Un ghid practic pentru economisitorii de energie pentru elice: caracteristici, selecție și întreținere

I. Funcții de bază: Valoarea dublă a „Reducerea rezistenței” și „Îmbunătățirea eficienței”

Valoarea de bază a Dispozitive de economisire a energiei cu elice constă în optimizarea mediului hidrodinamic al sistemului de propulsie al navei pentru a atinge obiectivele duble de „reducere a rezistenței” și „îmbunătățire a eficienței”. Funcțiile lor directe se reflectă în trei aspecte:

Recuperarea energiei de trezire: reutilizarea „puterii irosite”

Când elicea unei nave funcționează, în timp ce palele împing apa înapoi, rotația palelor generează o „voitură de rotație” - apa nu numai că curge în direcția de navigare a navei, ci se rotește și în jurul axei elicei. Această mișcare de rotație face ca aproximativ 15%-20% din energia de propulsie să nu fie convertită în forță efectivă. Eficiența de recuperare de trezi a diferitelor dispozitive de economisire a energiei cu elice variază semnificativ în funcție de tipul de navă. De exemplu, Propeller Boss Cap Fin (PBCF), un tip de Dispozitiv de economisire a energiei elicei, are o eficiență de recuperare de 40%-50% pe un vrachier de 100.000 de tone (reducerea vitezei de rotație a valului cu peste 40%), în timp ce pe un dispozitiv de economisire a energiei de 5.000 de tone, datorită eficienței reduse a navei fluviale (nu ≤ recuperarea) scade la 25%-30%. După instalarea PBCF, un fel de Dispozitiv de economisire a energiei elicei, pe un VLCC de 300.000 de tone, testele pe navă reală au arătat că consumul de combustibil pe călătorie a fost redus cu 28 de tone, cu o rată de economisire a energiei de 7,3%; în timp ce același PBCF, ca un dispozitiv de economisire a energiei cu elice, pe un vrachier de coastă de 60.000 de tone a economisit aproximativ 8 tone de combustibil pe călătorie, cu o rată de economisire a energiei de 5,1%. Diferența provine în principal din corelația dintre tonajul navei și intensitatea de mers.

Reducerea rezistenței carenei: de la „rezistență la apă” la „asistență la apă”

Rezistența pe care o întâmpină o navă în timpul navigației este împărțită în principal în două categorii: rezistența la frecare (generată de frecarea dintre apă și suprafața carenei, reprezentând 50%-70% din rezistența totală) și rezistența la formarea valurilor (energie consumată de carenă împingând apa pentru a genera valuri, reprezentând 20%-30%). Efectul Dispozitivelor de economisire a energiei cu elice de reducere a rezistenței este corelat pozitiv cu viteza: o elice cu piele bionică, un tip de Dispozitiv de economisire a energiei elicei, reduce rezistența la frecare cu 30% pe o navă container cu o viteză de 18 noduri, realizând o rată de economisire a energiei unidirecțională de 5,8%; în timp ce pe o navă de inginerie cu o viteză de 10 noduri, rezistența la frecare este redusă doar cu 12%, cu o rată de economisire a energiei de 2,3%. Statorul de pre-turtire, un alt dispozitiv de economisire a energiei elicei, este mai dependent de liniile carenei. După ce a fost aplicată pe un vrachier de 180.000 de tone cu linii de pupa relativ netede, rezistența la formarea valurilor a fost redusă cu 18%, cu o rată globală de economisire a energiei de 8,1%; în timp ce la o navă ro-ro cu linii complexe de pupa, rezistența la formarea valurilor a fost redusă doar cu 9%, cu o rată de economisire a energiei de 4,5%.

Adaptarea la sistemul de alimentare: un „plan de upgrade cu costuri reduse” pentru navele vechi

Pentru navele aflate în serviciu de mai mult de 10 ani, din cauza uzurii motorului principal și a coroziunii palelor elicei, eficiența propulsiei scade de obicei cu 8%-12%. Înlocuirea motorului principal necesită o investiție de zeci de milioane de yuani și un timp de nefuncționare de 1-2 luni. Adaptabilitatea dispozitivelor de economisire a energiei elicei trebuie combinată cu gradul de atenuare a puterii: atunci când atenuarea puterii motorului principal este ≤10%, un bec de cârmă sau PBCF, ambele tipuri de dispozitive de economisire a energiei elicei, poate compensa aceasta (de exemplu, pe o navă de coastă construită în 2008, motorul principal de marfă cu o atenuare de 9% a puterii marite cu 8% instalarea unui bec de cârmă); dacă atenuarea depășește 15%, este necesară o combinație de „conductă de economisire a energiei PBCF”, care sunt dispozitive de economisire a energiei elicei. Un petrolier construit în 2005 și-a restabilit eficiența propulsiei la 97% din valoarea proiectată inițială prin această combinație de dispozitive de economisire a energiei cu elice, reducând costul lunar al combustibilului cu 42.000 de yuani și recuperând costul dispozitivului în doar 3 luni.

