1、上海市造船工程學會2008年大型綜合學術年會專題報告科學發展我國船舶配套設備技術焦 儂隨著“次貸危機”對美國經濟乃至世界經濟影響的加深，世界大宗商品價格不斷創出新高，各大世界經濟組織和投資銀行都調低了今年世界經濟增長預期。作為世界貨物運輸中性價比最高的航運業受世界經濟影響明顯，今年上半年航運指數巨幅振蕩，由此造成下半年船舶市場變數增多。牛氣沖天的國際船市是否出現拐點，業內已高度關注。面對多變的船市和降通脹、收銀根的宏觀調控政策，國內船界高層提出要進一步落實科學發展觀，有序、科學地發展我國的船舶工業，僅靠投資、靠鋪攤子和低成本勞動力是無法做強我國船舶工業的，是無法應對復雜多變國際市場競爭的。要力

2、爭成為世界造船強國，就必須在擴大造船規模的同時，發展船舶配套業，苦練內功，提高自主創新能力。1 當今國際船舶配套設備技術的主要特征地球資源是有限的，隨著世界人口的增長和經濟的高速發展，已造成環境污染、能源危機和生活安全性的下降。為了人類的未來和發展，必須改變以犧牲環境和安全為代價的、高耗能的經濟增長方式。船舶工業及其配套業的發展同樣面臨這些問題，日前國際海事組織（IMO）和國際船級社協會（IACS）發布了目標型標準體系（GBS）、氣體排放標準、壓載水管理（BWM）、涂層標準和共同結構規范（CSR）等，對船舶設計、建造、使用的全壽命周期內，提出安全、環保等的總要求，這改變了以往國際組織僅基于技術

3、現狀提出對行業的規范要求，完全是從人類生存和世界經濟可持續發展的高度，對船舶工業及其配套業提出了更高的要求。為此，船廠和配套企業圍繞安全、環保、節能減排等技術要求開展產品的改進和研發。船舶界在應對外部的技術提升需求的同時，加大了對船東的技術增值服務，船舶的舒適性、智能性得以不斷地提高。因此可以看出，當今國際船舶配套設備技術的主要特征體現在安全、環保、節能、舒適、智能等方面。1.1 新型滅火、監測系統確保船舶安全航行國際海事組織（IMO）長期致力于船舶安全，近期發布的目標型標準體系（GBS），規定了船舶在全壽命周期內必須滿足的寬泛性安全、環保要求。相關配套設備廠商主動適應，提供了水霧滅火和綜合監

4、測系統，以確保船舶的安全航行。1.1.1 水霧滅火系統一種可以替代二氧化碳和泡沫滅火的水霧滅火系統正在被廣泛采用，并已獲得IMO的認可，滅火的最大容積達到30004000m²，其具有如下優點：本文作者系上海市造船工程學會理事，該所副所長兼總工程師、研究員。- 34 -上海市造船工程學會2008年大型綜合學術年會專題報告可以快速起動，無需人員撤離。滅火、冷卻和阻止空氣的進入?？梢赃M行實船試驗，幾乎對設備無損害。比傳統的滅火系統占用空間小。水霧滅火系統由動力泵組、分段閥、噴灑器和噴頭等組成，利用高壓產生細的水霧，水滴尺度為50120µm。1.1.2 船舶穩性監測系統錯誤的裝載信

5、息造成船長對船舶穩性的誤判，這威脅著船舶的航行安全，如何在貨物裝載完畢和準備起航前獲得準確的GM（橫穩性高）值，并通過調配壓載水調整GM值，這一要求需要借助IMACS（綜合監控、報警和控制系統）。IMACS系統借助橫搖角指示器、壓載水和配載計算機，在貨物裝載完畢和準備起航前，通過船舶傾斜測試，獲得船舶裝載后的GM值，以此判斷是否正確裝載。1.2 水處理新工藝確保船舶環保航行船舶營運過程中對環境的影響主要是柴油機使用過程中氮氧化物、硫氧化物和二氧化碳等氣體的排放；油污水、生活污水和壓載水的排放；固體廢棄物的傾倒。國際海事組織（IMO）發布的“氣體排放標準”促進了世界兩大主機廠商研發出低排放的柴油

6、機。對于船舶的油污水、生活污水的排放要求，國際海事組織（IMO）最初只規定了船舶離岸一定距離內不能直接排放，2005年起規定400T及以上并進行國際營運的船舶必須安裝污水處理裝置，2006年又針對處理后的排放水質提出了更高的標準和要求。為此，各污水處理設備商推出了新的污水處理工藝，其中膜法和生化處理工藝被廣泛應用于油污水、生活污水處理裝置中。膜法處理是對早期水過濾技術的提升，隨著膜技術的發展，孔徑小于0.01µm的膜對油污是一道物理屏障，對大分子有機顆粒物的截留更不在話下了，0.2bar的工作壓差更是提高了膜的壽命和降低了設備的驅動功率。生化處理比化學處理減少了二次污染的可能，其對污

7、水中的油脂、脂肪等進行生物降解，以有利于膜的處理。船舶的壓載水每年有約120億噸，伴隨船舶在世界各地的航行，這些壓載水中海洋生物也在流動，有害細菌和病毒的傳播造成海洋生態的破壞。2004年國際海事組織（IMO）頒布了“國際船舶壓載水和沉積物管理和控制公約”，公約分階段實施，2016年后全部壓載水必須處理，以達到公約規定的排放要求。目前已有兩家廠商的壓載水處理裝置獲得了IMO的認可，多家廠商（含國內一家）正在審批中。綜合各廠商壓載水處理裝置的處理工藝，主要是先通過機械分離、過濾后，再采用某種技術對微生物進行滅活。機械式預處理的作用是截留壓載水中的較大的海洋生物，而微生物滅活技術主要有電解法、氧化

