéto zariadenia na úsporu energie vrtule majú vyššie náklady (prispôsobené modely stoja 500 000 - 2 000 000 juanov), ale sú vhodné pre veľké špeciálne lode - VLCC, ultra veľké kontajnerové lode (nad 18 000 TEU) atď.

Typ inteligentnej regulácie: „Dynamická optimalizácia“ v digitálnej ére

Ako napríklad inteligentné nastaviteľné lopatky PBCF (iPBCF), adaptívny systém vedenia toku (CAS) atď., tieto zariadenia na úsporu energie vrtule majú základ v „reakcii na zmeny pracovných podmienok v reálnom čase“. iPBCF má v koreni radlice zabudovaný mikrohydraulický pohon, ktorý dokáže nastaviť uhol radlice cez konzolu kokpitu (rozsah nastavenia 0°-40°). Senzor týchto zariadení na úsporu energie vrtule zhromažďuje údaje o rýchlosti, zaťažení a hustote morskej vody každých 10 sekúnd – senzor je potrebné kalibrovať štvrťročne (náklady na kalibráciu sú približne 5 000 juanov za čas). Ak sa kalibrácia oneskorí, chyba nastavenia uhla môže prekročiť 3° a kolísanie miery úspory energie dosiahne 1,2 %. Systém adaptívneho vedenia toku, zariadenie na úsporu energie vrtule, potrebuje aktualizovať algoritmus raz za rok (náklady na aktualizáciu sú približne 20 000 juanov). Na námornej nákladnej lodi sa v dôsledku zlyhania pri modernizácii algoritmu tohto zariadenia na úsporu energie vrtule kolísanie miery úspory energie zvýšilo z ≤ 0,5 % na 2,3 % v zložitých podmienkach na mori. Počiatočná investícia do takýchto zariadení na úsporu energie vrtule je 1,5-2 krát vyššia ako v prípade pevných zariadení, ale ich životnosť je až 15 rokov (pevné zariadenia sú približne 10 rokov), vďaka čomu sú vhodné pre novo postavené lode alebo veľké flotily prevádzkované dlhší čas (>15 rokov).

III. Porovnávacia tabuľka troch hlavných typov zariadení na úsporu energie vrtule (s rýchlou referenčnou tabuľkou prispôsobenia výberu)

Rýchla referenčná tabuľka základnej logiky adaptácie:

Rozpočet < 500 000 juanov prestoj < 1 týždeň → Typ obnovy bdenia Zariadenia na úsporu energie vrtule;

Rýchlosť > 20 uzlov typ lode > 100 000 ton → Zariadenia na úsporu energie vrtule typu na zníženie odporu a zvýšenie účinnosti;

Doba prevádzky > 15 rokov potreba dynamického prispôsobenia sa pracovným podmienkam → Zariadenia na úsporu energie vrtule typu inteligentnej regulácie;

Útlm výkonu hlavného motora > 15 % → Priorita pre kombináciu zariadení na úsporu energie vrtule typu „Typ s redukciou odporu a zvýšením účinnosti typu zobudenia“.

IV. Sprievodca výberom: 4 kroky na uzamknutie „vhodného modelu“ zariadení na úsporu energie vrtule

Výber zariadení na úsporu energie vrtule by sa mal vyhnúť „slepému sledovaniu“ a vyžaduje štyri kroky skríningu na základe vlastných podmienok lode, medzi ktorými je možné ďalej spresniť zber parametrov a overenie testov:

Krok 1: Ujasnite si „základné parametre“ lode (so zoznamom zberu parametrov a zdrojmi)

Hlavné údaje, ktoré sa majú triediť, a ich zdroje:

Typ lode a účel: Potvrďte typ lode prostredníctvom osvedčenia lode (Osvedčenie o štátnej príslušnosti lode); kapacita nákladného priestoru, výška stohovania palubných kontajnerov atď. sa musia odvolávať na konštrukčné výkresy lode (možno požiadať v lodenici alebo klasifikačnej spoločnosti);

Výkon a parametre pohonu: Model hlavného motora, menovitý výkon atď. sú uvedené na typovom štítku hlavného motora alebo v osvedčení lodnej elektrárne; parametre vrtule (priemer, počet lopatiek, materiál) je potrebné zmerať alebo sa obrátiť na správu továrne na vrtuľu (ak sa stratí, možno ju získať testovaním klasifikačnej spoločnosti);

Podmienky plavby: Ročný počet najazdených kilometrov a bežnú rýchlosť je možné exportovať zo systému riadenia lodí (ako je ECDIS) za posledný rok; slanosť morskej vody na hlavných trasách potrebuje zistiť hydrologické údaje prístavov (napríklad 3,2 % – 3,5 % v pobrežnej Číne, 3,0 % – 3,1 % v niektorých prístavoch v juhovýchodnej Ázii).

