專利名稱：船舶主機節能轉速測量選擇方法及其實現系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種船舶主機轉速測量選擇方法及其實現系統，特別是一種船舶 主機節能轉速測量選擇方法及其實現系統。
技術背景眾所周知，船舶上耗油設備主要有船舶主機、柴油發電機和鍋爐等設備。其 中，在船舶航行中最主要的耗油設備是主機。船舶耗油主要發生在船舶主機運轉 向船舶提供航行動力的過程中，理論上船舶、主機、螺旋槳存在最佳配合點，此 時船舶單位耗油率最優。但船舶實際航行時，由于受具體航行環境的影響，比如 船舶載貨量、船舶吃水、海洋與氣象因素等影響，由此導致實際航行過程中，理 論上的船舶、主機、螺旋槳配合曲線圖所確定的主機轉速范圍對實際的航行中的 最低油耗選擇幾乎沒有幫助。如何快速準確地測定船舶的節能航速，從而實現燃 油成本最經濟的航運生產， 一直是航運企業不斷研發探討的技術難點。但是由于 缺少實用的測量計算手段，目前航運企業在日常的營運船舶主機轉速管理中，對于海船來說無論空載、重載只規定一種主機轉速；對于內河船則通常規定一個上 水主機轉速、 一個下水主機轉速。這種管理方法準確率低，實時性差，不利于船 舶根據實際航行狀況在主機轉速范圍內進行主機轉速調節，更無法實現以準確的 節能航速進行航運生產。而現有的其他交通工具比如汽車，飛機等的最優油耗速 度選擇方法與理論值相差較小，受到的外界干擾因素的影響較小，因而比較容易 計算，但是考慮到船舶航行的實際情況，很難將其應用到船舶航行中。當前，全球日益重視環境保護，我國不斷出臺節能減排政策。作為能源消耗 大戶的航運企業，節能降耗，降低營運成本，更是企業日常管理工作重中之重。發明內容發明目的本發明針對現有船舶航行最優油耗測量選擇方法的不足，提供了 一種可以根據各個船舶對每次航行的情況不同都可以應用的船舶主機節能轉速測 量選擇方法。技術方案本發明公開了一種船舶主機節能轉速測量選擇方法，包括以下步驟步驟l，通過航行始發港和目的港之間的航行距離以及航行目標時間，計算出 船舶航程中允許的最慢航速；步驟2，根據船舶出廠時設定的主機轉速范圍以及上步中得出的最慢船舶速度 得出船舶航行主機的最低轉速，從而確定船舶航行的主機轉速范圍；步驟3，船舶由主機轉速范圍內最低轉速開始航行，經過設定的單位時間，由船舶航行的距離以及耗油量計算出單位距離耗油量，并記錄該單位距離耗油量和對應的航行速度以及主機轉速；
步驟4，船舶由主機轉速范圍內以單位轉速遞增航行，并依次計算并記錄單位距離耗油量和對應的航行速度以及主機轉速；
步驟5，當船舶在主機轉速范圍內航行一個循環后，獲得全部主機轉速范圍內的單位距離耗油量以及對應的航行速度；
步驟6,從步驟5中的所有數據中，選取航速大于步驟1中的最慢航速且單位距離耗油量最低時所對應的主機轉速進行航行。
本發明中優選地，所述設定的單位時間為5分鐘 60分鐘。
本發明中進一步優選地，所述設定的單位時間為IO分鐘。 一般航行10分鐘，就可以穩定測量出每千米的耗油量。
本發明中優選地，所述主機的單位轉速遞增為1轉/分鐘~20轉/分鐘。
本發明中進一步優選地，所述主機的單位轉速遞增為12轉/分鐘。
本發明中，所述單位距離耗油量為千克/千米。
本發明還公開了一種船舶主機節能轉速測量選擇系統，包括船舶航速測量裝置、與船舶主機連接的用于計算耗油量的油耗測量裝置以及與所述油耗測量裝置和航速測量裝置電連接用于計算船舶單位距離油耗的油耗積算儀。
本發明中優選地，所述船舶航速測量裝置為計程儀或GPS終端。
本發明中優選地，所述油耗測量裝置包括進油管流量計和回油管流量計，進油管流量計和回油管流量計分別連接在船舶主機的進油口和出油口。本發明與現有技術相比，有效地解決了船舶單位距離主機耗油量測量的難題，所測得的船舶單位距離主機耗油量數據準確率高，實時性好。通過測量，可以精確確定船舶主機節能轉速，解決了原來依經驗確定船舶主機節能轉速的不足。
