船舶燃油监控系统的研发应用
时间：2020-12-19 00:02:32 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：船舶燃油消耗是航运企业最主要成本之一，而船舶燃油的管理是又一个十分复杂的课题。由于近年来世界原油市场价格上涨，燃油费用占企业的成本越来越大，因此企业也越来越关注越来越重视船舶燃油的管理，因为对企业来讲意味着效益。从管理着手，挖掘能源节约的潜力是当前船舶航运企业节能发展的方向。
关键词：船舶燃油消耗测量;自动化船舶燃油消耗监控系统;研发应用
中图分类号：TH12 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）03-0059-02
通过近两年的研发和公司分别对三航拖3003轮及三航拖3005轮進行的应用，并对系统进行了升级，修补了之前在使用过程中的漏洞及工作中的不完善点，同时为了实现科学化、精细化管理，我们将该系统与公司现有的岸基管理系统进行了对接。
1 项目节能减排技术原理
研发小组通过多年船舶的工作经验和分析，机动船舶长航采取经济转速航行，因功率与航速、转速的三次方互相成正比;即航速与转速成正比，所以转速减少，油耗与航速不是等比减少，而是呈开口向上曲线关系。对于拖轮每个航次所拖带的负载不同所需的经济转速也是不同，每百海里油耗相差约0.5～1吨。因此船舶燃油监控系统基于集中显示分散控制监控系统的网络架构，通过对船舶日用油柜的进油量和出油量实时监测，实现对船舶的各种工况下油耗的实时监测，对异常油耗做出报警提示，并能够得出经济航行模式，自动提醒船舶驾驶员采用经济航速，从而达到降低油耗，节约成本的目的。同时该系统能自动产生船舶在各种工况下的瞬时油耗报表，平均油耗报表及燃油消耗的总报表。其故障自诊断功能，能实时监控本系统内部的各个传感器和采集模块的工作状态，并对异常状态做出报警。
2 项目实施方案
2.1 系统功能及架构
HS2012型船舶燃油监控系统通过集中显示分散控制监控系统的网络架构，对船舶进油量和出油量实时监控，其主要功能有：（1）系统功能使用数字及曲线图显示各个主机和发电机的耗油量;（2）显示所有报警及其参数;具有参数设置功能（必须登录系统管理员账号）;（3）具有查询及打印耗油量日报表功能;（4）具有查询及打印历史耗油量曲线功能;（5）具有报警历史查询及打印功能;（6）通过北斗卫星或者3G模块定时发送油报到公司;（7）公司管理层可以通过网页浏览每条船的油报记录;（8）能够自动判别船舶处于何种工况，并计算相应的油耗;（9）能够统计船舶的年利用率。
根据功能船舶燃油监控系统要求，项目组充分利用多种先进的信息技术，按照以需求为导向、经济实用有效为原则，对系统的业务应用架构模型进行了认真研究和设计。该系统由船舶燃油智能化监控系统也就是俗称的机关端、船舶燃油监控数据采集系统也就是俗称的船舶端、3G网络或北斗系统、以及岸基管理信息系统PMS组成。终端软件安装在船舶计算机上，负责数据采 集工作，并通过3G网络或北斗系统、以标准格式式定时地传送到岸基管理信息系统上，公司船舶管理人员通过岸基管理信息系统即可了解营运船舶的油耗状态，并通过综合分析，对船舶的油耗正常或异常及时做出不同的判断，并在生产调度、船舶状态、海况情况等综合数据支持下做出合理的航行修订方案，指导船舶及时调整。
2.2 数据测量
HS2012型船舶燃油监控系统监测船舶以下参数：
2.2.1 耗油测量
通过燃油流量传感器和压力式液位传感器可分别测出燃油日用柜的进油量和剩余油量，从而计算出实际耗油量。
理论计算公式如下：
V（h）—燃油日用柜舱容函数;P1—燃油日用柜液位压力;S—进油管截面积;V—涡轮流量计测出进油管燃油流速;Q—燃油密度;g—重力加速度;H1—燃油日用柜残留液位高度;H—燃油日用柜实时液位高度;Qin—进油总量;Qout—出油总量;Qt0—燃油日用柜残留油量;Qt1—燃油日用柜当前油量;t—累计进油时间;
根据帕斯卡定律，得出：H1=P/（Q*g）;
计算出燃油日用柜残留油量：Qt0=V（H1）;
燃油日用柜当前油量：Qt1=V（H）;
根据流量传感器实测的流速，可以计算出进油总量：Qin=V*S*t;
因此，可以计算出单位时间t内消耗的燃油总量是：Qout=Qin+Qt0-Qt1。（按燃油体积计算）。如测重油，则须在沉淀油柜入口处增加燃油流量计。
2.2.2 主机转速测量
从主机测速传感器上取信号，经过F-V变换转成0～10V信号。
2.2.3 主机运行时间统计
当主机转速高于50转时开始累加计时;当主机转速低于50转时，停止累加计时。
2.2.4 发电机组有功功率测量
通过电压，电流互感器实时采集电网参数，经过功率变送单元计算得出发电机主的有功功率。
2.2.5 发电机组运行时间统计
当发电机组有功功率大于1000W时开始累加计时;当发电机组有功功率小于1000W时停止累加计时。
2.2.6 航程计算
通过RS422通讯，从GPS中读取航行坐标，并计算出航行的海里数。
2.2.7 传感器状态检测
从HS6810网络服务器上读取各个传感器状态。
2.2.8 DCS系统状态检测
通过船载客户端软件实时在线判断得出。
2.2.9 经济油耗输入
通过岸基服务端软件输入，自动下载到船载客户端软件上。
2.3 数据处理
2.3.1 工况自动判别及工况工作时间统计
航行机动船：可分为3种工况：（1）航行工况：当主机转速高于50转时，判定该船处于航行工况;（2）港作工况：当主机转速高于50转时，船舶的当前位置与船舶的初始位置的距离小于10海里;（3）停泊工况：当主机转速低于50转时，判定该船处于停泊工况。