Príklad funkcie parametra: Ak sú otáčky vrtule > 150 ot./min (vysokorýchlostná vrtuľa), intenzita otáčania brázdy je vysoká, preto si vyberte PBCF, druh zariadenia na úsporu energie vrtule, s nastaviteľným uhlom listu (pevný uhol je náchylný na rezonanciu kvôli vysokej rýchlosti); ak je trasa väčšinou vnútrozemská rieka (hĺbka vody < 10 m), je potrebné vylúčiť zariadenia na úsporu energie vrtule s priemerom > 2 m (aby sa predišlo uzemneniu) a prednosť by mali mať žiarovky kormidla (zvyčajne s priemerom < 1,5 m), čo sú zariadenia na úsporu energie vrtule.

Krok 2: Spojte „požiadavky na energetickú efektívnosť“ s „rozpočtom“ (s tabuľkou na výpočet nákladov a výnosov)

Rozdeľte do troch scenárov podľa prioritných potrieb a výpočet musí zahŕňať „skryté náklady“ (ako sú straty spôsobené prestojmi) súvisiace so zariadeniami na úsporu energie vrtule:

Typ núdzového súladu: Potreba splniť požiadavky IMO Energy Efficiency Existing Ship Index (EEXI) do 3 mesiacov, vyberte si typy zariadení na úsporu energie vrtule pripravené na použitie: žiarovka kormidla (doba inštalácie 3 dni, strata pri výpadku asi 50 000 juanov), jednoduchý PBCF (cena 350 000 juanov). Po inštalácii týchto zariadení na úsporu energie vrtule na 10 000 tonovú loď je ročná úspora paliva 120 ton (na základe ceny ropy 7 000 juanov/tona, ročná úspora 840 000 juanov) a náklady sa vrátia za 3 mesiace.

Typ s vyváženým pomerom cena/výkon: Plánovaná prevádzka po dobu 5-10 rokov, vyberte si „pevné čiastočné prispôsobenie“ Zariadenia na úsporu energie vrtule: ako je štandardná kombinácia bionickej kože PBCF (cena 800 000 juanov, doba inštalácie 15 dní). Skutočný test lode ukazuje mieru úspory energie 8,5 %, ročnú úsporu paliva 300 ton. Po odpočítaní 15 dní straty prestojov (asi 200 000 juanov) je obdobie návratnosti nákladov 1,2 roka.

Typ dlhodobej výhody: Novopostavené lode alebo prevádzkované viac ako 15 rokov, vyberte si typ inteligentnej regulácie Zariadenia na úsporu energie vrtule: iPBCF (cena 1,5 milióna juanov, doba inštalácie 10 dní), ktorá šetrí o 3 % viac energie ako pevné zariadenia. Loď s nosnosťou 200 000 ton ušetrí ročne o 90 ton paliva viac, s dodatočným 10-ročným prínosom vo výške 6,3 milióna juanov. Obdobie komplexnej návratnosti nákladov je o 0,5 roka kratšie ako v prípade zariadení na úsporu energie s pevnou vrtuľou.

Krok 3: Overte „certifikácie a údaje o skutočnej lodi“ zariadení na úsporu energie vrtule (so zoznamom kľúčových indikátorov)

Potrebné certifikácie na kontrolu zariadení na úsporu energie vrtule:

Certifikácia klasifikačnej spoločnosti: CCS (Čína), LR (UK), DNV (Nórsko) a iné bežné certifikácie (potrebné uviesť číslo certifikátu, ktoré je možné overiť na oficiálnej webovej stránke), vyhýbajte sa „regionálnym certifikáciám“ (napríklad získaniu iba certifikácie z malej krajiny, ktorá nemusí byť uznaná pre medzinárodné trasy);

Certifikácia zhody IMO: Potreba vyhovieť "Energy Saving Device Energy Efficiency Evaluation Standard" v uznesení MEPC.334(76) a poskytnúť správu o skúške energetickej účinnosti tretej strany (napríklad správu o skúške skutočnej lode vydanú testovacou agentúrou tretej strany).

Kľúčové body pre skutočné údaje o zariadeniach na úsporu energie vrtule:

Prípady podobných typov lodí: Napríklad pri nákupe vrtuľových zariadení na úsporu energie pre 120 000-tonovú loď na hromadný náklad je potrebné poskytnúť aspoň 3 súbory nameraných údajov lodí na hromadný náklad s rovnakou tonážou (nie „podobná tonáž“) so zameraním na „hodnotu kolísania miery úspory energie“ (ako je napríklad prípad s mierou úspory energie 3 %, ktorá je stabilnejšia 6 %. produkty s ±1 %);

Údaje o dlhodobej spoľahlivosti: Miera zlyhania zariadenia na úsporu energie vrtule po prevádzke viac ako 1 rok (napríklad PBCF s mierou zlyhania < 0,5 %, čo je lepšie ako priemer v odvetví 2 %), a či existuje klauzula o „bezplatnej výmene za poškodenie spôsobené ľudskými faktormi“.

