船廠裝配大考,挑戰眾多

日前,芬蘭Meyer Turku船廠為歌詩達郵輪(Costa Cruises)建造的第一艘液化天然氣(LNG)動力豪華郵輪“Costa Smeralda”號再次宣布延遲交付,由于并非首次延遲,這一消息迅速引發了業內的高度關注,多位業界人士猜測此次延遲交付原因在于推進系統復雜性及相關建造裝配的高難度。

    盡管我國還未涉足LNG動力豪華郵輪設計建造,但近年來,我國在LNG/柴油雙燃料大型客船設計建造領域進行了諸多探索,國內配套廠在雙燃料發動機研制方面取得了一定的成果,這些都為未來探索更加細分的大型雙燃料客船市場積累了經驗。然而,這一切還遠遠不夠。業內人士提出,我國在大型雙燃料客船設計建造及雙燃料發動機研發方面與國外仍有差距,因此,相關企業應深入研究并掌握相關技術,打造完善的生產管理體系和服務體系,加大企業之間的溝通力度,推動國內建造技術、國產化配套率穩步提升,以不斷減少道路阻力。

船廠 裝配大考,挑戰眾多

    2018年12月14日,廣船國際有限公司為瑞典格特蘭(GOTLAND)航運公司建造的全球首艘LNG/燃油雙燃料高速豪華客滾船“VISBORG(威斯堡)”號交付。該型船于2014年11月簽訂建造合同,共2艘,單船價格超過10億元,創造了廣船國際自1954年建廠以來承接民用和海洋工程船舶單船造價的最高紀錄;單船總長200米,型寬25.2米,設計吃水6.4米,服務航速超過28.5節,載客量1730人,設有2層車輛甲板,車道長2310米,續航力6500海里,自持力為24小時,配置瓦錫蘭雙燃料主機。當時的媒體報道稱,“該艘豪華客滾船采用國際最先進的LNG/燃油雙燃料主機驅動,是當今世界上航行速度最快、性能最優的節能環保型高端豪華客滾船”“該船的建造,將為我國摘取豪華郵輪這顆‘皇冠上的明珠’積累經驗,其建造意義深遠”。
    當大型客船配上雙燃料動力,提高的不止造價,還有多重技術難關帶來的壁壘。盡管此前已有客滾船的建造經驗,但承接雙燃料客滾船對于廣船國際來說還是首次。由于沒有任何先例可循,加上國外在建造技術上進行嚴密封鎖,該公司面臨了較大的困難。
    LNG系統包括注入、透氣、加熱、供氣、通風、氮氣系統、可燃氣體監測、LNG系統控制、監測、報警等。由于LNG要儲存在零下160攝氏度的環境中,所以其系統裝船工作對于船廠而言是最大的考驗。為此,該公司成立多個攻關小組開展研究,針對系統設計和布置、安裝、調試、加注相關工藝和作業指導書、安全操作管理等方面進行攻關。
    2018年10月國慶黃金周期間,廣船國際GOTLAND客滾船項目組全體成員都在加班,為的是在加注試驗前將其預冷,使整套LNG系統降溫至零下100攝氏度以下。在多個項目報驗、消防應急演練等工作結束后,經過近14個小時的緊張工作,廣船國際完成了首次給在建船舶加注LNG的任務。
    “將LNG和船用輕柴油(MGO)雙燃料動力系統應用于客滾船,這在世界上還處于起步階段,在國內更屬首次。相關規范對這類雙燃料高速客滾船推進系統的可操性、可靠性、穩定性、安全性等方面的要求也遠高于雙燃料推進的貨船,但是,目前規范對大型客船使用雙燃料推進的要求不是十分明確,還處在研究完善階段。廣船國際也只能摸著石頭過河,一邊做一邊學,走了不少彎路,吃了很多苦頭。”一位廣船國際技術人士總結說。
    除了已交付的“VISBORG”號,該系列船的2號船仍停靠在廣船國際碼頭,尚未交付。據一位接近船廠的內部人士介紹,2號船已經面臨延期交付風險,雙燃料主機軸系出了問題。“雙燃料主機是個新東西,主機軸在高速運轉下會出現高溫現象,船東不能接受,大家一直在談。”
    因為遇到了這個情況,該人士愈發感嘆國產配套設備的重要性。“由于是新型動力,可供選擇的不多,難免有點‘卡脖子’。”該內部人士說,“船舶是一個很大的東西,設備供應商很多,但關鍵設備的研發專利仍在國外公司,話語權和標準都掌握在他們手中,船東也多會選擇他們;如果我們國家有這樣的動力配套設備,可能就不會這么被動。” 

