日用油柜容量探討

珠海海事局

日用油柜（service tank）系指僅裝有經沉淀、分離后，即可使用的高質燃油的燃油柜，燃油等級和質量應符合設備制造商所要求的規格。一般分為重油（HFO）和輕油（MDO）日用油柜。1974年國際海上人命安全公約（SOLAS）對日用油柜的容量提出了要求，但未提供計算容量的方法。本文通過港口國監督（PSC）發現的一起實例，探討如何計算日用油柜的容量，特別是等效布置情況下的容量，并對日用油柜容量的影響因素進行探討。

案例陳述

2016年2月24日，2名珠海PSC檢查官對一艘化學品船進行了檢查。船舶基本情況如下：船旗為中國香港，龍骨安放時間為2001年9月22日，6843總噸。PSC檢查官檢查船舶證書和文書時，隨口詢問了輪機長HFO日用油柜有幾個，在得到只有1個7立方米油柜答復后，又詢問了輪機長是否有其它油品的油柜？在得到有2個3.5立方米的MDO日用油柜答復后，經估算和現場核查，并經輪機長確認，PSC檢查官開出了“CAPACITY OF D.O.SERV.TK NOT ENOUGH”的缺陷并通知船級社。

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）中提出來的，對應的條款為S74/CII-1/R26.11:每艘新建船舶應對推進及主系統必需的每一種燃油配備兩個燃油柜或等效布置，其容量必須至少能供船舶推進裝置在最大持續功率下，以及發電機裝置在海上正常負荷下工作8小時。本節規定只適用于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，一種燃油應配置燃油柜2個，其容量應滿足推進裝置、發電機裝置在最大持續功率、海上正常負荷下工作8小時。這種情況數量配置較為簡單。

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

公約對日用油柜數量提出了明確的要求，對容量也提出了要求，但沒有提供具體的計算方法，容易引起PSC檢查官、驗船師和船東等關聯方的歧義，本文將拋磚引玉，作進一步的探討。

日用油柜容量計算

在檢查輪機長提供的燃油系統布置圖和油類記錄簿（ORB）船上燃油加裝情況時，PSC檢查官發現該船舶船上加裝了兩種燃油（HFO和MDO），同時，主機使用HFO，而輔機使用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，應配置4個日用油柜。目前，船上配備了1個HFO和2個MDO日用油柜，屬于等效布置。

結合航運慣例，并引入王氏容積修正系數和功率系數，日用油柜容量計算公式可表述為：

Cm=MCR×bem×T/ρt/1000000

Ca=(F×Pe)×bea×T/ρt/1000000

C=W×(Cm+Ca)

其中：Cm為主機所需日用油柜容量（立方米，m3）

MCR為主機最大持續功率（千瓦，KW）

bem為主機有效燃油消耗率（克/千瓦/小時，g/KW/h）

Ca為發電機所需日用油柜容量（立方米，m3）

F為功率系數（無量綱）

W為王氏容積修正系數（無量綱）

Pe為發電機額定功率（千瓦，KW）

bea為發電機有效燃油消耗率（克/千瓦/小時，g/KW/h）

T為工作時間（小時，h）

ρt為燃油在t℃時的密度（克/立方厘米，g/cm3）

而ρt=ρ15-γ(t-15)

其中ρ15為燃油在15℃時的密度（g/cm3）

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

在上述實例中，根據輪機長提供的主機和發電機說明書，得知主機有效燃油消耗率在主機MCR（3900KW）運行時為177.0g/KW/h；發電機有效燃油消耗率為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（HFO在15℃時密度為0.97g/cm3，MDO在15℃時密度為0.865g/cm3），船舶正常航行時使用廢氣鍋爐。

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的情況下，PSC檢查官對日用油柜進行了以下計算：

先計算主機8h的HFO耗油量：

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

再計算主機4h的MDO耗油量：

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

根據發電機廠商提供的數據，發電機推薦在75%的額定功率下運行。如海上正常負荷按75%額定功率算，發電機4h的耗油量：

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

主機和發電機4h耗油量:

Cm+Ca=3.252+0.366=3.618m3超過了3.5m3。

如果考慮王氏容積修正系數的情況下，且假設W取值1.15的情況下，PSC檢查官對日用油柜進行了以下計算：

主機8h的HFO耗油量：

Cm=6.095×1.15=7.01m3，已經略大于7m3的臨界值。

主機和發電機4h耗油量:

Cm+Ca=3.618×1.15=4.16m3已經大大地超過了3.5m3設計值。

缺陷確認及處理

檢查后第二天上午，船級社就對PSC作出了回應。

船級社對PSC檢查官計算的主機HFO和MDO耗油量無異議，但針對PSC檢查官計算MDO日用油柜提及的發電機海上正常負荷提出了不同觀點。船級社提供了一組發電機海上正常負荷所涉及的電氣設備的功率，經推算大約為發電機額定功率的48%，由此可計算出發電機4h的耗油量為0.234m3。再加上主機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檢查官為了確定發電機海上正常負荷，抽取了該輪2015年8月輪機日志記錄的發電機實際負荷，8月平均負荷約為240KW，與船級社提供的負荷有一些出入，其實際負荷為額定功率的50%（而非船級社所引用的48%），計算出的日用油柜容量為3.5m3。上述情況是在沒有考慮王氏容積修正系數，沒有考慮發電機可能會出現的實際較大負荷情形得出的結果。

從上述計算中可以看出，PSC與船級社計算出的MDO日用油柜容量的不同關鍵點在于發電機海上正常負荷的不同。PSC采用了發電機廠商提供的75%額定功率去計算，而船級社采用了48%額定功率去計算。發電機海上正常負荷究竟包含哪些負荷，SOLAS公約沒有明確，國際海事組織（IMO）相關決議、通函也沒有進一步解釋。船級社計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，與發電機廠商推薦的75%額定功率相差較大。

除了主機最大持續功率，那么發電機海上正常負荷、燃油密度及溫度肯定有影響外，還有哪些因素會影響日用油柜的設計容量呢？

王氏容積修正系數影響因素

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

首先，日用油柜一般會安裝溢流管以代替高位報警裝置，一方面實現分油機的循環分油，另一方面防止分油機將日用油柜分滿后，油從透氣管冒出，污染海洋環境。上述實例中，船級社計算出的日用油柜容量是否充分考慮了溢流管所帶來的容量減少？這說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《鋼質內河船舶建造規范》）。主要目的是防止日用油柜底部的水及其他雜質進入燃油管路。在船舶正常航行途中，低于出口管路的一部分燃油將無法使用。上述實例中，船級社計算出的日用油柜容量是否充分考慮了出口管路所帶來的容量減少？這說明日用油柜部分下方空間是用不到的。

再者，日用油柜在設計中是否考慮了冗余設計？根據《鋼質海船建造規范》，周期性無人值班機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人值班機艙，日用油柜需按照110%容量計算，以船級社計算出來的MDO耗油量（3.486m3）為基準，上述船舶所需MDO日用油柜容量為3.835m3，也大于船舶實際布置容量。

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

W=【C+（S×Ho+S×HP）】/C=【H+（Ho+HP）】/H

其中C為計算得出的主機和發電機所需日用油柜容量

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現場測量獲得。

因此，考慮上述三個因素的綜合影響，王氏容積修正系數可取值為1.15。

令人充滿期待的是，當王氏容積修正系數、功率系數有定論之時，定是PSC檢查官、船級社和船東等關聯方握手言歡之日。