Krok 4: Vyhodnoťte „Schopnosť služby dodávateľa“ pre zariadenia na úsporu energie vrtule (so zoznamom služieb)

Kompletný servis zariadení na úsporu energie vrtule musí zahŕňať:

Predpredaj: Naskenovanie konštrukcie kormy lode na mieste (treba použiť 3D skener s presnosťou ≤0,1 mm), poskytnutie správy zo simulácie CFD (overenie prispôsobivosti zariadenia na úsporu energie vrtule a lode);

V predaji: Dohľad nad inštaláciou (vyslanie inžinierov, ktorí budú viesť na mieste, aby sa zabezpečila presnosť) a súčasne predloženie správy o akceptácii inštalácie (vrátane kľúčových parametrov, ako sú sústrednosť a uhol zariadenia na úsporu energie vrtule);

Po predaji: 1-ročná bezplatná záruka (vrátane výmeny dielov zariadenia na úsporu energie vrtule), pravidelné monitorovanie pracovného stavu (napríklad poskytovanie štvrťročnej správy o analýze miery úspory energie), globálne popredajné predajne (zaoceánske lode musia potvrdiť, že na zariadení na úsporu energie vrtule existujú stanice údržby aspoň na 3 kontinentoch, s dobou odozvy ≤ 7 hodín).

Dávajte si pozor na „nízku cenu bez servisu“ zariadení na úsporu energie vrtule: Majiteľ lode si raz vybral zariadenie na úsporu energie vrtule s cenou o 100 000 juanov nižšou. V dôsledku chýbajúceho návodu na inštaláciu od dodávateľa bola odchýlka uhla spôsobená samoinštaláciou 3° a miera úspory energie bola iba 2 % (oveľa menej ako sľubovaných 6 %). Prepracovanie stálo 200 000 juanov, čo bola strata.

V. Zodpovedajúce skúšobné metódy pre zariadenia na úsporu energie vrtule a lodné energetické systémy

Pred inštaláciou zariadení na úsporu energie vrtule overenie ich adaptability prostredníctvom testov v malom rozsahu môže znížiť riziká. Skúšky je potrebné vykonávať po etapách na základe výkonových charakteristík lode a technických parametrov zariadenia na úsporu energie vrtule. Pre každý odkaz je potrebné objasniť ciele testu, požiadavky na vybavenie a dátové kritériá. Konkrétne postupy a podrobnosti sú nasledovné:

Príprava pred testom: Základné údaje a kalibrácia zariadenia

Pred testom je potrebné vykonať tri základné úlohy, aby sa predišlo odchýlkam údajov v dôsledku nedostatočnej prípravy pre zariadenia na úsporu energie vrtule:

Archivácia parametrov energetického systému: Porovnajte základné parametre, ako je menovitý výkon hlavného motora, menovité otáčky a pomer počtu lopatiek, priemeru a stúpania vrtule (dostupné v príručke Ship Power Plant Manual). Zamerajte sa na zaznamenávanie skutočného výstupného krútiaceho momentu hlavného motora pri rôznych rýchlostiach (napr. 8 000 N·m pri 120 ot./min., 12 000 N·m pri 150 ot./min.), ktoré slúžia ako referenčné hodnoty pre test zariadení na úsporu energie vrtule.

Výber a kalibrácia testovacieho zariadenia pre zariadenia na úsporu energie vrtule:

1.Na test zmenšeného modelu je potrebná vysoko presná vodná nádrž (dĺžka ≥50 m, hĺbka vody ≥3 m, nastaviteľný rozsah rýchlosti prúdenia 0-25 uzlov), 3D snímač sily (presnosť ≤0,1 N) a laserový velocimeter (chyba merania rýchlosti prebudenia ≤0,05 m);

2. Na test na skutočnej lodi je potrebný prietokomer paliva odolný voči výbuchu (presnosť ≤ 0,5 %) a bezdrôtový snímač krútiaceho momentu (vzorkovacia frekvencia ≥ 100 Hz). Pred testom musia byť kalibrované inštitúciou tretej strany (doba platnosti kalibračného certifikátu musí byť ≤1 rok).

Plánovanie testovacích pracovných podmienok pre zariadenia na úsporu energie vrtule: Vopred stanovte 3-5 typických pracovných podmienok (napr. plné zaťaženie pri 16 uzloch, prázdne zaťaženie pri 18 uzloch, polovičné zaťaženie pri 14 uzloch), ktoré pokrývajú viac ako 80 % denných podmienok plavby lode, aby ste sa vyhli jednostranným výsledkom testov v dôsledku jediného pracovného stavu zariadenia na úsporu energie vrtule.