II. Caracteristici tehnice: „Etichete de personalitate” a trei tipuri principale de dispozitive de economisire a energiei cu elice

În prezent, dispozitivele de economisire a energiei Propeller sunt clasificate în principal în trei tipuri în funcție de funcțiile lor: „tip de recuperare de trezire”, „tip de reducere a tragerii și îmbunătățire a eficienței” și „tip de reglare inteligentă". Diferențele lor caracteristice determină direct scenariile aplicabile și există, de asemenea, diferențe semnificative în cerințele de întreținere după instalarea acestor dispozitive de economisire a energiei elicei:

Tip de recuperare a trezirii: Adaptat eficient la navele electrice convenționale

Reprezentate de Propeller Boss Cap Fin (PBCF), Rudder Bulb și Twisted Rudder, aceste dispozitive de economisire a energiei elicei au miezul „corectării trezirii” printr-o structură fixă. Numărul de lame ale PBCF este de obicei 4-6, iar designul unghiului trebuie să se potrivească cu viteza elicei (cu cât viteza este mai mare, cu atât unghiul lamei este mai mare, în general 15°-30°). În timpul instalării, aceste dispozitive de economisire a energiei elicei trebuie să fie coaxiale cu boful elicei (abatere ≤1mm), în caz contrar, vor fi generați curenți turbionari inversi. Pragul de întreținere pentru astfel de dispozitive de economisire a energiei cu elice este scăzut: PBCF trebuie doar să curățeze atașamentele de suprafață lunar și să verifice etanșeitatea șuruburilor lamei anual, cu un cost mediu anual de întreținere de aproximativ 2.000 de yuani pe navă; becul cârmei nu are piese în mișcare, iar costul mediu anual de întreținere este de doar aproximativ 1.000 de yuani. După instalarea unui bec de cârmă, un tip de Dispozitiv de economisire a energiei elicei, pe o petrolieră de 50.000 de tone, diferența de presiune a apei în jurul palei cârmei a fost redusă cu 22%, randamentul propulsiei elicei a crescut cu 4,5% și nu au apărut defecțiuni pe parcursul a 5 ani de funcționare continuă.

Reducerea tragerii și îmbunătățirea eficienței Tip: „Soluții personalizate” pentru nave speciale

Inclusiv elice cu piele bionică, statoare pre-swirl, duze de economisire a energiei etc., aceste dispozitive de economisire a energiei cu elice trebuie să fie „personalizate pentru navă”. Pielea bionică este realizată din material compozit pe bază de poliuretan, iar suprafața este realizată în șanțuri de diamant de 0,1 mm lățime prin imprimare 3D. Întreținerea acestor dispozitive de economisire a energiei cu elice trebuie să evite zgârieturile obiectelor dure - dacă pielea are zgârieturi mai mari de 2 cm, efectul de reducere a rezistenței la rezistență va scădea cu 15%. Reparația necesită lipici special (aproximativ 500 de yuani per tub), iar fiecare cost de reparație este de aproximativ 3.000 de yuani. Unghiul lamei statorului de pre-turtire, un dispozitiv de economisire a energiei elicei, trebuie să fie remăsurat la fiecare 2 ani (deoarece deformarea ușoară a carcasei poate cauza deviația unghiului). Pe o navă portacontainere, din cauza nere-măsurării la timp, unghiul lamei acestui dispozitiv de economisire a energiei cu elice a deviat cu 2°, iar rata de economisire a energiei a scăzut de la 9,2% la 7,5% și a revenit la efectul inițial după ajustare. Astfel de dispozitive de economisire a energiei cu elice au un cost mai mare (modelele personalizate costă 500.000-2.000.000 de yuani) dar sunt potrivite pentru nave speciale mari - VLCC, nave portacontainere ultra-mari (peste 18.000 TEU) etc.

Tip de reglare inteligentă: „Optimizare dinamică” în era digitală

Cum ar fi PBCF cu lamă reglabilă inteligentă (iPBCF), sistemul de ghidare a fluxului adaptiv la condiție (CAS), etc., aceste dispozitive de economisire a energiei cu elice au miezul „răspuns la schimbările condițiilor de lucru în timp real”. iPBCF are un actuator micro hidraulic încorporat în rădăcina lamei, care poate regla unghiul lamei prin consola cockpitului (interval de reglare 0°-40°). Senzorul acestor dispozitive de economisire a energiei cu elice colectează date despre viteză, sarcină și densitatea apei de mare la fiecare 10 secunde - senzorul trebuie calibrat trimestrial (costul de calibrare este de aproximativ 5.000 de yuani pe timp). Dacă calibrarea este întârziată, eroarea de ajustare a unghiului poate depăși 3°, iar fluctuația ratei de economisire a energiei ajunge la 1,2%. Sistemul de ghidare a fluxului adaptiv, un dispozitiv de economisire a energiei elicei, trebuie să actualizeze algoritmul o dată pe an (costul de actualizare este de aproximativ 20.000 de yuani). Pe o navă de marfă oceanică, din cauza eșecului actualizării algoritmului acestui dispozitiv de economisire a energiei cu elice, fluctuația ratei de economisire a energiei a crescut de la ≤0,5% la 2,3% în condiții maritime complexe. Investiția inițială a unor astfel de dispozitive de economisire a energiei cu elice este de 1,5-2 ori mai mare decât a dispozitivelor fixe, dar durata lor de viață este de până la 15 ani (dispozitivele fixe sunt de aproximativ 10 ani), ceea ce le face potrivite pentru nave nou construite sau flote mari care funcționează o perioadă lungă de timp (>15 ani).

III. Tabel de comparație a trei tipuri principale de dispozitive de economisire a energiei cu elice (cu tabel de referință rapidă pentru adaptarea selecției)

Logica de bază a adaptării Tabel de referință rapidă:

Buget < 500.000 de yuani timp de nefuncționare < 1 săptămână → Wake Recovery Type Propeller Energy Saving Devices;

Viteză > 20 noduri tip navă > 100.000 tone → Dispozitive de economisire a energiei cu elice;

Perioada de funcționare > 15 ani nevoie de adaptare dinamică la condițiile de lucru → Dispozitive de economisire a energiei tip elice cu reglare inteligentă;

Atenuare a puterii motorului principal > 15% → Prioritate pentru „Tip de recuperare de trezire Reducere a glisării și Tip de îmbunătățire a eficienței” combinație de dispozitive de economisire a energiei elicei.

