淺析海洋石油支持船舶如何合理利用風流作業降低設備的使用率或使用負荷

吳其利

摘 ?要：現代海洋石油支持船舶動力系統的設計，考慮到針對復雜環境和可能出現的設備故障等情況，動力冗余量大，通過對各種風流海況的分析，優化靠泊海上裝置的方法，合理使用現有設備，可以實現降低設備使用頻率和使用負荷，提高能源使用效率，降低運營成本。

關鍵詞：動力;冗余;風流合壓;側推;優化;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、提質增效是我們自身發展的迫切需要。船舶修理費用一直以來是船公司主要運營成本支出之一，如何合理利用風流作業降低設備的使用率或使用負荷減少設備的故障率和檢維修費用是我們面對的重要課題。

隨著海洋石油事業發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，設備的功率足夠能滿足作業需求;海上裝置艏向設定一般都已考慮了正常風流向對支持船舶的影響，方便船舶靠泊作業。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（DP2），船舶動力系統保障性能高，冗余量大，部分船長靠泊海上裝置時判斷風流、合理利用風流的能力變差了，或者說沒有以前老船長那么重視了，對設備的依賴性更強了，導致了設備使用率增加和設備的使用負荷增加?？坎春Ｉ涎b置的方法有很多種，如何根據當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）完成作業應為最佳。

目前的情況是，有些船舶只要接到作業任務，無論海況如何，所有動力設備都開起來，根本不考慮在天氣良好的情況下，可以減少一些設備的使用?？坎磿r，也不注重對風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，因此經常出現設備高負荷下運行時間較長，設備故障率增加的情況。

相反，如果船長正確判斷好風流對船舶操縱的影響，合理減少設備的使用和使用時的負荷，加以正確地維護保養，能有效延長設備的使用壽命和檢驗周期，從而減少設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任務。

1 改變現狀的具體措施分析

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，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，艏推也應該能夠在1 min之內開啟，保障作業安全，因此在此情況下，可以不開艏推，有關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，作用應該不大。

1.2 艉靠或斜艉靠，有關門舵，艏部頂流，不用艉推

艉靠或斜艉靠，有關門舵，艏部頂流或艏部頂風，如圖3、圖4所示，風力在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，艏向控制在與風流合力向在10°之內，車與側推使用的符合較小，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狀態，且有關門舵，偏差較大時可采用逼車的方式恢復艉部位置，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的要求，如遇天氣突然變化等特殊情況，艉推也應該能夠在1 min之內開啟，保障作業安全。

2 海況良好，流向偏開流或流速較小，設備減少使用

現行設計的海洋石油支持船舶，尤其是帶有動力定位系統的船舶，動力系統有一定的富余量。雙車、舵和多側推有效配合使用，能夠在7級風和1.5級流速或風流向與艏向近垂直情況下，保證安全操縱船舶提供作業服務的需求。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的需要，如遇特殊情況啟動備用設備，也能夠在1 min內完成。因此，起初靠泊沒有必要因緊張和擔心，把所有動力設備都開起來，增加設備的使用時間和磨損，以及油料的消耗，應做好靠泊前的風險識別與評估，充分利用現有資源條件和良好的船藝大膽操作。

3 減少船身與風流合壓的角度，降低設備運行負荷

船舶在漂浮狀態的運動主要是風流受合壓力的影響（水上部分受風的影響，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，而受力面積大小與艏向和合壓力向的夾角大小有關，要使船舶處于對地靜止狀態，就是用車、舵和側推合理配合克服風流合壓對船舶的影響，其使用負荷的大小與艏向相關，因此，在靠泊海上裝置作業過程中，只要不影響甲板作業安全，應盡可能減少船身與風流合壓的角度，如圖6所示，從而有效降低設備的使用負荷，減少設備的維護保養成本和燃油的消耗。另外，在靠離海上裝置時，若能合理利用風流合壓的作用，還能提高靠離速度，減少設備使用負荷，節約時間，真正能夠實現“多快好省”。

4 良好海況，使用單套動力設備實現動力定位系統（DP）定位

現代石油支持船舶DP2和DP3在設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生后，元器件和系統的恢復其原有功能的能力，冗余可以用安裝多重有同樣功能的元器件和系統實現。

以圖7和圖8所示中的DP2常規動力推進動力和側推配置來說明：

（1）1號艏側推和2號艏側推都能為艏部提供橫向動力，是相互冗余的;

（2）1號艉側推和2號艉側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號軸發為1號艏側推和1號艉側推提供驅動力，2號軸發為2號艏側推和2號艉側推提供驅動力，是相互冗余的。

這種設計是考慮到可靠泊條件下的各種復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，風流合壓與靠泊艏向夾角小于20°，風流作用合力與船艏向的夾角情況下，可以考慮使用單套設備或局部單套設備利用DP進行靠泊海上設施作業，即使在特殊情況出現位置偏差過大，也可以在3 s內啟動備用設備，完全能夠保障靠泊安全和作業安全。

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），在服務期間經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，在備車起錨或作業結束巡航守護，無論天氣如何，習慣于雙車雙多巡航守護，公司對這種情況也疏于監管和要求。其實，在海況允許和作業要求許可的情況下，使用單車巡航，自動舵能夠保證航向，不會只能加船員負擔，如遇平臺作業需求，一邊駛向平臺，一邊把另一臺車備起來，也能滿足作業需求。這樣既有利于提高能源利用效力，節能減排，同時又有利于設備的節約使用，為甲方和公司節約成本。

6 結 語

以上所述是本人作為船長在海上多年作業實踐的經驗交流，如果能為同行在降本增效、節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，敬請提出批評指正。