Krok 1: Test modelu v mierke (podrobné prehĺbenie) zariadení na úsporu energie vrtule

Je vyrobený model kormy lode v mierke 1:20 (vrátane vrtule, kormidla a kormovej časti trupu). Materiál modelu musí zodpovedať skutočnej lodi (napr. zliatina medi pre vrtuľu, organické sklo pre trup), aby sa zabezpečili konzistentné hydrodynamické charakteristiky pri testovaní zariadení na úsporu energie vrtule. Test je rozdelený do troch etáp:

Zhromažďovanie základných údajov: V stave bez zariadenia na úsporu energie vrtule simulujte rýchlosti od 0 do 20 uzlov (s gradientom 2 uzly na krok), zaznamenajte ťah hlavného motora (cez snímač sily), odpor trupu (cez dynamometer vodnej nádrže) a rýchlosť vrtule pri rôznych rýchlostiach a nakreslite krivku vzťahu "rýchlosť-úspora energie-odpor vrtule" pre následnú porovnávaciu krivku zariadenia Pro.

Porovnávací test viacerých zariadení na úsporu energie vrtule: Nainštalujte cieľové zariadenie (napr. PBCF) a alternatívne zariadenie (napr. žiarovka kormidla), zopakujte vyššie uvedené rýchlostné testy a zamerajte sa na zber:

1. Distribúcia poľa bdenia: Pomocou laserového velocimetra naskenujte rýchlosť prúdenia vody v rozsahu 1-3 násobku rozsahu priemeru za vrtuľou a zaznamenajte „rýchlosť korekcie“ zariadenia PBCF, zariadenia na úsporu energie vrtule, pri otáčaní (napr. po inštalácii sa rýchlosť otáčania brázdy zníži z 1,2 m/s 58 %) na 0,5 % s korekciou 0,5

2. Amplitúda zlepšenia ťahu: Porovnajte hodnoty ťahu s a bez zariadenia na úsporu energie vrtule pri rovnakej rýchlosti. Napríklad pri 15 uzloch sa ťah PBCF zvýši o 6,2 % a ťah kormidla o 4,1 %, čím sa objasní rozdiel v účinnosti zariadenia.

Oprava a overenie údajov: Vzhľadom na „účinok mierky“ zmenšeného modelu (viskozita vody v malom modeli je iná ako pri skutočnej lodi), je potrebné údaje opraviť pomocou Froudeho čísla (Fr). Preveďte mieru úspory energie modelového testu na predpokladanú hodnotu skutočnej lode pomocou vzorca (chybu po korekcii možno znížiť z ±3 % na ±1 %), čím sa zabezpečí referenčná hodnota pre výber modelu zariadení na úsporu energie vrtule.

Krok 2: Krátkodobá skúšobná prevádzka na skutočnej lodi (spresnenie procesu) pre zariadenia na úsporu energie vrtule

Vyberte 1-2 typické plavby (najlepšie spiatočné, aby ste znížili vplyv rozdielov v stave mora), dočasne nainštalujte zjednodušenú verziu zariadenia na úsporu energie vrtule (zariadenie skúšobnej kvality musí mať rovnakú štruktúru ako konečná sériovo vyrábaná verzia, iba metóda upevnenia je zjednodušená na skrutkové spojenie). Skúšobné obdobie musí pokrývať aspoň 2 kompletné pracovné podmienky (napr. plavba s plným nákladom a cesta s prázdnym nákladom) zariadenia na úsporu energie vrtule. Konkrétne prevádzkové body:

Špecifikácie pre dočasné upevnenie zariadenia na úsporu energie vrtule:

1. Medzera s vrtuľou musí byť nastavená podľa požiadaviek sériovo vyrábanej verzie (napr. medzera medzi PBCF a listom je 50-80 mm) a rovnomernosť medzery je potvrdená spáromerom (odchýlka ≤2 mm);

2. Upevňovacie skrutky musia používať poistné matice (napr. matice Spirax) a moment predbežného utiahnutia sa vykonáva podľa požiadaviek dodávateľa (napr. 200 N·m pre skrutky M16). Po inštalácii ich označte, aby ste predišli uvoľneniu počas navigácie zariadenia na úsporu energie vrtule.

Synchronizované monitorovanie spotreby paliva a výkonových parametrov pre zariadenia na úsporu energie vrtule:

1. Prietokomer paliva musí byť nainštalovaný v prívodnom olejovom potrubí hlavného motora (≥ 1 m od hlavného motora, aby sa predišlo vibráciám), zaznamenávať údaje o spotrebe paliva každých 10 minút a súčasne zaznamenávať rýchlosť, rýchlosť hlavného motora, kurz a podmienky na mori (údaje sú platné, keď je rýchlosť vetra ≤ 10 m/s) prostredníctvom lodného systému ECDIS na úsporu energie pre vrtuľu;

2.Dodatočne monitorujte výkon hriadeľa vrtule: V reálnom čase zhromažďujte krútiaci moment a otáčky hriadeľa prostredníctvom bezdrôtového snímača krútiaceho momentu, vypočítajte výkon hriadeľa (výkon hriadeľa = krútiaci moment × otáčky / 9550), pričom sa pri testovaní zariadenia na úsporu energie vrtule vyhnite výlučne údajom o spotrebe paliva (spotreba paliva môže byť ovplyvnená stavom hlavného motora).