IV. Ghid de selecție: 4 pași pentru a bloca „modelul potrivit” al dispozitivelor de economisire a energiei cu elice

Selectarea dispozitivelor de economisire a energiei pentru elice ar trebui să evite „urmărirea oarbă” și necesită patru pași de verificare bazate pe condițiile proprii ale navei, printre care colectarea parametrilor și verificarea testelor pot fi îmbunătățite în continuare:

Pasul 1: Clarificați „Parametrii de bază” ai navei (cu lista de colectare a parametrilor și sursele)

Datele de bază care trebuie sortate și sursele lor:

Tipul navei și scopul: Confirmați tipul navei prin certificatul navei (Certificat de naționalitate a navei); capacitatea calei de marfă, înălțimea de stivuire a containerelor pe punte etc. trebuie să se refere la desenele de proiectare ale navei (poate fi solicitate de la șantierul naval sau societatea de clasificare);

Puterea și parametrii de propulsie: Modelul motorului principal, puterea nominală etc. sunt indicați pe plăcuța de identificare a motorului principal sau în Certificatul centralei electrice a navei; parametrii elicei (diametrul, numărul de pale, materialul) trebuie măsurați sau se referă la raportul fabricii de elice (dacă se pierd, poate fi obținut prin testarea societății de clasificare);

Condiții de navigație: kilometrajul anual de navigație și viteza obișnuită pot fi exportate din sistemul de management al navei (cum ar fi ECDIS) pentru ultimul an; salinitatea apei de mare a rutelor principale trebuie să interogheze datele hidrologice ale porturilor (cum ar fi 3,2%-3,5% în coasta Chinei, 3,0%-3,1% în unele porturi din Asia de Sud-Est).

Exemplu de funcție a parametrilor: Dacă turația elicei este > 150 rpm (elice de mare viteză), intensitatea rotației de trezire este mare, așa că alegeți un PBCF, un fel de Dispozitiv de economisire a energiei elicei, cu unghi reglabil al lamei (unghiul fix este predispus la rezonanță din cauza vitezei mari); dacă traseul este preponderent fluvial interior (adâncimea apei < 10 m), trebuie excluse dispozitivele de economisire a energiei elicei cu diametrul > 2m (pentru a evita împământarea) și trebuie să se acorde prioritate becurilor cârmei (de obicei cu diametrul < 1,5 m), care sunt dispozitive de economisire a energiei elicei.

Pasul 2: potriviți „Cerințe de eficiență energetică” cu „Buget” (cu tabelul de calcul cost-beneficiu)

Împărțiți în trei scenarii în funcție de nevoile prioritare, iar calculul trebuie să includă „costurile ascunse” (cum ar fi pierderile de timp de nefuncționare) legate de dispozitivele de economisire a energiei elicei:

Tip de conformitate în caz de urgență: Necesitatea de a îndeplini cerințele IMO Energy Efficiency Existing Ship Index (EEXI) în termen de 3 luni, alegeți tipuri de dispozitive de economisire a energiei pentru elice gata de utilizare: bec cârmă (perioada de instalare 3 zile, pierderi de timp de nefuncționare aproximativ 50.000 de yuani), PBCF simplu (preț 350.000 de yuani). După instalarea acestor dispozitive de economisire a energiei cu elice pe o navă de 10.000 de tone, economisirea anuală de combustibil este de 120 de tone (pe baza prețului petrolului 7.000 de yuani/tonă, economisirea anuală de 840.000 de yuani), iar costul este recuperat în 3 luni.

Tip echilibrat cost-performanță: planificat să funcționeze timp de 5-10 ani, alegeți „personalizare parțială fixă” Dispozitive de economisire a energiei elicei: cum ar fi combinația standard de piele bionică PBCF (preț 800.000 de yuani, perioadă de instalare 15 zile). Testul real al unei nave arată o rată de economisire a energiei de 8,5%, o economie anuală de combustibil de 300 de tone. După scăderea a 15 zile de pierdere în timpul nefuncționării (aproximativ 200.000 de yuani), perioada de recuperare a costurilor este de 1,2 ani.

Tip de beneficiu pe termen lung: Nave nou construite sau care funcționează timp de > 15 ani, alegeți tipul de reglementare inteligentă Elice Dispozitive de economisire a energiei: iPBCF (preț 1,5 milioane de yuani, perioadă de instalare 10 zile), care economisește cu 3% mai multă energie decât dispozitivele fixe. O navă de 200.000 de tone economisește cu 90 de tone mai mult combustibil anual, cu un beneficiu suplimentar pe 10 ani de 6,3 milioane de yuani. Perioada completă de recuperare a costurilor este cu 0,5 ani mai scurtă decât cea a dispozitivelor fixe de economisire a energiei cu elice.

Pasul 3: Verificați „Certificațiile și datele reale ale navei” ale dispozitivelor de economisire a energiei elicei (cu lista cu indicatori cheie)

Certificari necesare pentru a verifica dispozitivele de economisire a energiei elicei:

Certificarea societății de clasificare: CCS (China), LR (Marea Britanie), DNV (Norvegia) și alte certificări mainstream (trebuie să furnizeze un număr de certificat, care poate fi verificat pe site-ul oficial), evitați „certificările regionale” (cum ar fi obținerea certificării doar dintr-o țară mică, care poate să nu fie recunoscută pentru rutele internaționale);

Certificare de conformitate IMO: trebuie să respectați „Standardul de evaluare a eficienței energetice a dispozitivului de economisire a energiei” din rezoluția MEPC.334(76) și să furnizați un raport de testare a eficienței energetice terță parte (cum ar fi un raport de testare real-navă emis de o agenție de testare terță parte).

