[发明专利]一种船舶运行能效的系统优化方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种船舶运行能效的系统优化方法及其装置。

背景技术

我国船舶年消耗燃油在1500万吨以上，船舶燃油节能工作受到社会各方面的高度重视，但由于船舶能耗问题牵涉复杂，航运界在实船运行中缺乏一套系统的科学分析手段和科学实用的定量分析方法，造成船舶节能工作遇到很多认识上的困难，我国十一五期间的船舶节能目标为10%，实际节能量只达到7%，船舶节能工作任重道远。船舶节能面临的主要问题有：航运业对于航道水流对船舶公里油耗的影响情况缺乏一套切实可行科学计算方法，也没有相对应的设备装置进行检测，驾驶员凭经验来操作，节能效果不够理想；航运业对于船舶营运中可能出现的技术故障对于油耗的影响情况也缺乏一套实用、可行的分析方法，造成从技术节能的分析缺乏针对性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能够实时计算分析船舶柴油机瞬时油耗及其影响因素之间定量关系的，能够指导驾驶员调整柴油机的转速到最经济合理转速的，或者自动调节柴油机的转速到最经济合理转速的，能够全面进行船机桨三个方面技术故障与主机能耗关系分析的，能够有效节约油耗的船舶运行能效的系统优化方法及其装置。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

船舶运行能效的系统优化方法

所述方法包括步骤数据采集、建立数学模型、分析计算、输出与执行，所述数据采集是获得船舶对水航速、船舶对地航速、船舶主机实时转速、船舶主机瞬时油耗和富余水深；所述建立数学模型是在船舶所处的富余水深足够的条件下，在同一时间轴上，建立船舶主机实时转速与船舶对水航速之间的数学模型，建立船舶主机实时转速与船舶主机瞬时油耗之间的数学模型；所述分析计算是对建立起来的数学模型在不同水流流速、采用不同主机转速的条件下进行分析计算，得出船舶在不同条件下对应的船舶对地公里油耗预测值；所述输出与执行是将船舶在当前水流条件下，计算出预测能够达到最小对地公里油耗值所对应的主机转速，作为推荐转速显示出来，指导驾驶员增加或降低船舶主机当前的转速，或者通过主机转速调节伺服机构直接控制船舶主机的油门。

所述步骤分析计算之后设置油耗判断程序，在油耗判断程序中，事先设置主机瞬时油耗、船舶对地公里油耗的“提醒值”和“报警值”， 在船舶航行期间，如果步骤分析计算的结果高出“提醒值”或“报警值”时，则以提醒或报警方式告诉驾驶员需要修正操作方法。

所述步骤分析计算之后设置故障判断程序，在故障判断程序中，事先设置正常技术状态下，主机转速与主机瞬时油耗之间的数学模型作为参照模型；在船舶航行期间，将步骤分析计算的结果中的主机转速与主机瞬时油耗之间也建立数学模型作为实时模型，将实时模型与参照模型进行比较，如果上述两个数学模型在船舶吃水相同条件下形成的关系曲线差异超过设定值时，以报警方式提醒船舶技术状态出现问题。

所述步骤数据采集中增加采集尾轴扭矩参数，设置正常技术状态下船舶主机转速与尾轴扭矩之间的数学模型作为参照模型；在船舶航行期间，将分析计算的结果中的船舶主机转速与尾轴扭矩之间也建立数学模型作为实时模型，将实时模型与参照模型进行比较，如果上述两个数学模型在船舶吃水相同条件下形成的关系曲线差异超过设定值时，则以报警方式提醒船体或/和螺旋桨出现技术故障；同时，设置正常技术状态下船舶主机瞬时油耗与尾轴扭矩之间的数学模型作为参照模型；在船舶航行期间，将分析计算的结果中的船舶主机瞬时油耗与尾轴扭矩之间也建立数学模型作为实时模型，将实时模型与参照模型进行比较，如果上述两个数学模型在船舶吃水相同条件下形成的关系曲线差异超过设定值时，则以报警方式提醒主机出现技术故障。

适用于上述船舶运行能效的系统优化方法的装置

所述装置包括船舶主机调速器，所述主机调速器通过伺服机构连接到中央处理器及储存单元；所述中央处理器及其储存单元连接数据采集设备、输出设备、电源单元；所述数据采集设备包括主机油耗测量装置、主机转速传感器、尾轴扭矩仪、计程仪、GPS装置、测深仪、风向风速测量仪、舵角指示器、三轴高精度陀螺仪；所述输出设备包括显示器、伺服机构；所述中央处理器及储存单元通过专用软件对采集到的主机瞬时油耗、主机转速、尾轴扭矩、船舶对水航速、对地航速、富余水深、风向风速、转舵角度、船舶纵倾角度的数据进行分析处理，并将处理结果以数据和/或图表方式在显示器上显示出来，用于指导船舶驾驶。

所述中央处理器及储存单元连接能够提示或者警示驾驶员进行最优化主机转速操作的语音提示单元和声光报警单元。

所述输出设备中设置伺服机构，伺服机构与主机调速器连接。