Vylúčenie a analýza údajov pre zariadenia na úsporu energie vrtule:

1. Eliminujte abnormálne údaje: Keď je rýchlosť vetra >12 m/sa výška vlny >1,5 m, vplyv podmienok na mori na spotrebu paliva presiahne 5% a príslušné údaje pre zariadenie na úsporu energie vrtule musia byť vylúčené;

2.Výpočet miery úspory energie: Vypočítajte podľa „(spotreba paliva pred inštaláciou – spotreba paliva po inštalácii) / spotreba paliva pred inštaláciou × 100 %“. Napríklad spotreba paliva ropného tankera pred inštaláciou zariadenia na úsporu energie vrtule pri plavbe s plným zaťažením je 25 ton/deň a po inštalácii 23,7 ton/deň s mierou úspory energie 5,2 %, čo je v podstate v súlade s opravenými 5,1 % zo zmenšeného modelu, čo potvrdzuje prispôsobivosť zariadenia na úsporu energie vrtule.

Krok 3: Test prepojenia napájacieho systému (pre inteligentné zariadenia na úsporu energie vrtule)

Inteligentná regulácia Zariadenia na úsporu energie vrtule potrebujú otestovať odozvu spojenia s hlavným motorom a systémom zaťaženia, aby sa zabezpečilo, že sa zariadenie dokáže dynamicky prispôsobiť zmene pracovných podmienok. Skúška sa musí vykonať v pokojných vodách (výška vlny ≤0,5 m) a v statických aj dynamických rozmeroch pre tieto zariadenia na úsporu energie vrtule:

Test statického prepojenia pre inteligentné zariadenia na úsporu energie vrtule: Simulujte zmeny v pevných pracovných podmienkach, aby ste overili presnosť nastavenia zariadenia:

1. Krokový test rýchlosti: Postupne zvyšujte otáčky hlavného motora zo 100 otáčok za minútu až 180 otáčok za minútu (zostaňte 5 minút pri každých 20 otáčkach za minútu) a zaznamenajte oneskorenie nastavenia uhla zariadenia (napr. keď sa rýchlosť zvýši zo 120 otáčok za minútu na 150 otáčok za minútu, oneskorenie pre uhol ostria iPBCF by malo byť 280°5 sekúnd, aby sa nastavil z 280°5 sekúnd

2. Simulačný test zaťaženia: Upravte ponor lode balastovou vodou (od 10 m pri plnom zaťažení do 6 m pri prázdnom zaťažení) a zaznamenajte kolísanie miery úspory energie (napr. 10,2 % pri plnom zaťažení, 10,0 % pri prázdnom zaťažení, s kolísaním úspory energie ≤ 0,5 % kvalifikovaného hnacieho zariadenia.)

Dynamický test prepojenia pre inteligentné zariadenia na úsporu energie vrtule: Simulujte zložité prepínanie pracovných podmienok na overenie stability zariadenia:

1. Test rýchlej zmeny zaťaženia: Dokončite balasting „polovičná záťaž → plná záťaž“ do 10 minút (ponor sa zvýši zo 7 m na 10 m), sledujte, či má zariadenie na úsporu energie vrtule „nadmerné nastavenie“ (napr. uhol okamžite prekročí o viac ako 3°). Kvalifikovanou normou je, že kolísanie miery úspory energie počas nastavovania je ≤ 1 %;

2. Test náhleho zvýšenia zaťaženia hlavného motora: Náhle zvýšte zaťaženie hlavného motora z 50 % na 80 % (rýchlosť sa náhle zvýši zo 120 otáčok za minútu na 140 otáčok za minútu), zaznamenajte čas odozvy zariadenia (mala by byť ≤ 3 sekundy) a zabráňte kavitácii vrtule spôsobenej oneskorenou odozvou (kavitácia môže spôsobiť zníženie účinnosti pohonného zariadenia o 15 %) o viac než inteligentného pohonu.