Puncte cheie pentru datele reale ale dispozitivelor de economisire a energiei cu elice:

Cazuri de tipuri de nave similare: De exemplu, la achiziționarea de dispozitive de economisire a energiei cu elice pentru un vrachier de 120.000 de tone, trebuie furnizate cel puțin 3 seturi de date măsurate ale vrachierului de același tonaj (nu „tonaj similar”), concentrându-se pe „valoarea de fluctuație a ratei de economisire a energiei” (cum ar fi o rată de economisire a energiei de 6,3%, o rată de care este mai stabil decât produsele cu ±1%);

Date de fiabilitate pe termen lung: rata de defecțiune a dispozitivului de economisire a energiei elicei după o funcționare mai mare de 1 an (cum ar fi un PBCF cu o rată de eșec < 0,5%, care este mai bună decât media industriei de 2%) și dacă există o clauză „înlocuire gratuită pentru daune non-umane”.

Pasul 4: Evaluați „Capacitatea serviciului furnizorului” pentru dispozitivele de economisire a energiei elicei (cu listă de servicii)

Serviciul cu proces complet pentru dispozitivele de economisire a energiei cu elice trebuie să acopere:

Pre-vânzare: Scanarea la fața locului a structurii pupei navei (necesită utilizarea unui scaner 3D cu precizie ≤0,1 mm), furnizarea unui raport de simulare CFD (verificarea adaptabilității Dispozitivului de economisire a energiei elicei și a navei);

În vânzări: Supravegherea instalării (trimiterea inginerilor pentru ghidare la fața locului pentru a asigura acuratețea) și trimiterea simultană a unui raport de acceptare a instalării (inclusiv parametrii cheie, cum ar fi concentricitatea și unghiul dispozitivului de economisire a energiei elicei);

Post-vânzare: garanție gratuită de 1 an (inclusiv înlocuirea pieselor pentru dispozitivul de economisire a energiei elicei), monitorizarea regulată a stării de lucru (cum ar fi furnizarea trimestrială a unui raport de analiză a ratei de economisire a energiei), puncte de vânzare globale (navele oceanice trebuie să confirme că există stații de întreținere pe cel puțin 3 continente pentru dispozitivul de economisire a energiei elicei,≤ cu un timp de răspuns de 7 ore).

Fiți atenți la „prețul scăzut fără servicii” pentru dispozitivele de economisire a energiei cu elice: un armator a ales odată un dispozitiv de economisire a energiei elicei cu un preț cu 100.000 de yuani mai mic. Din cauza lipsei de ghidare de instalare din partea furnizorului, abaterea unghiului cauzată de autoinstalare a fost de 3°, iar rata de economisire a energiei a fost de numai 2% (mult mai mică decât cea promisă de 6%). Reprelucrarea a costat 200.000 de yuani, ceea ce a fost o pierdere.

V. Metode de testare de potrivire pentru dispozitivele de economisire a energiei elicei și sistemele de alimentare ale navelor

Înainte de instalarea dispozitivelor de economisire a energiei Propeller, verificarea adaptabilității acestora prin teste la scară mică poate reduce riscurile. Testele trebuie efectuate în etape, pe baza caracteristicilor de putere a navei și a parametrilor tehnici ai dispozitivului de economisire a energiei elicei. Pentru fiecare legătură, este necesar să se clarifice obiectivele testului, cerințele echipamentelor și criteriile de date. Procedurile și detaliile specifice sunt următoarele:

Pregătirea înainte de testare: date de bază și calibrarea echipamentului

Trei sarcini de bază trebuie îndeplinite înainte de testare pentru a evita abaterile de date din cauza pregătirii insuficiente pentru dispozitivele de economisire a energiei elicei:

Arhivarea parametrilor sistemului de alimentare: Colectați parametrii de bază, cum ar fi puterea nominală a motorului principal, viteza nominală și raportul numărul de pale/diametrul/pasul elicei (disponibil din Manualul centralei electrice a navei). Concentrați-vă pe înregistrarea cuplului real de ieșire al motorului principal la diferite turații (de exemplu, 8000 N·m la 120 rpm, 12000 Nm la 150 rpm), care servesc drept repere de referință pentru testarea dispozitivelor de economisire a energiei elicei.

Selectarea și calibrarea echipamentelor de testare pentru dispozitivele de economisire a energiei cu elice:

1. Pentru testarea modelului la scară, sunt necesare un rezervor de apă de înaltă precizie (lungime ≥50 m, adâncimea apei ≥3 m, interval reglabil de viteză a curgerii 0-25 noduri), un senzor de forță 3D (precizie ≤0,1 N) și un velocimetru laser (eroarea de măsurare a vitezei de trezire ≤0,05 m/s);

2. Pentru testul pe nava reală, sunt necesare un debitmetru de combustibil rezistent la explozie (precizie ≤0,5%) și un senzor de cuplu fără fir (frecvența de eșantionare ≥100 Hz). Înainte de testare, acestea trebuie să fie calibrate de o instituție terță (perioada de valabilitate a certificatului de calibrare trebuie să fie ≤1 an).

Planificarea condițiilor de lucru de testare pentru dispozitivele de economisire a energiei cu elice: Determinați în prealabil 3-5 condiții tipice de lucru (de exemplu, sarcină completă la 16 noduri, sarcină goală la 18 noduri, jumătate de sarcină la 14 noduri), acoperind mai mult de 80% din condițiile zilnice de navigație ale navei pentru a evita rezultatele testelor unilaterale din cauza unei singure condiții de funcționare a elicei.

