關于拖輪節(jié)能降耗問題的思考

劉曉峰

國能黃驊港務有限責任公司 河北滄州 061113

我國經(jīng)濟的快速增加使得各項建設都取得了一定的成就，但同樣也付出了較為巨大的資源和環(huán)境代價。在這種情況下，經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和資源環(huán)境之間的矛盾更加尖銳，這也與我國經(jīng)濟結構不合理、增長方式粗放化有著最為直接的關聯(lián)。在我國實現(xiàn)經(jīng)濟結構調(diào)整的過程中，節(jié)能減排也是其需要遵循的一個主要原則，拖輪作為整個港口燃油消耗比例較大的一類設備，也需要進一步探討其節(jié)能降耗的措施，針對于我國節(jié)能減排目標的實現(xiàn)以及社會的可持續(xù)發(fā)展有著十分重要的價值。

1 港作拖輪的作業(yè)環(huán)境特征分析

與其他長距離航行的船舶相比，港作拖輪的作業(yè)范圍單純地局限在港區(qū)和錨地，作業(yè)距離相對較短，且作業(yè)環(huán)境較為復雜，與港口的靠離交互發(fā)生較為頻繁，航速航向帶有顯著的多變化特征[1]。全回轉拖輪主要是在港口內(nèi)部協(xié)助大型的船舶進行靠離，在部分情況下也可以進行護航的作業(yè)，其活動范圍與引航拖輪相比相對較小，而引航拖輪則需要做長期的錨地作業(yè)，其作業(yè)范圍相對較大。拖輪在運行的過程中必須嚴格遵循調(diào)度流程以及調(diào)度作業(yè)計劃，并在規(guī)定的時間內(nèi)使用合理的方式完成作業(yè)任務，以此來為整個港口的正常運行提供保障。但需要注意的一點是，港作拖輪并非處于連續(xù)工作狀態(tài)下，在每次作業(yè)完成之后都需要回碼頭等待下一次的命令，船員則可以利用這段時間對其進行維護保養(yǎng)工作。由此也不難看出港作拖輪的作業(yè)時間在一定程度上反映了港口進出貨輪的繁忙程度。

2 影響拖輪能耗的主要因素分析

拖輪作為整個港口體系中能源消耗相對較大的一類設備，影響其能源消耗的因素相對較多，但其中與其能源消耗關聯(lián)最大的因素如下：第一，拖輪調(diào)度計劃。拖輪調(diào)度在港口的生產(chǎn)過程中發(fā)揮著組織和協(xié)調(diào)的作用，拖輪出海作業(yè)的時間完全是由調(diào)度員通知確定的，調(diào)度員對于發(fā)出拖輪作業(yè)的調(diào)度指令需要依賴于引航和代理工作。就船舶的離港申請而言，在引航員尚未到達船只，甚至于還未出發(fā)的情況下，就向調(diào)度部門發(fā)出了拖輪使用申請，導致拖輪的調(diào)度計劃無法和實際情況完全匹配，使得拖輪出現(xiàn)了過早到位或者是到位之后工作計劃取消的情況，這會帶來較為巨大的經(jīng)濟損失。比如，我國的廣州港港區(qū)岸線相對較長，其整個作業(yè)岸線長度達到了63海里，碼頭分布點相對較多，并且作業(yè)點之間的距離相對較長，拖輪的油耗也較高，在拖輪過早到位的情況下，則會帶來柴油資源白白浪費的問題[2]。第二，駕駛員本身的操作習慣因素。駕駛員作為拖輪的直接使用管理人員，在其節(jié)能降耗過程中發(fā)揮著最為直接的作用，在當前相關部門允許拖輪選擇主航道航行的情況下，駕駛員可以通過航路的合理選擇，維持各個機型的經(jīng)濟速度，在具體的駕駛操作過程中，駕駛人員使用的拖輪航行速度也會對耗油量產(chǎn)生最為直接的影響。