本發明中優選地，所述船舶主機與油耗積算儀之間連接有伺服器，從而可以將油耗積算儀測量的主機單位距離油耗最優的轉速信號發送到主機，從而實現主機轉速的自動控制。
有益效果本發明所述的船舶主機節能轉速測量選擇方法及其實現系統，可準確地測量和記錄船舶航行狀態下的柴油機燃油消耗狀況，從而可以幫助船舶確定最節能航速。滿足了船舶快速準確地測量和記錄船舶單位距離主機燃油消耗的需要，填補了該領域的技術空白。本發明還實現了船舶航次和累積的里程和油耗信息記錄電子化等，有助于航運企業更好的實現營運船舶節能降耗的管理。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做更進一步的具體說明。圖1是本發明系統應用連接示意圖。圖2是本發明整體結構示意圖。
具體實施例方式
本發明公開了一種船舶主機節能轉速測量選擇方法，包括以下步驟
步驟l，通過航行始發港和目的港之間的航行距離以及航行目標時間，計算出船舶航程中允許的最慢航速；
步驟2，根據船舶出廠時設定的主機轉速范圍以及上步中得出的最慢船舶速度得出船舶航行主機的最低轉速，從而確定船舶航行的主機轉速范圍。船舶起航后，在最慢船舶速度航行時的主機轉速即為所述船舶航行主機的最低轉速。由于船舶航行時每次的載貨量都不一樣，而載貨量的多少對船舶主機轉速及船舶速度的影響很大，在載貨量不同的情況下，相同的最慢船舶速度對應的船舶航行主機的最低轉速并不相同。因此，最準確的船舶最低主機轉速應當由每次的開航時測得。
步驟3，船舶由主機轉速范圍內最低轉速開始航行，由船舶航行的距離以及耗油量計算出單位距離耗油量，并記錄該單位距離耗油量和對應的航行速度以及主機轉速；
步驟4，船舶由主機轉速范圍內遞增航行，并依次計算并記錄單位距離耗油量和對應的航行速度以及主機轉速；
步驟5，當船舶在主機轉速范圍內航行一個循環后，獲得全部主機轉速范圍內的單位距離耗油量以及對應的航行速度；
步驟6，從步驟5中的所有數據中，選取航速大于步驟l中的最慢航速且單位距離耗油量最低時所對應的主機轉速進行航行。
根據船舶航行速度的規律，穩定航速一般在5分鐘左右，本發明中所述設定的單位時間為IO分鐘，以此作為一個測量周期，當然也可以根據需要選取10分鐘、20分鐘、30分鐘直到60分鐘。本發明中所述主機的單位轉速遞增為2轉/分鐘，當然也可以以1轉/分鐘或者20轉/分鐘進行遞增。本發明中，所述單位距離耗油量為千克/千米。
如圖1所示，本發明還公開了一種船舶主機節能轉速測量選擇系統，包括航速測量裝置、與船舶主機連接的用于計算耗油量的油耗測量裝置以及與所述油耗測量裝置和航速測量裝置電連接用于計算單位距離油耗的油耗積算儀。所述航速測量裝置為計程儀或GPS終端。所述油耗測量裝置包括進油管流量計和回油管流量計，進油管流量計和回油管流量計分別連接在船舶主機的進油口和出油口。流量計上還設有一個信號發信器與智能油耗積算儀電連接。所述船舶主機與油耗積算儀之間連接有伺服器。
兩個流量計分別串接在柴油機的進油管和回油管中，其測得的燃油流量信號經過各自的發信器完成機電信號的轉換，并通過連接電纜將電信號傳送到智能油耗積算儀。所述柴油機進油管和燃油柜連通，回油管與集油桶連通。與此同時，船舶航速測量裝置測得的船舶航速信號也從其輸出接口和連接電纜傳送到智能油耗積算儀。智能油耗積算儀按照既定的程序對輸入的兩個燃油流量信號和航速信號進行存儲和計算，得出船舶單位時間耗油量和單位距離耗油量，以及船舶的累計油耗和航程等數據并加以顯示。
更具體地說，如圖2中所示本發明所述船舶主機節能轉速測量選擇系統包
括船舶航速測量裝置l、船舶航速信號輸出電纜2、智能油耗積算儀3、主機進油管流量計4、主機進油管流量計的發信器5、主機進油管流量計發信器到智能油耗積算儀的連接電纜6、主機回油管流量計7、主機回油管流量計的發信器8、主機回油管流量計發信器到智能油耗積算儀的連接電纜9。所述智能油耗積算儀3安裝在機艙集控室內的集控臺上，所述船舶航速測量裝置1安裝在駕駛臺上，智能油耗積算儀3與船舶航速測量裝置1之間通過航速信號輸出電纜2連接。帶有主機進油管流量計的發信器5的主機進油管流量計4安裝在主機進油口的進油管上，并通過連接電纜6連接主機進油管流量計發信器與智能油耗積算儀3;帶有主機回油管流量計的發信器8的主機回油管流量計7安裝在靠近主機的回油口的回油管上，并通過連接電纜9連接主機回油管流量計發信器與智能油耗積算儀3。