Pasul 1: Test de model la scară (aprofundare detaliată) pentru dispozitivele de economisire a energiei elicei

Se realizează o machetă la scară 1:20 a pupei navei (inclusiv elicea, pala cârmei și secțiunea pupei a carenei). Materialul modelului trebuie să se potrivească cu nava reală (de exemplu, aliaj de cupru pentru elice, sticlă organică pentru carenă) pentru a asigura caracteristici hidrodinamice consistente la testarea dispozitivelor de economisire a energiei elicei. Testul este împărțit în trei etape:

Colectare de date de bază: în starea fără dispozitivul de economisire a energiei elicei, simulați viteze de la 0 la 20 de noduri (cu un gradient de 2 noduri pe pas), înregistrați forța motorului principal (prin intermediul senzorului de forță), rezistența carenei (prin dinamometrul rezervorului de apă) și viteza elicei la viteze diferite și trageți o relație de referință „viteză-împingere” ca comparație de referință. Dispozitiv de economisire a energiei cu elice.

Test comparativ al mai multor dispozitive de economisire a energiei cu elice: Instalați dispozitivul țintă (de exemplu, PBCF) și respectiv dispozitivul alternativ (de exemplu, becul cârmei), repetați testele de viteză de mai sus și concentrați-vă pe colectarea:

1. Distribuția câmpului de trezire: Utilizați un velocimetru laser pentru a scana viteza debitului de apă în intervalul de 1-3 ori diametrul din spatele elicei și înregistrați „rata de corecție” a PBCF, un dispozitiv de economisire a energiei elicei, pe trezi de rotație (de exemplu, după instalare, viteza de rotație a trezirii scade de la 1,2 m/s la 0,5 % cu o rată de corecție de 0,5 m/s;

2. Amplitudine de îmbunătățire a tracțiunii: comparați valorile de tracțiune cu și fără dispozitivul de economisire a energiei elicei la aceeași viteză. De exemplu, la 15 noduri, forța PBCF crește cu 6,2% și cea a becului cârmei cu 4,1%, clarificând diferența de eficiență a dispozitivului.

Corectarea și verificarea datelor: Datorită „efectului de scară” al modelului la scară (vâscozitatea apei a modelului la scară mică este diferită de cea a navei reale), datele trebuie corectate folosind numărul Froude (Fr). Convertiți rata de economisire a energiei din testul modelului în valoarea prezisă a navei reale printr-o formulă (eroarea după corecție poate fi redusă de la ±3% la ±1%), asigurând valoarea de referință pentru selectarea modelului Dispozitivelor de economisire a energiei elicei.

Pasul 2: operațiune de probă pe termen scurt pe navă reală (rafinarea procesului) pentru dispozitivele de economisire a energiei cu elice

Selectați 1-2 călătorii tipice (de preferință călătorii dus-întors pentru a reduce impactul diferențelor de stare a mării), instalați temporar o versiune simplificată a dispozitivului de economisire a energiei elicei (dispozitivul de testare trebuie să aibă aceeași structură ca versiunea finală produsă în serie, cu doar metoda de fixare simplificată la conexiunea cu șuruburi). Perioada de testare trebuie să acopere cel puțin 2 condiții complete de lucru (de exemplu, călătorie la ieșire cu sarcină completă, călătorie la intrare cu sarcină goală) pentru Dispozitivul de economisire a energiei elicei. Puncte specifice de operare:

Specificații pentru fixarea temporară a dispozitivului de economisire a energiei elicei:

1. Distanța cu elicea trebuie stabilită în conformitate cu cerințele versiunii de serie (de exemplu, distanța dintre PBCF și lamă este de 50-80 mm), iar uniformitatea spațiului este confirmată cu un calibre de palpație (abatere ≤2 mm);

2.Șuruburile de fixare trebuie să utilizeze piulițe de blocare (de exemplu, piulițe Spirax), iar cuplul de prestrângere este implementat conform cerințelor furnizorului (de exemplu, 200 N·m pentru șuruburi M16). După instalare, marcați-le pentru a evita slăbirea în timpul navigării dispozitivului de economisire a energiei elicei.

Monitorizarea sincronizată a consumului de combustibil și a parametrilor de putere pentru dispozitivele de economisire a energiei elicei:

1. Debitmetrul de combustibil trebuie instalat în conducta de admisie a uleiului motorului principal (≥1 m distanță de motorul principal pentru a evita impactul vibrațiilor), înregistrați datele despre consumul de combustibil la fiecare 10 minute și înregistrați simultan viteza, turația motorului principal, direcția și condițiile marii (date sunt valabile când viteza vântului ≤10 m/s) prin sistemul de economisire a energiei ECDIS al navei;

2. Monitorizați suplimentar puterea arborelui elicei: colectați în timp real cuplul și viteza arborelui printr-un senzor de cuplu wireless, calculați puterea arborelui (puterea arborelui = cuplu × viteză / 9550), evitând dependența exclusiv de datele despre consumul de combustibil (consumul de carburant poate fi afectat de starea motorului principal) atunci când testați dispozitivul de economisire a energiei elicei.

Excluderea și analiza datelor pentru dispozitivele de economisire a energiei cu elice:

1.Eliminați datele anormale: Când viteza vântului >12 m/s și înălțimea valurilor >1,5 m, impactul condițiilor mării asupra consumului de combustibil depășește 5%, iar datele corespunzătoare pentru Dispozitivul de economisire a energiei elicei trebuie excluse;

2.Calculul ratei de economisire a energiei: Calculați în funcție de "(consumul de combustibil înainte de instalare - consumul de combustibil după instalare) / consumul de combustibil înainte de instalare × 100%". De exemplu, consumul de combustibil al unui petrolier înainte de instalarea dispozitivului de economisire a energiei elicei într-o călătorie cu sarcină completă la ieșire este de 25 tone/zi, iar după instalare este de 23,7 tone/zi, cu o rată de economisire a energiei de 5,2%, ceea ce este practic în concordanță cu 5,1% corectat din modelul la scară, confirmând adaptabilitatea dispozitivului de economisire a energiei.

