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大型双燃料客船何时装上国产“心”?

2019-11-20 17:55:00
来源:中国船舶新闻网 编辑: 国际船舶网 我有话要说

日前,芬兰Meyer Turku船厂为歌诗达邮轮(Costa Cruises)建造的第一艘液化天然气(LNG)动力豪华邮轮“Costa Smeralda”号再次宣布延迟交付,由于并非首次延迟,这一消息迅速引发了业内的高度关注,多位业界人士猜测此次延迟交付原因在于推进系统复杂性及相关建造装配的高难度。

尽管我国还未涉足LNG动力豪华邮轮设计建造,但近年来,我国在LNG/柴油双燃料大型客船设计建造领域进行了诸多探索,国内配套厂在双燃料发动机研制方面取得了一定的成果,这些都为未来探索更加细分的大型双燃料客船市场积累了经验。然而,这一切还远远不够。业内人士提出,我国在大型双燃料客船设计建造及双燃料发动机研发方面与国外仍有差距,因此,相关企业应深入研究并掌握相关技术,打造完善的生产管理体系和服务体系,加大企业之间的沟通力度,推动国内建造技术、国产化配套率稳步提升,以不断减少道路阻力。

船厂 装配大考,挑战众多

2018年12月14日,广船国际有限公司为瑞典格特兰(GOTLAND)航运公司建造的全球首艘LNG/燃油双燃料高速豪华客滚船“VISBORG(威斯堡)”号交付。该型船于2014年11月签订建造合同,共2艘,单船价格超过10亿元,创造了广船国际自1954年建厂以来承接民用和海洋工程船舶单船造价的最高纪录;单船总长200米,型宽25.2米,设计吃水6.4米,服务航速超过28.5节,载客量1730人,设有2层车辆甲板,车道长2310米,续航力6500海里,自持力为24小时,配置瓦锡兰双燃料主机。当时的媒体报道称,“该艘豪华客滚船采用国际最先进的LNG/燃油双燃料主机驱动,是当今世界上航行速度最快、性能最优的节能环保型高端豪华客滚船”“该船的建造,将为我国摘取豪华邮轮这颗‘皇冠上的明珠’积累经验,其建造意义深远”。

当大型客船配上双燃料动力,提高的不止造价,还有多重技术难关带来的壁垒。尽管此前已有客滚船的建造经验,但承接双燃料客滚船对于广船国际来说还是首次。由于没有任何先例可循,加上国外在建造技术上进行严密封锁,该公司面临了较大的困难。

LNG系统包括注入、透气、加热、供气、通风、氮气系统、可燃气体监测、LNG系统控制、监测、报警等。由于LNG要储存在零下160摄氏度的环境中,所以其系统装船工作对于船厂而言是最大的考验。为此,该公司成立多个攻关小组开展研究,针对系统设计和布置、安装、调试、加注相关工艺和作业指导书、安全操作管理等方面进行攻关。

2018年10月国庆黄金周期间,广船国际GOTLAND客滚船项目组全体成员都在加班,为的是在加注试验前将其预冷,使整套LNG系统降温至零下100摄氏度以下。在多个项目报验、消防应急演练等工作结束后,经过近14个小时的紧张工作,广船国际完成了首次给在建船舶加注LNG的任务。

“将LNG和船用轻柴油(MGO)双燃料动力系统应用于客滚船,这在世界上还处于起步阶段,在国内更属首次。相关规范对这类双燃料高速客滚船推进系统的可操性、可靠性、稳定性、安全性等方面的要求也远高于双燃料推进的货船,但是,目前规范对大型客船使用双燃料推进的要求不是十分明确,还处在研究完善阶段。广船国际也只能摸着石头过河,一边做一边学,走了不少弯路,吃了很多苦头。”一位广船国际技术人士总结说。

除了已交付的“VISBORG”号,该系列船的2号船仍停靠在广船国际码头,尚未交付。据一位接近船厂的内部人士介绍,2号船已经面临延期交付风险,双燃料主机轴系出了问题。“双燃料主机是个新东西,主机轴在高速运转下会出现高温现象,船东不能接受,大家一直在谈。”

因为遇到了这个情况,该人士愈发感叹国产配套设备的重要性。“由于是新型动力,可供选择的不多,难免有点‘卡脖子’。”该内部人士说,“船舶是一个很大的东西,设备供应商很多,但关键设备的研发专利仍在国外公司,话语权和标准都掌握在他们手中,船东也多会选择他们;如果我们国家有这样的动力配套设备,可能就不会这么被动。”

配套厂 技术成熟,仍需完善

不同于部分大型客船采用柴油机—电力装置(对桨式CRP Azipod吊舱),GOTLAND系列船采用的是典型的LNG/燃油双燃料主机配可调距螺旋桨推进系统。上述广船国际技术人士介绍,采用哪种推进方式,要权衡主机及柴油发电机的初次投资、维修费用、各种工况的负荷分配、操作性、快速性、安全性、燃油和滑油的消耗费用等方面综合比较,及结合船型的尺度、布置位置等。GOTLAND系列船综合各方面考虑采用常规推进系统,根据船东意愿选用双燃料发动机。