Optimalizácia po teste pre inteligentné zariadenia na úsporu energie vrtule: Ak test nesplní štandard (napr. oneskorenie nastavenia uhla 8 sekúnd), je potrebná spoločná optimalizácia s dodávateľom:

1. Optimalizácia hydraulického systému: Napríklad zvýšte prietok hydraulického čerpadla (z 10 l/min. na 15 l/min.), aby ste skrátili čas činnosti pohonu zariadenia na úsporu energie vrtule;

2. Úprava parametrov algoritmu: Napríklad znížte "koeficient vyhladzovania" nastavenia uhla (z 0,8 na 0,6), aby ste zlepšili citlivosť odozvy zariadenia na úsporu energie vrtule. Po optimalizácii sa oneskorenie určitej lode skrátilo na 3 sekundy, čím sa splnili požiadavky na používanie.

Testovacie úpravy pre špeciálne scenáre zariadení na úsporu energie vrtule

Pre špeciálne typy lodí alebo zložité energetické systémy je potrebné zodpovedajúcim spôsobom upraviť plán testovania zariadení na úsporu energie vrtule:

1. Lode s dvoma vrtuľami: Je potrebné synchrónne testovať symetriu zariadení na úsporu energie vrtule na ľavoboku a na pravoboku (napr. odchýlka uhla ľavého a pravého PBCF by mala byť ≤1°), aby sa predišlo vibráciám trupu v dôsledku nerovnomerného namáhania;

2.Hybridné lode (generátor hriadeľa hlavného motora): Je potrebné otestovať účinnosť zariadenia na úsporu energie vrtule v režime „samotná prevádzka hlavného motora“ a „kombinovaná prevádzka s hlavným motorovým generátorom“, aby sa zabezpečilo, že miera úspory energie zostane stabilná (kolísanie ≤1,5 ​​%), keď generátor pracuje (20 % výkonu hriadeľa je posunuté);

3. Starnúce lode (útlm výkonu hlavného motora >10 %): Počas testu zariadenia na úsporu energie vrtule by sa mala znížiť horná hranica otáčok hlavného motora (napr. z pôvodných menovitých otáčok 160 ot./min. na 140 ot./min.), aby sa predišlo skresleniu testovacích údajov v dôsledku preťaženej prevádzky hlavného motora.

VI. Úvahy o údržbe zariadení na úsporu energie vrtule: 3 „Podrobnosti určujú účinnosť“

Pred inštaláciou: Vykonajte „Testovanie adaptability lode“ pre zariadenia na úsporu energie vrtule (s testovacím procesom)

Proces je rozdelený do troch krokov pre zariadenia na úsporu energie vrtule:

1. Skenovanie štruktúry kormy: Použite prenosný 3D laserový skener na skenovanie 3m rozsahu okolo vrtule (vrátane trupu, kormidla a vrtule), aby ste získali model mračna bodov (presnosť ≤0,5 mm). Zamerajte sa na kontrolu, či je nástavec vrtule opotrebovaný (ak je hĺbka opotrebovania > 2 mm, je potrebné ho najskôr opraviť, inak to ovplyvní presnosť inštalácie zariadenia na úsporu energie vrtule);

2. Kontrola simulácie prietoku vody: Pošlite naskenované údaje dodávateľovi a požiadajte ho, aby použil softvér CFD na simuláciu „skutočných podmienok plavby lode“ (a nie štandardných podmienok) pre zariadenie na úsporu energie vrtule. Napríklad v dôsledku miernej deformácie kormy (zmena pôvodných konštrukčných línií) lode simulácia ukázala, že polohu inštalácie zariadenia na úsporu energie vrtule bolo potrebné posunúť späť o 100 mm, inak by sa miera úspory energie znížila o 3,2 %;

3. Test kompatibility materiálu: Ak je lodná vrtuľa vyrobená zo zliatiny medi, je potrebné potvrdiť elektrochemickú kompatibilitu medzi materiálom zariadenia na úsporu energie vrtule (ako je nehrdzavejúca oceľ) a zliatinou medi (vykonajte 72-hodinový kontaktný test s testovacou komorou v soľnej hmle a nie je povolená žiadna korózna reakcia), aby sa zabránilo vypadnutiu zariadenia na úsporu energie vrtule v dôsledku elektrochemickej korózie.

Počas inštalácie: Prísne kontrolujte „chyby presnosti“ zariadení na úsporu energie vrtule (s tabuľkou kontroly presnosti)

Kľúčové parametre a normy pre zariadenia na úsporu energie vrtule:

Overenie testu: Po inštalácii vykonajte „dynamický test“ zariadenia na úsporu energie vrtule – navigujte loď na bežnú rýchlosť (napríklad 16 uzlov), zmerajte rýchlosť prebúdzania pomocou podvodného akustického Dopplerovho profilovača prúdu (ADCP) a porovnajte ju s údajmi pred inštaláciou. Ak je pomer zníženia rýchlosti otáčania prebudenia < 30 % (napríklad rýchlosť budenia pred inštaláciou je 100 otáčok za minútu a po inštalácii zariadenia na úsporu energie vrtule je stále ≥70 otáčok za minútu), je potrebné zastaviť na nastavenie.