Pasul 3: Testarea legăturii sistemului de alimentare (pentru dispozitive de economisire a energiei cu elice inteligente)

Reglementare inteligentă Dispozitivele de economisire a energiei elicei trebuie să testeze răspunsul legăturii cu motorul principal și sistemul de sarcină pentru a se asigura că dispozitivul se poate adapta dinamic atunci când condițiile de lucru se schimbă. Testul trebuie efectuat în ape calme (înălțimea valurilor ≤0,5 m) și în dimensiuni statice și dinamice pentru aceste dispozitive de economisire a energiei cu elice:

Test de legătură statică pentru dispozitive inteligente de economisire a energiei cu elice: simulați schimbările în condiții fixe de lucru pentru a verifica precizia de reglare a dispozitivului:

1. Test de treaptă de viteză: crește treptat turația motorului principal de la 100 rpm la 180 rpm (stai 5 minute la fiecare 20 rpm) și înregistrează întârzierea de reglare a unghiului dispozitivului (de exemplu, când viteza crește de la 120 rpm la 150 rpm, întârzierea pentru unghiul lamei iPBCF ar trebui să fie ≤ 8 20 ° la ≤ 20 rpm) secunde);

2. Test de simulare a încărcăturii: Reglați pescajul navei cu apă de balast (de la 10 m la sarcină completă la 6 m la sarcină goală) și înregistrați fluctuația ratei de economisire a energiei (de exemplu, 10,2% la sarcină completă, 10,0% la sarcină goală, cu o fluctuație ≤0,5% pentru economisirea energiei dispozitivului inteligent calificat).

Test de legătură dinamică pentru dispozitive inteligente de economisire a energiei cu elice: simulați comutarea complexă a condițiilor de lucru pentru a verifica stabilitatea dispozitivului:

1. Test de schimbare rapidă a sarcinii: finalizați balastarea „încărcare pe jumătate → sarcină completă” în decurs de 10 minute (cusenatul crește de la 7 m la 10 m), observați dacă dispozitivul de economisire a energiei elicei are „supra-reglare” (de exemplu, unghiul depășește cu mai mult de 3° instantaneu). Standardul calificat este că fluctuația ratei de economisire a energiei în timpul ajustării este ≤1%;

2. Testul de creștere bruscă a sarcinii motorului principal: creșteți brusc sarcina motorului principal de la 50% la 80% (viteza crește brusc de la 120 rpm la 140 rpm), înregistrați timpul de răspuns al dispozitivului (ar trebui să fie ≤ 3 secunde) și evitați cavitația elicei cauzată de răspunsul întârziat (cavitația poate duce la o scădere a eficienței propulsiei inteligente.

Optimizare post-test pentru dispozitive inteligente de economisire a energiei cu elice: Dacă testul nu îndeplinește standardul (de exemplu, întârzierea ajustării unghiului de 8 secunde), este necesară optimizarea comună cu furnizorul:

1. Optimizarea sistemului hidraulic: De exemplu, creșteți debitul pompei hidraulice (de la 10 L/min la 15 L/min) pentru a scurta timpul de acțiune al actuatorului Dispozitivului de economisire a energiei elicei;

2.Ajustarea parametrilor algoritmului: De exemplu, reduceți „coeficientul de netezire” al ajustării unghiului (de la 0,8 la 0,6) pentru a îmbunătăți sensibilitatea de răspuns a dispozitivului de economisire a energiei elicei. După optimizare, întârzierea unei anumite nave a fost scurtată la 3 secunde, îndeplinind cerințele de utilizare.

Ajustări de testare pentru scenarii speciale ale dispozitivelor de economisire a energiei elicei

Pentru tipuri speciale de nave sau sisteme de alimentare complexe, planul de testare pentru dispozitivele de economisire a energiei elicei trebuie ajustat în consecință:

1.Nave cu dublă elice: este necesar să se testeze sincron simetria dispozitivelor de economisire a energiei elicei pe babord și tribord (de exemplu, abaterea unghiului PBCF din stânga și din dreapta ar trebui să fie ≤1°) pentru a evita vibrațiile carenei din cauza stresului neuniform;

2. Nave hibride (generator cu arbore principal al motorului): este necesar să se testeze eficiența dispozitivului de economisire a energiei elicei atât în ​​modul „funcționare singur motor principal”, cât și în modul „funcționare combinată a generatorului motor principal” pentru a se asigura că rata de economisire a energiei rămâne stabilă (fluctuație ≤1,5%) atunci când generatorul funcționează (20% din puterea arborelui vânat);

3. Nave învechite (atenuarea puterii motorului principal > 10%): în timpul testării dispozitivului de economisire a energiei elicei, limita superioară a turației motorului principal trebuie redusă (de exemplu, de la turația nominală inițială de 160 rpm la 140 rpm) pentru a evita denaturarea datelor de testare din cauza funcționării supraîncărcate a motorului principal.

VI. Considerații de întreținere pentru dispozitivele de economisire a energiei elicei: 3 „Detaliile determină eficacitatea”

Înainte de instalare: Efectuați „Testarea de adaptabilitate a navei” pentru dispozitivele de economisire a energiei elicei (cu proces de testare)

Procesul este împărțit în trei etape pentru dispozitivele de economisire a energiei cu elice:

1.Scanarea structurii pupei: utilizați un scaner laser 3D portabil pentru a scana intervalul de 3 m în jurul elicei (inclusiv corpul, pala cârmei și elicea) pentru a obține un model de nor de puncte (precizie ≤0,5 mm). Concentrați-vă pe verificarea dacă boful elicei este uzat (dacă adâncimea de uzură > 2 mm, trebuie reparat mai întâi, altfel va afecta precizia instalării dispozitivului de economisire a energiei elicei);

