淺析海洋石油支持船舶如何合理利用風(fēng)流作業(yè)降低設(shè)備的使用率或使用負荷

吳其利

摘 ?要：現(xiàn)代海洋石油支持船舶動力系統(tǒng)的設(shè)計，考慮到針對復(fù)雜環(huán)境和可能出現(xiàn)的設(shè)備故障等情況，動力冗余量大，通過對各種風(fēng)流海況的分析，優(yōu)化靠泊海上裝置的方法，合理使用現(xiàn)有設(shè)備，可以實現(xiàn)降低設(shè)備使用頻率和使用負荷，提高能源使用效率，降低運營成本。

關(guān)鍵詞：動力;冗余;風(fēng)流合壓;側(cè)推;優(yōu)化;降本;減排

0 背 景

近年來，隨著石油價格的走低，海洋石油工程市場持續(xù)低迷，海洋石油支持船舶也受到很大影響，租賃價格均處于盈虧平衡點上，降本增效、提質(zhì)增效是我們自身發(fā)展的迫切需要。船舶修理費用一直以來是船公司主要運營成本支出之一，如何合理利用風(fēng)流作業(yè)降低設(shè)備的使用率或使用負荷減少設(shè)備的故障率和檢維修費用是我們面對的重要課題。

隨著海洋石油事業(yè)發(fā)展的需要和科技的不斷進步，海洋石油支持船舶越來越先進，越來越安全可靠，主要設(shè)備都是雙套甚至多套，主要是為了保障在惡劣天氣情況下能提供服務(wù)，設(shè)備的功率足夠能滿足作業(yè)需求;海上裝置艏向設(shè)定一般都已考慮了正常風(fēng)流向?qū)χС执暗挠绊懀奖愦翱坎醋鳂I(yè)。凡事有利必有弊，裝備先進了，功率變大了，且都帶有動力定位系統(tǒng)（DP2），船舶動力系統(tǒng)保障性能高，冗余量大，部分船長靠泊海上裝置時判斷風(fēng)流、合理利用風(fēng)流的能力變差了，或者說沒有以前老船長那么重視了，對設(shè)備的依賴性更強了，導(dǎo)致了設(shè)備使用率增加和設(shè)備的使用負荷增加?？坎春Ｉ涎b置的方法有很多種，如何根據(jù)當(dāng)時的海況和海流條件，在保證安全的前提下，如何合理利用海況、海流條件和船舶慣性動用更少的設(shè)備、更小的負荷、更小的能源消耗，更短的時間（DP要求的測試時間除外）完成作業(yè)應(yīng)為最佳。

目前的情況是，有些船舶只要接到作業(yè)任務(wù)，無論海況如何，所有動力設(shè)備都開起來，根本不考慮在天氣良好的情況下，可以減少一些設(shè)備的使用?？坎磿r，也不注重對風(fēng)流海況的分析和最佳靠泊方法，反正裝備性能好，動力十足，怎么靠都能靠上，因此經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)備高負荷下運行時間較長，設(shè)備故障率增加的情況。

相反，如果船長正確判斷好風(fēng)流對船舶操縱的影響，合理減少設(shè)備的使用和使用時的負荷，加以正確地維護保養(yǎng)，能有效延長設(shè)備的使用壽命和檢驗周期，從而減少設(shè)備的維修費用和檢驗費用，降低運營成本，也能提高能源使用效率，減少對大氣的污染排放，一樣能安全高效完成作業(yè)任務(wù)。

1 改變現(xiàn)狀的具體措施分析

1.1 艉靠或斜艉靠，艉部頂流，不用艏推

相對要靠泊的海上裝置基本面為推開流，如圖1、圖2所示。流的影響大于風(fēng)對船舶的影響時，船長只要控制好船艉相對于平臺的位置，就能控制整體船位。船艏向的變化對船位的影響不大，且會形成相對順流狀態(tài)，有無艏推對船位的操縱影響不大，能夠滿足正常裝卸貨物的要求，尤其是供油、水、灰的需求。如遇天氣突然變化，艏推也應(yīng)該能夠在1 min之內(nèi)開啟，保障作業(yè)安全，因此在此情況下，可以不開艏推，有關(guān)門舵可以逼車的船舶甚至可以艉推也不開，只用2部車來操作。船長心里沒底，可以開1臺備用，只要運用良好的船藝，作用應(yīng)該不大。

1.2 艉靠或斜艉靠，有關(guān)門舵，艏部頂流，不用艉推

艉靠或斜艉靠，有關(guān)門舵，艏部頂流或艏部頂風(fēng)，如圖3、圖4所示，風(fēng)力在6級以下，流速在2 kn以下，艉推可以不用。這種情況下，對于船舶操縱的影響主要來自于艏部，船長只要控制好艏向和艏部相對于平臺的位置，就能控制整體船位，艏向控制在與風(fēng)流合力向在10°之內(nèi)，車與側(cè)推使用的符合較小，艉部的變化對船位的影響不大，自然會形成相對順流或順風(fēng)狀態(tài)，且有關(guān)門舵，偏差較大時可采用逼車的方式恢復(fù)艉部位置，因此有無艉推對船位的操縱影響不大，能夠滿足正常裝卸作業(yè)的要求，如遇天氣突然變化等特殊情況，艉推也應(yīng)該能夠在1 min之內(nèi)開啟，保障作業(yè)安全。

