日用油柜容量探討

珠海海事局

日用油柜（service tank）系指僅裝有經(jīng)沉淀、分離后，即可使用的高質(zhì)燃油的燃油柜，燃油等級(jí)和質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)備制造商所要求的規(guī)格。一般分為重油（HFO）和輕油（MDO）日用油柜。1974年國(guó)際海上人命安全公約（SOLAS）對(duì)日用油柜的容量提出了要求，但未提供計(jì)算容量的方法。本文通過(guò)港口國(guó)監(jiān)督（PSC）發(fā)現(xiàn)的一起實(shí)例，探討如何計(jì)算日用油柜的容量，特別是等效布置情況下的容量，并對(duì)日用油柜容量的影響因素進(jìn)行探討。

案例陳述

2016年2月24日，2名珠海PSC檢查官對(duì)一艘化學(xué)品船進(jìn)行了檢查。船舶基本情況如下：船旗為中國(guó)香港，龍骨安放時(shí)間為2001年9月22日，6843總噸。PSC檢查官檢查船舶證書和文書時(shí)，隨口詢問(wèn)了輪機(jī)長(zhǎng)HFO日用油柜有幾個(gè)，在得到只有1個(gè)7立方米油柜答復(fù)后，又詢問(wèn)了輪機(jī)長(zhǎng)是否有其它油品的油柜？在得到有2個(gè)3.5立方米的MDO日用油柜答復(fù)后，經(jīng)估算和現(xiàn)場(chǎng)核查，并經(jīng)輪機(jī)長(zhǎng)確認(rèn)，PSC檢查官開出了“CAPACITY OF D.O.SERV.TK NOT ENOUGH”的缺陷并通知船級(jí)社。

日用油柜容量公約要求

日用油柜的容量配置要求最先是在SOLAS公約1996年12月修正案MSC.57（67）中提出來(lái)的，對(duì)應(yīng)的條款為S74/CII-1/R26.11:每艘新建船舶應(yīng)對(duì)推進(jìn)及主系統(tǒng)必需的每一種燃油配備兩個(gè)燃油柜或等效布置，其容量必須至少能供船舶推進(jìn)裝置在最大持續(xù)功率下，以及發(fā)電機(jī)裝置在海上正常負(fù)荷下工作8小時(shí)。本節(jié)規(guī)定只適用于1998年7月1日或以后建造的船舶。

從以上條款中可以看出，如果不考慮等效布置，一種燃油應(yīng)配置燃油柜2個(gè)，其容量應(yīng)滿足推進(jìn)裝置、發(fā)電機(jī)裝置在最大持續(xù)功率、海上正常負(fù)荷下工作8小時(shí)。這種情況數(shù)量配置較為簡(jiǎn)單。

如果考慮等效布置，也就是在海安會(huì)通函MSC.Circ.1197中，用舉例方法解釋的等效布置，即為主機(jī)、輔機(jī)和鍋爐等提供至少8小時(shí)的1個(gè)HFO日用油柜，同時(shí)為主機(jī)、輔機(jī)和鍋爐提供至少4小時(shí)的2個(gè)MDO日用油柜，或者為輔機(jī)和鍋爐提供至少8小時(shí)的2個(gè)MDO日用油柜。這種情況實(shí)際上減少了一個(gè)燃油柜，要復(fù)雜一些。

公約對(duì)日用油柜數(shù)量提出了明確的要求，對(duì)容量也提出了要求，但沒(méi)有提供具體的計(jì)算方法，容易引起PSC檢查官、驗(yàn)船師和船東等關(guān)聯(lián)方的歧義，本文將拋磚引玉，作進(jìn)一步的探討。

日用油柜容量計(jì)算

在檢查輪機(jī)長(zhǎng)提供的燃油系統(tǒng)布置圖和油類記錄簿（ORB）船上燃油加裝情況時(shí)，PSC檢查官發(fā)現(xiàn)該船舶船上加裝了兩種燃油（HFO和MDO），同時(shí)，主機(jī)使用HFO，而輔機(jī)使用MDO，即船上使用2種油品（HFO和MDO），按照公約要求，在不考慮等效布置情況下，應(yīng)配置4個(gè)日用油柜。目前，船上配備了1個(gè)HFO和2個(gè)MDO日用油柜，屬于等效布置。

結(jié)合航運(yùn)慣例，并引入王氏容積修正系數(shù)和功率系數(shù)，日用油柜容量計(jì)算公式可表述為：

Cm=MCR×bem×T/ρt/1000000

Ca=(F×Pe)×bea×T/ρt/1000000

C=W×(Cm+Ca)