兩臺流量計發信器釆用轉軸角位移傳感器，無觸點，為本質安全防爆型。將被測燃油的流量數據轉換為電信號，采用信號正極線、電源正極線、以及信號和電源共用地線的三線制連接方式，用三芯電纜與智能油耗積算儀的輸入端相連，電源由智能油耗積算儀提供。
所述智能油耗積算采用新型高可靠性、高速度的單片機集成電路設計，具有可編程自動補償流量積算控制功能和強大的數據管理功能。
本發明還可以計算并存儲從本航次開始到當前時刻的船舶平均單位距離油耗、主機耗油量和航行里程信息，包含船舶有累計的平均單位距離油耗、主機耗油量和航行里程信息。
本實施例所采用的船舶主機油耗測量記錄裝置，整個系統安裝方便，操作簡單，所獲得的油耗信息準確。不僅是船舶主機油耗的有效測量工具，還能對船舶主機日常運行情況進行監控和信息管理，可提供船舶航次和累計油耗和里程的相關信息記錄，以及異常油耗報警參數的設置和報警信息的記錄。采用中文菜單操作和顯示界面，以及三級密碼保護方式，確保信息安全。如將其與無線通信網絡或船載衛星通訊系統相連，則可實現船岸數據共享，大大提高航運企業能耗管理的效率與水平。
本發明經過長江62029輪船舶的實地保密實驗，對其8NVD主機測試記錄統計，其中一處從長江山西嘴到200號紅浮航行段，統計結果見表1。表l
序號主機轉 速(rpm)單位時間油耗 (kg/h)航 速 (km/h)單位距離油耗 (kg/km)測試水域
1360山西嘴—— 200號
2350137. 078. 68515. 7823340127. 748. 53315.7124330117.258.術15.1195320103.478.40813.971631096. 638. 18711.804說明(1)上水中枯水位測試轉速選取310、 320、 330、 340、 350。 (2)上水階段；漢口水位5.94M。另一處從長江鄂城港到袁家鎮航行段，統計結果見表2。
序號主機轉 速(rpm)單位時間油耗 (kg/h)航 速 (km/h)單位距離油耗 (kg/km)測試水域
1360
2350155.5685.79926. 9543340144. 8655. 52126. 257W觀范 袁家鎮
4330132.8045.42724. 4825320120.4194. 70625.6096310117.694. 55325. 85說明(l)上水中枯水位測試轉速選取310、 320、 330、 340、 350。 (2)上水階段；漢口水位5.94M。表l中經過本發明測算，最優點為主機轉速310rpm,航速8.187km/h，單位距離油耗11.804kg/km，而傳統航行一般是以最大轉速運行，多余的耗油量沒有有帶來航速的相應加快，實際上浪費了燃油。表2中經過本發明測算，最優點為主機轉速330rpm，航速5.427km/h，單位距離油耗24. 482kg/km。從以上兩份表格中可以看出，船舶航行時，并不是同陸地運輸一樣，轉速、行駛速度以及油耗成正比。由于水路運輸的客觀條件的特殊性，船舶的主機轉速、航行速度以及油耗存在一個最優的配合點。同時該最優的配合點，也并不是可以通過公式簡單計算得來的。因此，不管是理論界還是實際應用的企業，都為尋找該最經濟的航速點而苦苦探索。而本發明的方法，恰恰避開了公式計算變量選擇的困境，通過實測，找到了該航速最優點，而且也可以推廣到世界上任何水域進行應用。
另外，經過長江流域保密的實地檢測，從南京棲霞錨地到湖南臨湘^^油廠，