Denná údržba: Zamerajte sa na „opotrebenie a čistenie“ zariadení na úsporu energie vrtule (s tabuľkou cyklov údržby a rozdielmi v oblasti mora)

Udržujte zariadenia na úsporu energie vrtule mesačne, štvrťročne a ročne a upravte zameranie podľa rôznych morských oblastí:

Tropické morské oblasti (ako je juhovýchodná Ázia): Morské organizmy sa rýchlo prichytia (mrakodrapy môžu narásť o 5 mm za jeden mesiac), takže mesačné čistenie zariadení na úsporu energie vrtule sa musí zvýšiť 1-krát; teplota morskej vody je vysoká (30-35 °C), takže antikorózna farba pre zariadenia na úsporu energie vrtule musí byť odolná voči vysokej teplote (teplotná odolnosť ≥60 °C) a hrúbka suchého filmu by sa mala počas štvrťročného nanášania zvýšiť na 100 μm.

Mierne morské oblasti (ako je pobrežná Čína): Biologické pripojenie je mierne a údržba zariadení na úsporu energie vrtule sa vykonáva podľa konvenčného cyklu; teplota morskej vody je v zime nízka (5-10°C) a snímače inteligentných zariadení na úsporu energie vrtule potrebujú protimrazovú úpravu (aplikujte nemrznúce mazivo), aby sa predišlo zlyhaniu pri nízkej teplote.

Morské oblasti s vysokou slanosťou (ako je Červené more): Slanosť > 4 %, korózia kovov je rýchla, takže k každoročnej údržbe zariadení na úsporu energie vrtule je potrebné pridať ultrazvukovú detekciu defektov (na detekciu vnútornej korózie lopatiek) a bionickú kožu týchto zariadení je potrebné vymeniť každé 2 roky (o 1 rok kratšie ako konvenčný cyklus).

Mesačná údržba zariadení na úsporu energie vrtule:

Čistenie: Opláchnite povrch zariadenia na úsporu energie vrtule pomocou vysokotlakovej vodnej pištole (tlak ≤20 MPa). V prípade tvrdých nástavcov, ako sú mreny, použite na ich odstránenie plastovú lopatu (nepoužívajte kovovú lopatu, aby ste nepoškriabali povrch); ak je na zariadení na úsporu energie vrtule nainštalovaný bionický obal, skontrolujte, či sa na ňom nenachádzajú bubliny (ak sú bubliny > 5 mm, je potrebné ich vymeniť, inak efekt zníženia odporu zmizne po vniknutí vody);

Vizuálna kontrola: Skontrolujte, či listy zariadenia na úsporu energie vrtule nemajú škrabance (ak je hĺbka >1 mm, je potrebné ich zvariť) a či sú skrutky uvoľnené (žiadne posunutie pri ťahaní rukou).

Štvrťročná údržba zariadení na úsporu energie vrtule:

Meranie medzery: Použite špáromer na meranie medzery medzi zariadením na úsporu energie vrtule a vrtuľou (ako je medzera medzi PBCF a lopatkami musí byť udržiavaná na 50-80 mm; ak je príliš malá, kolízia je ľahká, a ak je príliš veľká, efekt obnovy brázdy je slabý);

Antikorózna kontrola: Naneste antikoróznu farbu na kovovú časť zariadenia na úsporu energie vrtule (raz štvrťročne použite základný náter epoxidovej zinkovej žltej farby s hrúbkou suchého filmu ≥80μm).

Ročná údržba zariadení na úsporu energie vrtule:

Opätovný test presnosti: Po ukotvení znova otestujte uhol a sústrednosť zariadenia na úsporu energie vrtule pomocou laserového lokátora a upravte, ak odchýlka presiahne 1 mm;

Kalibrácia inteligentného zariadenia: Pre inteligentnú reguláciu zariadení na úsporu energie vrtule kontaktujte dodávateľa, aby aktualizoval algoritmus (optimalizoval podľa ročných navigačných údajov) a nakalibroval snímače (napríklad chyba snímača rýchlosti musí byť ≤0,1 ot./min.).

Údržba špeciálneho stavu zariadení na úsporu energie vrtule: Keď sa počas navigácie stretnete s ťažkými podmienkami na mori (ako sú tajfúny), ihneď pomocou podvodného robota (ROV) skontrolujte, či nie je zariadenie na úsporu energie vrtule zdeformované (zamerajte sa na to, či sú lopatky ohnuté). Loď po tajfúne neskontrolovala a miera úspory energie sa znížila o 4 % v dôsledku miernej deformácie lopatky zariadenia na úsporu energie vrtule, čo malo za následok o 50 ton vyššiu spotrebu paliva za 2 mesiace.