其中：Cm為主機(jī)所需日用油柜容量（立方米，m3）

MCR為主機(jī)最大持續(xù)功率（千瓦，KW）

bem為主機(jī)有效燃油消耗率（克/千瓦/小時(shí)，g/KW/h）

Ca為發(fā)電機(jī)所需日用油柜容量（立方米，m3）

F為功率系數(shù)（無(wú)量綱）

W為王氏容積修正系數(shù)（無(wú)量綱）

Pe為發(fā)電機(jī)額定功率（千瓦，KW）

bea為發(fā)電機(jī)有效燃油消耗率（克/千瓦/小時(shí)，g/KW/h）

T為工作時(shí)間（小時(shí)，h）

ρt為燃油在t℃時(shí)的密度（克/立方厘米，g/cm3）

而ρt=ρ15-γ(t-15)

其中ρ15為燃油在15℃時(shí)的密度（g/cm3）

γ為燃油密度溫度修正系數(shù)（g/cm3/℃），不同密度燃油的溫度修正系數(shù)如下表所示：

在上述實(shí)例中，根據(jù)輪機(jī)長(zhǎng)提供的主機(jī)和發(fā)電機(jī)說(shuō)明書，得知主機(jī)有效燃油消耗率在主機(jī)MCR（3900KW）運(yùn)行時(shí)為177.0g/KW/h；發(fā)電機(jī)有效燃油消耗率為216g/KW/h，額定功率480KW。HFO密度和MDO密度以最近一次加裝的燃油為準(zhǔn)（HFO在15℃時(shí)密度為0.97g/cm3，MDO在15℃時(shí)密度為0.865g/cm3），船舶正常航行時(shí)使用廢氣鍋爐。

ρ15 γ ρ15 γ ρ15 γ 0.990-0.999 0.00061 0.900-0.909 0.00064 0.840-0.849 0.00067 0.920-0.989 0.00062 0.880-0.899 0.00065 0.830-0.839 0.00068 0.910-0.919 0.00063 0.850-0.879 0.00066 0.820-0.829 0.00069

如果不考慮王氏容積修正系數(shù)的情況下，PSC檢查官對(duì)日用油柜進(jìn)行了以下計(jì)算：

先計(jì)算主機(jī)8h的HFO耗油量：

Cm=3900×177.0×8/0.97/10 00000=5.693m3?？紤]到HFO一般加熱到119℃使用，其密度將修正為0.906g/cm3，以此密度計(jì)算出的HFO耗油量為6.095m3，小于7m3。

再計(jì)算主機(jī)4h的MDO耗油量：

Cm=3900×177.0×4/0.865/1000000=3.192m3。以機(jī)艙平均溫度40℃算，MDO的密度修正為0.849g/cm3，因此計(jì)算出的MDO日用油柜容量3.252m3。

根據(jù)發(fā)電機(jī)廠商提供的數(shù)據(jù)，發(fā)電機(jī)推薦在75%的額定功率下運(yùn)行。如海上正常負(fù)荷按75%額定功率算，發(fā)電機(jī)4h的耗油量：

Ca=75%×480×216×4/0.84 9/1000000=0.366m3。

主機(jī)和發(fā)電機(jī)4h耗油量:

Cm+Ca=3.252+0.366=3.618m3超過(guò)了3.5m3。

如果考慮王氏容積修正系數(shù)的情況下，且假設(shè)W取值1.15的情況下，PSC檢查官對(duì)日用油柜進(jìn)行了以下計(jì)算：

主機(jī)8h的HFO耗油量：

Cm=6.095×1.15=7.01m3，已經(jīng)略大于7m3的臨界值。

主機(jī)和發(fā)電機(jī)4h耗油量:

Cm+Ca=3.618×1.15=4.16m3已經(jīng)大大地超過(guò)了3.5m3設(shè)計(jì)值。

缺陷確認(rèn)及處理

檢查后第二天上午，船級(jí)社就對(duì)PSC作出了回應(yīng)。

船級(jí)社對(duì)PSC檢查官計(jì)算的主機(jī)HFO和MDO耗油量無(wú)異議，但針對(duì)PSC檢查官計(jì)算MDO日用油柜提及的發(fā)電機(jī)海上正常負(fù)荷提出了不同觀點(diǎn)。船級(jí)社提供了一組發(fā)電機(jī)海上正常負(fù)荷所涉及的電氣設(shè)備的功率，經(jīng)推算大約為發(fā)電機(jī)額定功率的48%，由此可計(jì)算出發(fā)電機(jī)4h的耗油量為0.234m3。再加上主機(jī)4h的耗油量，總量為3.486m3，小于3.5m3，符合公約要求，因此PSC檢查官開出的缺陷不成立。