在双燃料发动机领域,国外能源技术公司几乎占据了整个市场,尤其是欧美国家公司进入该领域较早,掌握了主要的话语权。2011年,德国MAN公司推出了ME-GI系列高压型双燃料发动机;2012年,美国卡特彼勒公司推出了M46DF双燃料发动机;2013年11月,瓦锡兰推出了DF系列低压型双燃料发动机。不仅如此,韩国、日本也在该领域发力,陆续借助各类海事展会等平台发布其成果。

从国内来看,我国在双燃料主机研制方面起步较晚,相较于国外技术成熟的国家,我国在双燃料发动机方面仍有不小差距。2015年6月,玉柴船舶动力股份有限公司与瓦锡兰合作生产的5RT-flex50DF双燃料低速机成功交付,这是世界首台低压双燃料低速机,也是我国第一台船用双燃料低速机,其被装配在1艘14000立方米LNG运输船上。

由于受到研制成本高、技术限制等因素影响,我国在双燃料发动机领域起初均以制造身份为主,随着不断尝试开发,我国也逐渐从合作开发走向了自主研发的发展道路。目前,国内生产双燃料发动机的厂家主要有淄柴动力有限公司、安庆中船柴油机有限公司、中船动力有限公司、玉柴等企业。

中船动力研究院有限公司研发人士夏倩介绍说,从国外来看,WinGD和MAN公司都有丰富的低速双燃料发动机装船应用经验,瓦锡兰、卡特彼勒、韩国现代重工等公司在中速双燃料发动机领域都有成熟产品应用于陆用电站和大型船舶。就我国而言,目前,我国自主研发的中速双燃料发动机已达到国外双燃料发动机性能水平,但是还处于市场推广过程中,需要经过实船进行进一步验证。无论从国外还是国内,就双燃料发动机本身来说,技术已相对成熟。

尽管如此,但双燃料发动机安装在大型客船的案例并不多,因此,有业内人士也提出,无论是船厂还是船机配套商都应该更关注系统的安全和控制问题,不断完善系统设备,减小其故障率。“大型客船承载的游客和工作人员较多,一旦发生发动机气体泄漏事件,后果将不堪设想。因此,在该船型上安装以LNG为燃料的主机,需要强化系统的控制性能、提高技术水平”。一位船厂的业内人士补充说。

未来 合则共赢,分则俱损

尽管除“Costa Smeralda”号外,国外LNG动力豪华邮轮如“AIDAprima”号、“AIDAnova”号也出现过延迟交付的现象,但目前相关公开信息较少,无法得知这些船舶推进系统的具体配置情况和实际造成延迟交付的具体原因。“国内外相应的设计、建造、调试资料和经验等都是没有公开的。”一位在船厂从事船舶生产的技术人员介绍说,“这是国外对高新技术船舶的技术保密,我们根本找不到这些船舶的总布置图、关键系统的设置和经验等。”

除了大型双燃料客船方面获取设计建造经验渠道较少,还有就是前文所述受制于人的双燃料发动机的应用困境,这些现实情况都指向一个问题,我国应如何发展大型双燃料客船及相关技术?

绿色环保是船舶行业发展的大趋势,相比于以往使用柴油为燃料的大型客船,使用LNG作为船舶推进的主燃料符合能源发展方向,也符合我们国家环保发展战略。2014年,中国船级社(CCS)发布国内首部以天然气燃料作动力的船舶技术规范——《天然气燃料动力船舶规范》,旨在满足国内LNG燃料动力船的建造和改装等发展需要。在随后的几年间,基于已经建造/改造或者在建的LNG燃料动力船的丰富实践经验, CCS又对该规范进行了多次修改。

上述船厂业内人士提出,随着双燃料的普及,新的规范也在不断生效,要加大与船级社的沟通力度,及早熟悉相应的规范要求,结合实船的建造经验,掌握并提高系统的设计、安装和调试水平,深入研究并掌握双燃料应用有关的关键技术和建造技术以及管理技术,建立较为完善的生产工艺流程、技术管理体系和高效的生产管理体系。此外,应加大船型总体设计、推进系统以及LNG燃气与加气系统布置、调试等相关关键技术的研究和技术储备,培养一批掌握核心技术、熟悉双燃料客船设计和建造的人才队伍。

而夏倩认为,随着国际和国内船舶排放要求的进一步加强,LNG燃料发动机市场将会进一步扩大,LNG双燃料发动机的实船应用也需要相关支持。首先,相关法规、规范需进一步完善;其次,相关配套设施,如加注船、加气站的建设需同步进行;再次,应推广LNG燃料发动机的标准船型;最后,船厂在双燃料发动机的安装和调试方面,需要进一步积累经验。

某国内配套厂相关人士称,我国已走近了大型双燃料客船领域的外沿,要深入该市场,还需各家企业协同深耕,毕竟单独一家船厂或配套厂的力量是有限的、面临的难度也很大,要形成“船舶项目在哪、配套厂商服务就在哪”的良好服务体系,共同推动我国自主研制、配套的大型双燃料客船的发展。“但是,时间是一个壁垒。要在传统的船舶工业建立起一个全球认可的品牌,中国制造任重道远。”上述业内人士如是说。

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