2. Revizuirea simularii fluxului de apă: Trimiteți datele scanate furnizorului și solicitați-i să utilizeze software CFD pentru a simula „condițiile reale de navigare a navei” (mai degrabă decât condițiile standard) pentru Dispozitivul de economisire a energiei elicei. De exemplu, din cauza deformării ușoare a pupei (modificarea liniilor de proiectare originale) a unei nave, simularea a arătat că poziția de instalare a dispozitivului de economisire a energiei elicei trebuia mutată înapoi cu 100 mm, altfel rata de economisire a energiei ar scădea cu 3,2%;

3. Test de compatibilitate materială: Dacă elicea navei este realizată din aliaj de cupru, este necesar să se confirme compatibilitatea electrochimică dintre materialul dispozitivului de economisire a energiei elicei (cum ar fi oțelul inoxidabil) și aliajul de cupru (efectuați un test de contact de 72 de ore cu o cameră de testare cu pulverizare de sare și nu este permisă nicio reacție de coroziune) pentru a evita caderea energiei electrochimice a dispozitivului.

În timpul instalării: controlați strict „erorile de precizie” ale dispozitivelor de economisire a energiei elicei (cu tabel de control al preciziei)

Parametri și standarde cheie pentru dispozitivele de economisire a energiei cu elice:

Verificarea testului: După instalare, efectuați un „test dinamic” pentru dispozitivul de economisire a energiei elicei - navigați cu nava la viteza obișnuită (cum ar fi 16 noduri), măsurați viteza de trezire cu un profiler de curent Doppler acustic subacvatic (ADCP) și comparați-o cu datele înainte de instalare. Dacă raportul de reducere al vitezei de rotație de trezire este < 30% (cum ar fi viteza de trezire înainte de instalare este de 100 rpm și este încă ≥70 rpm după instalarea dispozitivului de economisire a energiei elicei), este necesar să se oprească pentru reglare.

Întreținere zilnică: concentrează-te pe „uzura și curățarea” dispozitivelor de economisire a energiei elicei (cu tabelul ciclului de întreținere și diferențele din zona mării)

Mențineți dispozitivele de economisire a energiei elicei lunar, trimestrial și anual și ajustați focalizarea în funcție de diferitele zone de mare:

Zonele maritime tropicale (cum ar fi Asia de Sud-Est): Organismele marine se atașează rapid (barnacul poate crește 5 mm într-o lună), așa că curățarea lunară a dispozitivelor de economisire a energiei elicei trebuie mărită de 1 dată; temperatura apei de mare este ridicată (30-35°C), astfel încât vopseaua anticoroziune pentru dispozitivele de economisire a energiei cu elice trebuie să fie de tip rezistent la temperaturi înalte (rezistență la temperatură ≥60°C), iar grosimea filmului uscat ar trebui să crească la 100μm în timpul acoperirii trimestriale.

Zonele maritime temperate (cum ar fi China de coastă): atașarea biologică este moderată, iar întreținerea dispozitivelor de economisire a energiei elicei se efectuează conform ciclului convențional; temperatura apei de mare este scăzută iarna (5-10°C), iar senzorii Dispozitivelor inteligente de economisire a energiei cu elice au nevoie de tratament anti-îngheț (aplicați unsoare anti-îngheț) pentru a evita defecțiunea la temperatură scăzută.

Zone maritime cu salinitate ridicată (cum ar fi Marea Roșie): salinitate > 4%, coroziunea metalelor este rapidă, astfel încât detectarea defectelor cu ultrasunete (pentru a detecta coroziunea internă a palelor) trebuie adăugată la întreținerea anuală a dispozitivelor de economisire a energiei elicei, iar pielea bionică a acestor dispozitive trebuie înlocuită la fiecare 2 ani (1 an mai scurt decât ciclul convențional).

Întreținere lunară pentru dispozitivele de economisire a energiei elicei:

Curățare: Clătiți suprafața dispozitivului de economisire a energiei elicei cu un pistol cu apă de înaltă presiune (presiune ≤20MPa). Pentru atașamentele dure, cum ar fi lipa, folosiți o lopată de plastic pentru a le îndepărta (nu folosiți o lopată metalică pentru a evita zgârierea suprafeței); dacă pielea bionică este instalată pe Dispozitivul de economisire a energiei elicei, verificați dacă există bule pe piele (dacă bulele sunt > 5 mm, trebuie înlocuite, altfel efectul de reducere a rezistenței va dispărea după intrarea apei);

Inspecție vizuală: Verificați dacă lamele dispozitivului de economisire a energiei elicei prezintă zgârieturi (dacă adâncimea este > 1 mm, trebuie sudate) și dacă șuruburile sunt slăbite (fără deplasare când sunt trase cu mâna).

Întreținere trimestrială pentru dispozitivele de economisire a energiei elicei:

Măsurarea decalajului: Folosiți un ecartament pentru a măsura distanța dintre dispozitivul de economisire a energiei elicei și elice (cum ar fi distanța dintre PBCF și palete trebuie menținută la 50-80 mm; dacă este prea mică, coliziunea este ușoară, iar dacă este prea mare, efectul de recuperare a trezirii este slab);

Inspecție anticoroziune: Aplicați vopsea anticorozivă pe partea metalică a dispozitivului de economisire a energiei elicei (o dată pe sfert, utilizați grund epoxidic galben-zinc, cu o grosime a peliculei uscate ≥80μm).

Întreținere anuală pentru dispozitivele de economisire a energiei elicei:

Re-testare de precizie: După andocare, re-testați unghiul și concentricitatea dispozitivului de economisire a energiei elicei cu un localizator laser și ajustați dacă abaterea depășește 1 mm;

Calibrarea dispozitivului inteligent: pentru reglarea inteligentă a dispozitivelor de economisire a energiei elicei, contactați furnizorul pentru a actualiza algoritmul (optimizați conform datelor anuale de navigație) și calibrați senzorii (cum ar fi eroarea senzorului de viteză trebuie să fie ≤0,1 rpm).