2 海況良好，流向偏開流或流速較小，設(shè)備減少使用

現(xiàn)行設(shè)計的海洋石油支持船舶，尤其是帶有動力定位系統(tǒng)的船舶，動力系統(tǒng)有一定的富余量。雙車、舵和多側(cè)推有效配合使用，能夠在7級風(fēng)和1.5級流速或風(fēng)流向與艏向近垂直情況下，保證安全操縱船舶提供作業(yè)服務(wù)的需求。因此在海況良好，流向偏開流或流速較小的情況下，如圖5所示，使用單艏推、單艉推或不用艉推是完全能夠保證安全靠泊作業(yè)的需要，如遇特殊情況啟動備用設(shè)備，也能夠在1 min內(nèi)完成。因此，起初靠泊沒有必要因緊張和擔(dān)心，把所有動力設(shè)備都開起來，增加設(shè)備的使用時間和磨損，以及油料的消耗，應(yīng)做好靠泊前的風(fēng)險識別與評估，充分利用現(xiàn)有資源條件和良好的船藝大膽操作。

3 減少船身與風(fēng)流合壓的角度，降低設(shè)備運行負荷

船舶在漂浮狀態(tài)的運動主要是風(fēng)流受合壓力的影響（水上部分受風(fēng)的影響，水下部分受流和浪的影響），其運動速度快慢與船舶垂直受力面大小相關(guān)，而受力面積大小與艏向和合壓力向的夾角大小有關(guān)，要使船舶處于對地靜止?fàn)顟B(tài)，就是用車、舵和側(cè)推合理配合克服風(fēng)流合壓對船舶的影響，其使用負荷的大小與艏向相關(guān)，因此，在靠泊海上裝置作業(yè)過程中，只要不影響甲板作業(yè)安全，應(yīng)盡可能減少船身與風(fēng)流合壓的角度，如圖6所示，從而有效降低設(shè)備的使用負荷，減少設(shè)備的維護保養(yǎng)成本和燃油的消耗。另外，在靠離海上裝置時，若能合理利用風(fēng)流合壓的作用，還能提高靠離速度，減少設(shè)備使用負荷，節(jié)約時間，真正能夠?qū)崿F(xiàn)“多快好省”。

4 良好海況，使用單套動力設(shè)備實現(xiàn)動力定位系統(tǒng)（DP）定位

現(xiàn)代石油支持船舶DP2和DP3在設(shè)計時獨有冗余量的要求，冗余量可以簡單理解為單點故障發(fā)生后，元器件和系統(tǒng)的恢復(fù)其原有功能的能力，冗余可以用安裝多重有同樣功能的元器件和系統(tǒng)實現(xiàn)。

以圖7和圖8所示中的DP2常規(guī)動力推進動力和側(cè)推配置來說明：

（1）1號艏側(cè)推和2號艏側(cè)推都能為艏部提供橫向動力，是相互冗余的;

（2）1號艉側(cè)推和2號艉側(cè)推都能為艉部提供橫向動力，是相互冗余的;

（3）左主機推進器和右主機推進器都能為船舶縱向提供推力，是相互冗余的;

（4）1號與2號主機及其齒輪箱軸系和3號與4號主機及其齒輪箱軸系是相互冗余的;

（5）1號軸發(fā)為1號艏側(cè)推和1號艉側(cè)推提供驅(qū)動力，2號軸發(fā)為2號艏側(cè)推和2號艉側(cè)推提供驅(qū)動力，是相互冗余的。

這種設(shè)計是考慮到可靠泊條件下的各種復(fù)雜海況和單點故障提供足夠的安全保障，都有雙倍冗余量，在海況良好，風(fēng)流合壓與靠泊艏向夾角小于20°，風(fēng)流作用合力與船艏向的夾角情況下，可以考慮使用單套設(shè)備或局部單套設(shè)備利用DP進行靠泊海上設(shè)施作業(yè)，即使在特殊情況出現(xiàn)位置偏差過大，也可以在3 s內(nèi)啟動備用設(shè)備，完全能夠保障靠泊安全和作業(yè)安全。

5 海況允許，使用單車巡航守護

海洋石油支持船舶都為雙車雙舵船舶（見圖9），在服務(wù)期間經(jīng)常被要求提供巡航守護，要占總時間的25%左右，有時甚至有一半多時間需要巡航守護。目前，大部分船舶，在備車起錨或作業(yè)結(jié)束巡航守護，無論天氣如何，習(xí)慣于雙車雙多巡航守護，公司對這種情況也疏于監(jiān)管和要求。其實，在海況允許和作業(yè)要求許可的情況下，使用單車巡航，自動舵能夠保證航向，不會只能加船員負擔(dān)，如遇平臺作業(yè)需求，一邊駛向平臺，一邊把另一臺車備起來，也能滿足作業(yè)需求。這樣既有利于提高能源利用效力，節(jié)能減排，同時又有利于設(shè)備的節(jié)約使用，為甲方和公司節(jié)約成本。

6 結(jié) 語

以上所述是本人作為船長在海上多年作業(yè)實踐的經(jīng)驗交流，如果能為同行在降本增效、節(jié)能減排等方面提供幫助感覺非常榮幸，本文只是個人拙見，可能有很多不足之處，敬請?zhí)岢雠u指正。