3 拖輪運作中的節(jié)能降耗措施

3.1 拖輪調(diào)度流程的優(yōu)化

在我國現(xiàn)代通信科技體系快速更迭的影響下，現(xiàn)代化的航海通導設備得以大規(guī)模應用，不但能夠對船舶的航行安全提供相應的保障，同時也影響到了港口生產(chǎn)組織。在ARPA雷達之后，出現(xiàn)的又一次船舶通信導航變革是AIS和ECDIS兩個系統(tǒng)，這兩個系統(tǒng)在拖輪的生產(chǎn)作業(yè)指揮過程中發(fā)揮著十分重要的作用[3]。就當前的狀況來看，雖然到港船舶的總體數(shù)量無法出現(xiàn)短時間內(nèi)的顯著增加，但由于重載船舶會乘潮入港，往往會出現(xiàn)拖輪多線作業(yè)或者跨區(qū)域作業(yè)的問題，導致企業(yè)在安排拖輪的過程中出現(xiàn)了拖輪功率搭配不合理等諸多問題，這對于港口自身的生產(chǎn)就會產(chǎn)生一定程度的影響。AIS系統(tǒng)因為本身具備著強大的信息功能，能夠將船只之間和船、岸之間的傳統(tǒng)信息方式進行替代，確保拖輪的調(diào)度部門能夠在落實作業(yè)任務之前，分析大量的傳播信息。ECDIS系統(tǒng)則能夠將調(diào)度工作人員的勞動強度顯著降低，減少因為語言通信次數(shù)和口語通訊帶來的錯誤發(fā)生概率，極大地提高了拖輪調(diào)度指揮和作業(yè)效率。在拖輪調(diào)動運作的過程中，使用AIS和EXDIS兩個系統(tǒng)，確保拖輪調(diào)度部門和港調(diào)、引航站等各個部門進行高效溝通，從而做到在單位時間內(nèi)對各個港區(qū)某一艘船舶進出港的艘次、高峰點等影響因素進行精確計算，依次為拖輪調(diào)度的指揮優(yōu)化提供相應的數(shù)字基礎。通過使用現(xiàn)代化的導航通信技術，能夠統(tǒng)籌安排吃水較淺的船舶，避免在高潮時出現(xiàn)船舶進出港的狀況，從而將拖輪、航道資源優(yōu)先集中配置在一些重載船舶多線作業(yè)區(qū)間內(nèi)。除此之外，通過這兩項技術應用也可以對各個港區(qū)多線作業(yè)的密度進行合理的分析，將拖輪的廠修、停航檢修的時間做出合理的安排，并能夠根據(jù)礦石和原油類別的超大型船舶精確導航信息，做到提前從各個港區(qū)內(nèi)部抽調(diào)拖輪，確保重點貨物資源的進出港效率。在大型船只?？扛劭谥螅瑒t可以立即將不攜帶纜繩的拖輪抽離出作業(yè)，無縫銜接地投入到另一個作業(yè)任務中。如此一來，便可實現(xiàn)港口內(nèi)部拖輪資源的合理配置以及應用，借此來有效控制之前因為調(diào)度流程不優(yōu)化帶來的能源浪費的問題。

3.2 操船技術的合理選擇

拖輪駕駛員作為拖輪作業(yè)過程中的主要使用和管理人員。出于有所降低拖輪能耗的考量，需要結合作業(yè)的實際環(huán)境狀況選擇合理的操船技術。比如，拖輪在協(xié)助大型船舶離泊的時候，可以使用空擋滑行節(jié)油法。簡單而言，拖輪需要和大船保持一定的距離降低船速，以此脫開主機離合器，并在調(diào)好角度的情況下，使用拖輪的運動慣性來接近大船。這種操作方式可以避免因為船速太快需要進行倒車技術操作帶來的燃油過多消耗。同時也可以采用單主機航行的方式，降低拖輪的能源消耗。與雙主機航行相比，單主機航行的時速只會降低1公里左右，但能源消耗能夠節(jié)約大概30%[4]。為此，在作業(yè)時間充足的情況下，操作人員可以使用單主機航行的方式。此外，拖輪在協(xié)助大型船只靠泊的過程中，需要使用省力節(jié)油法。簡單而言，可以將纜繩進行適當?shù)姆砰L，維持低速航行的狀態(tài)，在脫開主機離合器的前提下，借助拖輪和海水的阻力作用，幫助大船緩慢降速，以此來顯著的降低拖輪因為倒車減速而帶來的油耗。拖輪本身的著力點和大船中心的距離越遠，其力臂和相同拉力下產(chǎn)生的力矩就會得到進一步的提高，大船轉動相同角度需要的時間也會顯著減少。在這種情況下，駕駛員需要在確保拖輪和船舶接觸部位強度足夠的前提下，將拖輪的帶纜點盡可能遠離大船中心，以便在降低大船回旋時間的前提下，顯著降低拖輪的能源消耗。

3.3 船舶設計的進一步優(yōu)化

當下先進設計技術的應用，也可以對船舶船型進行優(yōu)化，更好的降低船舶的阻力。通過在設計過程中使用合適的螺旋槳等結構，能夠確保船舶主機和螺旋槳等部位能夠實現(xiàn)最優(yōu)的配置，繼而顯著提高拖輪本身的推進效率，以此來有效控制拖輪作業(yè)過程中的燃料消耗。除此之外，拖輪中所擁有的照明燈具也需要積極使用節(jié)能燈具，并將其照明亮度根據(jù)實際作業(yè)環(huán)境進行科學合理控制。拖輪企業(yè)也需要從傳統(tǒng)的設備節(jié)能管理轉變?yōu)槭虑肮?jié)能把關管理，在購置相應的拖輪設備的過程中，需要將其節(jié)能因素作為主要的考慮標準，并進一步減少設備能源消耗的結構性因素，可以通過購買高效節(jié)能型的主柴油機，或者使用內(nèi)燃機節(jié)油技術顯著控制拖輪作業(yè)工程的燃油消耗，以此來為拖輪企業(yè)利潤空間擴展提供相應的基礎。此外，拖輪企業(yè)需要對內(nèi)部較為老舊的拖輪，在最短的時間內(nèi)逐步進行淘汰，通過在企業(yè)內(nèi)部普及先進且燃油消耗較低的拖輪，進一步控制拖輪作業(yè)過程中的燃油消耗。

4 結語

拖輪作為保持港口生產(chǎn)工作穩(wěn)定進行的重要設備，其能源消耗較大。在我國實現(xiàn)節(jié)能減排政策的影響下，拖輪企業(yè)可以通過進一步優(yōu)化船舶的設計，借助現(xiàn)代化信息通信導航技術的應用，對拖輪調(diào)度流程進行合理優(yōu)化，配合上駕駛人員操船技術的合理選用，以此來顯著控制拖輪作業(yè)過程中的燃油消耗。