PSC檢查官為了確定發(fā)電機(jī)海上正常負(fù)荷，抽取了該輪2015年8月輪機(jī)日志記錄的發(fā)電機(jī)實(shí)際負(fù)荷，8月平均負(fù)荷約為240KW，與船級(jí)社提供的負(fù)荷有一些出入，其實(shí)際負(fù)荷為額定功率的50%（而非船級(jí)社所引用的48%），計(jì)算出的日用油柜容量為3.5m3。上述情況是在沒(méi)有考慮王氏容積修正系數(shù)，沒(méi)有考慮發(fā)電機(jī)可能會(huì)出現(xiàn)的實(shí)際較大負(fù)荷情形得出的結(jié)果。

從上述計(jì)算中可以看出，PSC與船級(jí)社計(jì)算出的MDO日用油柜容量的不同關(guān)鍵點(diǎn)在于發(fā)電機(jī)海上正常負(fù)荷的不同。PSC采用了發(fā)電機(jī)廠商提供的75%額定功率去計(jì)算，而船級(jí)社采用了48%額定功率去計(jì)算。發(fā)電機(jī)海上正常負(fù)荷究竟包含哪些負(fù)荷，SOLAS公約沒(méi)有明確，國(guó)際海事組織（IMO）相關(guān)決議、通函也沒(méi)有進(jìn)一步解釋。船級(jí)社計(jì)算日用油柜容量方式中采用的48%額定功率是維持船舶正常航行最低的功率要求，與發(fā)電機(jī)廠商推薦的75%額定功率相差較大。

除了主機(jī)最大持續(xù)功率，那么發(fā)電機(jī)海上正常負(fù)荷、燃油密度及溫度肯定有影響外，還有哪些因素會(huì)影響日用油柜的設(shè)計(jì)容量呢？

王氏容積修正系數(shù)影響因素

為什么會(huì)引入王氏容積修正系數(shù)？一箱滿滿的日用柜油，理論上講可以用到最后一滴，但在實(shí)際工作中，這是百分之百不可能發(fā)生的，主要有以下影響因素：

首先，日用油柜一般會(huì)安裝溢流管以代替高位報(bào)警裝置，一方面實(shí)現(xiàn)分油機(jī)的循環(huán)分油，另一方面防止分油機(jī)將日用油柜分滿后，油從透氣管冒出，污染海洋環(huán)境。上述實(shí)例中，船級(jí)社計(jì)算出的日用油柜容量是否充分考慮了溢流管所帶來(lái)的容量減少？這說(shuō)明日用油柜部分上方空間是裝不滿的。

其次，日用油柜出口管路一般距離柜底不小于80mm（參照《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范》）。主要目的是防止日用油柜底部的水及其他雜質(zhì)進(jìn)入燃油管路。在船舶正常航行途中，低于出口管路的一部分燃油將無(wú)法使用。上述實(shí)例中，船級(jí)社計(jì)算出的日用油柜容量是否充分考慮了出口管路所帶來(lái)的容量減少？這說(shuō)明日用油柜部分下方空間是用不到的。

再者，日用油柜在設(shè)計(jì)中是否考慮了冗余設(shè)計(jì)？根據(jù)《鋼質(zhì)海船建造規(guī)范》，周期性無(wú)人值班機(jī)器處所的日用油柜容量一般要超出10%。如果上述船舶屬周期性無(wú)人值班機(jī)艙，日用油柜需按照110%容量計(jì)算，以船級(jí)社計(jì)算出來(lái)的MDO耗油量（3.486m3）為基準(zhǔn)，上述船舶所需MDO日用油柜容量為3.835m3，也大于船舶實(shí)際布置容量。

綜上所述，在考慮日用油柜溢流管或者高位報(bào)警裝置，以及出口管路帶來(lái)的容量損失，王氏容積修正系數(shù)在不考慮冗余設(shè)計(jì)的情況下可用以下公式計(jì)算得出：

W=【C+（S×Ho+S×HP）】/C=【H+（Ho+HP）】/H

其中C為計(jì)算得出的主機(jī)和發(fā)電機(jī)所需日用油柜容量

S為日用油柜底部面積（平方米，m2）

Ho為燃油出口管路距柜底高度（米，m）

HP為溢流管或高位報(bào)警離柜頂高度（米，m）

H為油柜總高度（米，m）

以上高度均可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量獲得。

因此，考慮上述三個(gè)因素的綜合影響，王氏容積修正系數(shù)可取值為1.15。

令人充滿期待的是，當(dāng)王氏容積修正系數(shù)、功率系數(shù)有定論之時(shí)，定是PSC檢查官、船級(jí)社和船東等關(guān)聯(lián)方握手言歡之日。