配套廠 技術成熟,仍需完善

     不同于部分大型客船采用柴油機—電力裝置(對槳式CRP Azipod吊艙),GOTLAND系列船采用的是典型的LNG/燃油雙燃料主機配可調距螺旋槳推進系統。上述廣船國際技術人士介紹,采用哪種推進方式,要權衡主機及柴油發電機的初次投資、維修費用、各種工況的負荷分配、操作性、快速性、安全性、燃油和滑油的消耗費用等方面綜合比較,及結合船型的尺度、布置位置等。GOTLAND系列船綜合各方面考慮采用常規推進系統,根據船東意愿選用雙燃料發動機。
    在雙燃料發動機領域,國外能源技術公司幾乎占據了整個市場,尤其是歐美國家公司進入該領域較早,掌握了主要的話語權。2011年,德國MAN公司推出了ME-GI系列高壓型雙燃料發動機;2012年,美國卡特彼勒公司推出了M46DF雙燃料發動機;2013年11月,瓦錫蘭推出了DF系列低壓型雙燃料發動機。不僅如此,韓國、日本也在該領域發力,陸續借助各類海事展會等平臺發布其成果。
    從國內來看,我國在雙燃料主機研制方面起步較晚,相較于國外技術成熟的國家,我國在雙燃料發動機方面仍有不小差距。2015年6月,玉柴船舶動力股份有限公司與瓦錫蘭合作生產的5RT-flex50DF雙燃料低速機成功交付,這是世界首臺低壓雙燃料低速機,也是我國第一臺船用雙燃料低速機,其被裝配在1艘14000立方米LNG運輸船上。
    由于受到研制成本高、技術限制等因素影響,我國在雙燃料發動機領域起初均以制造身份為主,隨著不斷嘗試開發,我國也逐漸從合作開發走向了自主研發的發展道路。目前,國內生產雙燃料發動機的廠家主要有淄柴動力有限公司、安慶中船柴油機有限公司、中船動力有限公司、玉柴等企業。
    中船動力研究院有限公司研發人士夏倩介紹說,從國外來看,WinGD和MAN公司都有豐富的低速雙燃料發動機裝船應用經驗,瓦錫蘭、卡特彼勒、韓國現代重工等公司在中速雙燃料發動機領域都有成熟產品應用于陸用電站和大型船舶。就我國而言,目前,我國自主研發的中速雙燃料發動機已達到國外雙燃料發動機性能水平,但是還處于市場推廣過程中,需要經過實船進行進一步驗證。無論從國外還是國內,就雙燃料發動機本身來說,技術已相對成熟。
    盡管如此,但雙燃料發動機安裝在大型客船的案例并不多,因此,有業內人士也提出,無論是船廠還是船機配套商都應該更關注系統的安全和控制問題,不斷完善系統設備,減小其故障率。“大型客船承載的游客和工作人員較多,一旦發生發動機氣體泄漏事件,后果將不堪設想。因此,在該船型上安裝以LNG為燃料的主機,需要強化系統的控制性能、提高技術水平”。一位船廠的業內人士補充說。

未來 合則共贏,分則俱損

    盡管除“Costa Smeralda”號外,國外LNG動力豪華郵輪如“AIDAprima”號、“AIDAnova”號也出現過延遲交付的現象,但目前相關公開信息較少,無法得知這些船舶推進系統的具體配置情況和實際造成延遲交付的具體原因。“國內外相應的設計、建造、調試資料和經驗等都是沒有公開的。”一位在船廠從事船舶生產的技術人員介紹說,“這是國外對高新技術船舶的技術保密,我們根本找不到這些船舶的總布置圖、關鍵系統的設置和經驗等。”
    除了大型雙燃料客船方面獲取設計建造經驗渠道較少,還有就是前文所述受制于人的雙燃料發動機的應用困境,這些現實情況都指向一個問題,我國應如何發展大型雙燃料客船及相關技術?
    綠色環保是船舶行業發展的大趨勢,相比于以往使用柴油為燃料的大型客船,使用LNG作為船舶推進的主燃料符合能源發展方向,也符合我們國家環保發展戰略。2014年,中國船級社(CCS)發布國內首部以天然氣燃料作動力的船舶技術規范——《天然氣燃料動力船舶規范》,旨在滿足國內LNG燃料動力船的建造和改裝等發展需要。在隨后的幾年間,基于已經建造/改造或者在建的LNG燃料動力船的豐富實踐經驗, CCS又對該規范進行了多次修改。
    上述船廠業內人士提出,隨著雙燃料的普及,新的規范也在不斷生效,要加大與船級社的溝通力度,及早熟悉相應的規范要求,結合實船的建造經驗,掌握并提高系統的設計、安裝和調試水平,深入研究并掌握雙燃料應用有關的關鍵技術和建造技術以及管理技術,建立較為完善的生產工藝流程、技術管理體系和高效的生產管理體系。此外,應加大船型總體設計、推進系統以及LNG燃氣與加氣系統布置、調試等相關關鍵技術的研究和技術儲備,培養一批掌握核心技術、熟悉雙燃料客船設計和建造的人才隊伍。
    而夏倩認為,隨著國際和國內船舶排放要求的進一步加強,LNG燃料發動機市場將會進一步擴大,LNG雙燃料發動機的實船應用也需要相關支持。首先,相關法規、規范需進一步完善;其次,相關配套設施,如加注船、加氣站的建設需同步進行;再次,應推廣LNG燃料發動機的標準船型;最后,船廠在雙燃料發動機的安裝和調試方面,需要進一步積累經驗。
    某國內配套廠相關人士稱,我國已走近了大型雙燃料客船領域的外沿,要深入該市場,還需各家企業協同深耕,畢竟單獨一家船廠或配套廠的力量是有限的、面臨的難度也很大,要形成“船舶項目在哪、配套廠商服務就在哪”的良好服務體系,共同推動我國自主研制、配套的大型雙燃料客船的發展。“但是,時間是一個壁壘。要在傳統的船舶工業建立起一個全球認可的品牌,中國制造任重道遠。”上述業內人士如是說。


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