VII. Bežné poruchy a núdzové riešenia zariadení na úsporu energie vrtule

VIII. Bežné nedorozumenia: Vyhnite sa týmto úskaliam „neefektívnosti úspory energie“ súvisiacim so zariadeniami na úsporu energie vrtule

Nedorozumenie 1: „Rovnaké zariadenie na úsporu energie vrtule možno nainštalovať na všetky lode“

Prispôsobivosť rôznych typov lodí zariadeniam na úsporu energie vrtule sa výrazne líši: vnútrozemské riečne lode (ponor < 5 m) si musia vybrať zariadenia na úsporu energie vrtule malej veľkosti (žiarovky kormidla, jednoduché PBCF), aby sa predišlo uzemneniu v dôsledku príliš veľkých zariadení; pobrežné lode (rýchlosť 12-16 uzlov) sú vhodné pre typy zariadení na úsporu energie vrtule s pevným zotavením; oceánske lode (rýchlosť > 18 uzlov) potrebujú typy na zníženie odporu a zvýšenie účinnosti alebo inteligentné typy zariadení na úsporu energie vrtule. Je potrebné komplexne vybrať modely zariadení na úsporu energie vrtule na základe trás, typov lodí a rýchlostí, aby sa zabránilo slepej aplikácii.

Nedorozumenie 2: „Nie je potrebné sa starať o pracovné podmienky po inštalácii zariadení na úsporu energie vrtule“

Zariadenia na úsporu energie pevnej vrtule je potrebné nastaviť podľa „rýchlosti zaťaženia“: napríklad uhol kormidla zodpovedajúci rýchlosti plného zaťaženia 16 uzlov je 0 ° a uhol kormidla možno nastaviť na 2 ° - 3 ° pri rýchlosti prázdneho nákladu 18 uzlov, aby sa usmernil prietok vody, aby sa lepšie prispôsobilo zariadeniu na úsporu energie vrtule; inteligentné zariadenia na úsporu energie vrtule musia pravidelne čistiť snímače (raz za 2 týždne), aby sa predišlo odchýlkam údajov ovplyvňujúcim presnosť nastavenia. Ignorovanie zmien pracovných podmienok povedie k výkyvom miery úspory energie zariadení na úsporu energie vrtule presahujúcim 2 %.

Nedorozumenie 3: „Zamerajte sa iba na mieru úspory energie, nie na životnosť zariadení na úsporu energie vrtule“

Výber materiálu priamo ovplyvňuje životnosť zariadení na úsporu energie vrtule: uprednostňujte nehrdzavejúcu oceľ 316L (odolnosť voči soľnému postreku ≥10 000 hodín) alebo materiály z niklu a hliníka; pre bionickú kožu Propeller Energy Saving Devices potvrďte odolnosť voči poveternostným vplyvom (-30°C až 70°C bez praskania) a požadujte od dodávateľa poskytnutie 5-ročnej záruky. Nízkonákladové energeticky úsporné zariadenia vrtule používajúce obyčajnú nehrdzavejúcu oceľ (typ 304) sú náchylné na koróziu, čo vedie k nulovej úspore energie v priebehu 1-2 rokov, čo namiesto toho zvyšuje náklady.

Nedorozumenie 4: „Testovacie údaje sú ekvivalentné účinku zariadení na úsporu energie vrtule na skutočnej lodi“

Laboratórne testy zariadení na úsporu energie vrtule sú za ideálnych podmienok prúdenia vody (žiadne rušenie trupu, konštantná rýchlosť), ktoré sa líšia od prúdenia vody na korme skutočnej lode (narušené kormidlami a trupom). Pri nákupe zariadení na úsporu energie vrtule požadujte od dodávateľa, aby poskytol skutočné údaje o lodi „rovnaký typ lode, rovnaká trasa“. Ak nie je možné zabezpečiť, možno najskôr vykonať 1-mesačnú krátkodobú skúšobnú prevádzku (poplatky urovnať podľa skutočnej spotreby paliva) a potvrdiť účinok pred formálnym zakúpením zariadenia na úsporu energie vrtule.

„Efekt úspory energie“ zariadení na úsporu energie vrtule nikdy nekončí „výberom správneho produktu“, ale je výsledkom celého procesu „výberu správnej inštalácie a správneho používania studne“. Od milimetrovej presnosti pri zbere parametrov cez kontrolu uhlovej chyby počas inštalácie až po detailnú kontrolu pri každodennej údržbe zariadení na úsporu energie vrtule, každý krok priamo ovplyvňuje konečnú energetickú účinnosť. Pre majiteľov lodí sú takéto zariadenia na úsporu energie vrtule nielen „nástrojmi na znižovanie nákladov“, ale aj „základnými konfiguráciami“ na zvládnutie ekologickej transformácie lodného priemyslu – iba presným výberom modelov zariadení na úsporu energie vrtule na základe charakteristík lode a vykonaním vedeckej prevádzky a údržby môže toto „malé zariadenie“ neustále uvoľňovať „veľkú hodnotu“.