Întreținere în condiții speciale pentru dispozitivele de economisire a energiei elicei: După ce ați întâmpinat condiții severe de mare (cum ar fi taifunurile) în timpul navigației, utilizați imediat un robot subacvatic (ROV) pentru a verifica dacă dispozitivul de economisire a energiei elicei este deformat (concentrați-vă pe dacă palele sunt îndoite). O navă nu a verificat după un taifun, iar rata de economisire a energiei a scăzut cu 4% din cauza deformării ușoare a lamei dispozitivului de economisire a energiei elicei, ceea ce a dus la un consum de combustibil cu 50 de tone mai mult în 2 luni.

VII. Defecțiuni comune și soluții de urgență ale dispozitivelor de economisire a energiei elicei

VIII. Neînțelegeri obișnuite: evitați aceste „ineficiență de economisire a energiei” legate de dispozitivele de economisire a energiei cu elice

Neînțelegere 1: „Același dispozitiv de economisire a energiei cu elice poate fi instalat pe toate navele”

Adaptabilitatea diferitelor tipuri de nave la dispozitivele de economisire a energiei cu elice variază semnificativ: navele fluviale interioare ( pescaj < 5m) trebuie să aleagă dispozitive de economisire a energiei cu elice de dimensiuni mici (becuri de cârmă, PBCF simplu) pentru a evita împământarea din cauza dispozitivelor excesiv de mari; navele de coastă (viteze 12-16 noduri) sunt potrivite pentru tipurile de recuperare a traseului fix de dispozitive de economisire a energiei cu elice; navele oceanice (viteză > 18 noduri) au nevoie de tipuri de reducere a rezistenței și de îmbunătățire a eficienței sau tipuri inteligente de dispozitive de economisire a energiei cu elice. Este necesar să selectați în mod cuprinzător modelele de dispozitive de economisire a energiei elicei pe baza rutelor, tipurilor de nave și vitezei pentru a evita aplicarea oarbă.

Neînțelegere 2: „Nu trebuie să vă pese de condițiile de lucru după instalarea dispozitivelor de economisire a energiei elicei”

Dispozitivele de economisire a energiei cu elice fixe trebuie ajustate în funcție de „viteza de încărcare”: de exemplu, unghiul cârmei corespunzător unei viteze de încărcare completă de 16 noduri este de 0°, iar unghiul cârmei poate fi ajustat la 2°-3° pentru o viteză de sarcină goală de 18 noduri pentru a ghida fluxul de apă pentru a se potrivi mai bine cu elicei; Dispozitivele inteligente de economisire a energiei cu elice trebuie să curețe regulat senzorii (o dată la 2 săptămâni) pentru a evita abaterea datelor care afectează precizia ajustării. Ignorarea modificărilor condițiilor de lucru va duce la fluctuații ale ratei de economisire a energiei ale dispozitivelor de economisire a energiei cu elice care depășesc 2%.

Neînțelegere 3: „Concentrați-vă doar pe rata de economisire a energiei, nu pe durabilitatea dispozitivelor de economisire a energiei elicei”

Selectarea materialelor afectează direct durata de viață a dispozitivelor de economisire a energiei cu elice: acordați prioritate materialelor din oțel inoxidabil 316L (rezistență la pulverizare cu sare ≥10.000 de ore) sau materiale din bronz nichel-aluminiu; pentru pielea bionică a dispozitivelor de economisire a energiei cu elice, confirmați rezistența la intemperii (de la -30°C la 70°C fără crăpare) și solicitați furnizorului să ofere o garanție de 5 ani. Dispozitivele de economisire a energiei cu elice cu costuri reduse care utilizează oțel inoxidabil obișnuit (tip 304) sunt predispuse la coroziune, ceea ce duce la o rată de economisire a energiei zero în 1-2 ani, ceea ce crește costurile.

Neînțelegere 4: „Datele de testare sunt echivalente cu efectul real-navă al dispozitivelor de economisire a energiei elicei”

Testele de laborator ale dispozitivelor de economisire a energiei elicei sunt în condiții ideale de curgere a apei (fără interferență cu carena, viteză constantă), care sunt diferite de debitul de apă din pupa real al navei (deranjat de lamele cârmei și carena). Când achiziționați dispozitive de economisire a energiei elicei, solicitați furnizorului să furnizeze date reale ale navei de „același tip de navă, aceeași rută”. Dacă nu poate fi furnizat, poate fi efectuată mai întâi o operațiune de probă pe termen scurt de 1 lună (se poate stabili taxele în funcție de consumul real de combustibil) și se poate confirma efectul înainte de achiziționarea oficială a dispozitivului de economisire a energiei elicei.

„Efectul de economisire a energiei” al dispozitivelor de economisire a energiei Propeller nu se termină niciodată cu „alegerea produsului potrivit”, ci este rezultatul întregului proces de „alegere a instalării potrivite, folosind bine”. De la acuratețea milimetrică în colectarea parametrilor, până la controlul erorilor de unghi în timpul instalării și apoi până la controlul detaliat în întreținerea zilnică a dispozitivelor de economisire a energiei elicei, fiecare pas afectează în mod direct eficiența energetică finală. Pentru armatori, astfel de dispozitive de economisire a energiei Propeller nu sunt doar „instrumente de reducere a costurilor”, ci și „configurații de bază” pentru a face față transformării ecologice a industriei de transport maritim - doar selectând cu precizie modele de dispozitive de economisire a energiei elicei pe baza caracteristicilor navei și efectuând operațiuni și întreținere științifice, acest „dispozitiv mic” poate elibera continuu „o valoare mare”.