7航程934Km，按照原有的航行速度以及主機轉速，耗油量為32噸，采用本發明方法所述的主機轉速選擇方法，耗油量為28噸。由此，減少耗油量為4噸，單航次減少燃料費用2.6萬元，按每月三個航次計算，每月節約燃料費用7.8萬元，按照中大型運輸公司在線船舶11艘計算，每年總減少費用11 X7.8X 12 = 1029.6萬元。從上兩份數據表格以及相應的其后的數據統計可以看出，本發明方法通過實地航行檢測的方式，就可以大大降低船舶航行的油耗，避開了傳統的利用曲線圖以及船舶載貨量、船舶吃水、海洋與氣象參數進行實驗室模擬實驗的理論困境，從實際上有效的實現了船舶主機節能轉速測量選擇，對于本領域的實際應用是一大突破。
本發明提供了一種船舶主機節能轉速測量選擇方法及其實現系統的思路及方法，具體實現該技術方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部份均可用現有技術加以實現。
權利要求
1、一種船舶主機節能轉速測量選擇方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1，通過航行始發港和目的港之間的航行距離以及航行目標時間，計算出船舶航程中允許的最慢航速；步驟2，根據船舶出廠時設定的主機轉速范圍以及上步中得出的最慢船舶速度得出船舶航行主機的最低轉速，從而確定船舶航行的主機轉速范圍；步驟3，船舶由主機轉速范圍內最低轉速開始航行，經過設定的單位時間，由船舶航行的距離以及耗油量計算出單位距離耗油量，并記錄單位距離耗油量和對應的航行速度以及主機轉速；步驟4，船舶由主機轉速范圍內逐步遞增主機轉速航行，并依次計算并記錄單位距離耗油量和對應的航行速度以及主機轉速；步驟5，當船舶在主機轉速范圍內航行一個循環后，獲得全部主機轉速范圍內的單位距離耗油量以及對應的航行速度；步驟6，從步驟5中的所有數據中，選取航速大于步驟1中的最慢航速，且單位距離耗油量最低時所對應的主機轉速進行航行。
2、 根據權利要求1所述的船舶主機節能轉速測量選擇方法，其特征在于，所 述設定的單位時間為5分鐘~60分鐘。
3、 根據權利要求2所述的船舶主機節能轉速測量選擇方法，其特征在于，所 述設定的單位時間為10分鐘。
4、 根據權利要求1所述的船舶主機節能轉速測量選擇方法，其特征在于，步 驟4中，所述主機的單位轉速遞增率為1轉/分鐘~20轉/分鐘。
5、 根據權利要求4所述的船舶主機節能轉速測量選擇方法，其特征在于，步 驟4中，所述主機的單位轉速遞增率為2轉/分鐘。
6、 根據權利要求1至5中任意一項所述的船舶主機節能轉速測量選擇方法， 其特征在于，所述單位距離耗油量為千克每千米。
7、 一種實現權利要求1所述方法的船舶主機節能轉速測量選擇系統，其特征 在于，包括船舶航速測量裝置、與船舶主機連接的用于計算耗油量的油耗測量裝 置以及與所述油耗測量裝置和航速測量裝置電連接用于計算船舶單位距離油耗的 油耗積算儀。
8、 根據權利要求7所述的船舶主機節能轉速測量選擇系統，所述船舶航速測 量裝置為計程僅或GPS終端。
9、 根據權利要求7所述的船行主機節能轉速測量選擇系統，所述油耗測量裝 置包括接在船舶主機的進油口的進油管流量計和連接在船舶主機的出油口的回油 管流量計。
10、 根據權利要求8或9所述的船舶主機節能轉速測量選擇系統，所述船舶 主機與油耗積算儀之間連接有伺服器。
全文摘要
本發明公開了船舶主機節能轉速測量選擇方法，船舶由主機轉速范圍內最低轉速開始航行，由船舶航行的距離以及耗油量計算出單位距離耗油量；船舶在主機轉速范圍內遞增航行并依次記錄；當船舶在主機轉速范圍內航行一個循環，獲得全部主機轉速范圍內的單位距離耗油量及對應的航行速度；從所有數據中，選取航速大于最慢航速且單位距離耗油量最低時所對應的主機轉速進行航行。本發明還公開了一種船舶主機節能轉速測量選擇系統，包括進油管流量計、回油管流量計以及與進油管流量計、回油管流量計電連接的油耗積算儀，所述油耗積算儀還與一個航速測量裝置電連接。本發明大大節約了船舶油耗且效果明顯。
文檔編號G01F9/00GK101520467SQ20091002609
公開日2009年9月2日 申請日期2009年3月24日 優先權日2009年3月24日
發明者夏鵬九, 張峰祥, 曹慧英, 李紹球, 濤 王, 健 董, 黃政漢 申請人:南京長江油運公司