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江蘇南通的海岸邊，一聲汽笛穿破云霄，世界最大打樁船“一航津樁”開(kāi)啟了交付后的首次航行。操作室內(nèi)，輪機(jī)長(zhǎng)田寶勇看著緩慢跳動(dòng)的油耗表，腦海中不由地浮現(xiàn)出項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)為實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保突破而共同奮斗的400余個(gè)日夜。
一航局投資研發(fā)的“一航津樁”總重達(dá)1550噸，是全球樁架最高、吊樁能力最大、施打樁長(zhǎng)最長(zhǎng)、抗風(fēng)浪能力最強(qiáng)的專用打樁船，是大型港口、跨海大橋、海上風(fēng)電建設(shè)的施工利器，其動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)配備6臺(tái)發(fā)電機(jī)，全方位保障電力供應(yīng)。
在動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)討論會(huì)上，田寶勇就提出了耗能問(wèn)題——在普通船舶上，船舶機(jī)工需根據(jù)施工內(nèi)容預(yù)估功率，提前啟用對(duì)應(yīng)數(shù)量的發(fā)電機(jī)，但在“一航津樁”這艘大型船舶上，打樁作業(yè)涉及到提樁、移船、施打等多個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)需要做功的設(shè)備不同，能耗也會(huì)有明顯波動(dòng)。為了確保發(fā)電量始終能夠滿足施工要求，機(jī)工只能按照過(guò)程中的最大能耗啟動(dòng)多臺(tái)發(fā)電機(jī)全程運(yùn)行，但在能耗較低的環(huán)節(jié)，部分發(fā)電機(jī)沒(méi)有過(guò)大的負(fù)載，怠速運(yùn)行時(shí)的燃油都消耗在“無(wú)用功”上。
“現(xiàn)在絕大部分汽車(chē)都有‘自動(dòng)啟停’功能，臨時(shí)停車(chē)時(shí)就會(huì)熄火節(jié)油，在需要的時(shí)候又可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)運(yùn)行，如果‘一航津樁’也具備這個(gè)功能，既能節(jié)省燃油還能延長(zhǎng)機(jī)器壽命。”正當(dāng)團(tuán)隊(duì)成員陷入苦思時(shí)，田寶勇結(jié)合日常經(jīng)驗(yàn)提出了改進(jìn)方向。技術(shù)團(tuán)隊(duì)迅速開(kāi)始梳理發(fā)電機(jī)組的工作流程，根據(jù)各發(fā)電機(jī)組的參數(shù)信息建立數(shù)據(jù)庫(kù)，經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)整，成功設(shè)計(jì)出一套智能電站功率管理系統(tǒng)。當(dāng)船舶能耗下降，系統(tǒng)將自動(dòng)關(guān)停低負(fù)載的機(jī)組；當(dāng)船舶能耗上升，其他機(jī)組自行啟動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)位，不僅能減少繁瑣的人工操作，更能減少燃油的無(wú)效損耗。
管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)完畢，技術(shù)團(tuán)隊(duì)又開(kāi)始對(duì)修改后的圖紙進(jìn)一步研究，力求將節(jié)能環(huán)保做到極致。在對(duì)各項(xiàng)工序進(jìn)行測(cè)試之后，田寶勇將目光鎖定到了柴油機(jī)的尾氣排放上。體型巨大的柴油機(jī)作為船舶“心臟”，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中將產(chǎn)生大量尾氣，而尾氣排放的阻力——排氣背壓又直接影響柴油機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)排氣背壓增大，大量尾氣積聚在氣缸難以排出，就會(huì)導(dǎo)致柴油燃燒不充分，動(dòng)力下降的同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生含有一氧化碳、氮氧化合物和碳灰的高濃度有害氣體。目前發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣背壓雖然符合標(biāo)準(zhǔn)，但仍有提升空間。“能在這艘大國(guó)重器之上實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)小突破，為環(huán)境保護(hù)多出一份力，也是一件值得驕傲的事情。”面對(duì)田寶勇的“額外任務(wù)”，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員說(shuō)道。
影響排氣背壓的核心因素在于排氣管道的管徑和氣體流速，當(dāng)管徑減小，尾氣流速增大，排氣背壓隨之上升；當(dāng)管徑過(guò)大，尾氣流速就會(huì)減慢，排氣背壓也會(huì)增加。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對(duì)全公司所有船舶裝備進(jìn)行對(duì)比分析得出了10種方案，再經(jīng)過(guò)逐一試驗(yàn)后，鎖定了理論最佳配比，即排氣管徑調(diào)整為513毫米，尾氣流速控制在每秒28米時(shí)，便可達(dá)到排氣背壓的理論最優(yōu)值。很快，優(yōu)化方案便通過(guò)了專家評(píng)審，一顆“綠色之心”如期被裝進(jìn)了“一航津樁”。
“柴油機(jī)燃燒效率良好，增壓器效率提升20%！”2022年11月12日，“一航津樁”完成了為期三天的航行試驗(yàn)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，優(yōu)化后的“一航津樁”在綜合工況下施工8小時(shí)，可節(jié)約燃油近200升，減少約100立方米的尾氣排放。田寶勇看著一沓數(shù)據(jù)記錄表，露出了滿意的笑容。(來(lái)源：交通建設(shè)報(bào)、一航局)
原標(biāo)題：大國(guó)重器的“綠色之心”