8、法、化學殺菌劑法、超聲波法、紫外光催化法（高級氧化技術）、充氮脫氧法等。詳見下表。- 35 -上海市造船工程學會2008年大型綜合學術年會專題報告根據«中國船舶報»及«船舶輪機工程»報道整理1.3 新措施確保船舶節能航行在當今節約船舶航行能耗的措施中，船型優化、配備低功耗柴油機是最有效的措施，但船舶建成后要進一步降低能耗，以上措施便無能為力了。關注船舶運行節能措施的廠商推出了全船能耗監控系統和船員培訓計劃，課程旨在培訓船員通過能耗監控系統了解船上主要的能耗設備，如推進系統、空調系統、海水淡化裝置等，并懂得如何優化使用這些設備。有數據表明，該系統可降低能耗

9、512。另一種船舶營運中有效降低能耗的措施是降低航速，有關專家研究提出散貨船航速下降到83，能耗可降低47。雖然降低航速將導致運輸量的下降，但在高油價時代，通過增加船舶數量彌補運輸量的下降，還是能夠降低營運成本的。 1.4 新型減搖系統增強船舶舒適航行世界經濟的發展帶來了游艇業的發展，32m及其以上長度的游艇需求量增長每年接近200艘，其中不少游艇長度甚至達到80170m。大型游艇所面對的高端客戶對游艇的舒適性提出了新的要求，一些缺乏海上航行經驗的船東，希望游艇不僅在航行時搖擺要小，在停泊狀態搖擺也要小，而且更關注零航速時的減搖性能。為了滿足市場的需要，著名減搖系統供應商推出了零航速減搖鰭裝置

10、。這種新型減搖鰭裝置在傳統減搖鰭裝置的基礎上，通過優化鰭型，增加60的鰭面積、鰭轉動角度從22.5º增加到40º等措施，在機械執行機構并不加強條件下，智能化的電液控制系統使鰭以較快速度轉動，利用劃槳原理產生減搖力矩，達到減搖的目的。試驗結果表明，在海情為浪高0.5m時，減搖效果為80，即使是鰭在被動狀態，也有30的減搖效果?？梢娦滦蜏p搖系統的效果是相當好的。1.5 嵌入式技術提升船舶智能航行嵌入式技術是一項把IC集成芯片與工業設備控制系統有機結合起來的技術。該技術充分應用現代微處理技術提高工業設備的智能化水平，比傳統的PLC控制器、單片機更專注于需求，有利于目標產品適應技術

11、的發展，有利于控制質量，降低成本，使產品性能價格比更高。近年來，各船舶設備商紛紛推出了嵌入式控制系統，針對控制對象，配置了相應的數字、模擬- 36 -上海市造船工程學會2008年大型綜合學術年會專題報告接口，利用靈活的軟件模塊和現場總線、以太網技術，協調地控制設備各部件的工作，方便地實施設備與全船信息系統的通訊，實現對設備的遠程監控和診斷。這項技術的應用，極大地提高了船舶設備的可靠性和智能化水平，使無人機艙得以實現。2 我國船舶配套設備技術的現狀和差距據中國船舶工業行業協會公布的“船舶工業經濟運行分析”表明，2008年上半年全國造船完工量為1024萬載重噸，同比增長36；15月，全國346家規

12、模以上船舶配套設備企業完成工業產值142億元，同比增長89。分析報告同時指出，配套設備供應緊張，影響造船企業按期交船。另據中國機電產品進出口商會發布的數據顯示，上半年進口配套設備19億美元，在07年增長74基礎上繼續增長81。由此可見，我國的船舶配套業已不能滿足船舶工業發展的需要，隨著未來幾年三大造船基地的投產，配套形勢將更加嚴峻，必須超常規發展我國船舶配套業。全國346家規模以上船舶配套設備企業中，有40多家外商獨資企業和近50家中外合資企業，余下是集中在兩大船舶集團內的大型國企以及地方企業。這些內資企業主要生產柴油機、發電機、軸系和推進器、甲板機械、艙室機械、錨、錨鏈、艙口蓋和舾裝等配套產

13、品，它們的技術水平與國外產品相比還存在一定差距。2.1 安全性產品涉及船舶航行安全的設備包括操縱控制系統、滅火系統、應急供電系統、舵機、錨機和起艇機等。我國已具備為VLCC等出口遠洋船舶配套錨絞機、舵機的能力，甲板機械的國內配套率接近60，錨絞機普遍采用了電液驅動、電動變頻驅動、智能化控制等技術，達到了國際先進水平。我國生產的其它安全性產品主要安裝于近海、內河船舶上，操縱控制系統通過國外船級社型式認可的幾乎沒有；滅火系統仍是采用傳統的二氧化碳和泡沫滅火技術。2.2 環保性產品油污水、生活污水和壓載水處理裝置、固體廢棄物處理裝置以及柴油機的廢氣控制裝置是船舶的主要環保性產品。目前國內各大柴油機廠

14、的技術來源以引進國外許可證技術為主，作為柴油機主要配套件的廢氣控制裝置均采用當今國際先進技術，排放優于規范要求。代表當今最先進污水處理工藝的膜式生化法國內已完成攻關，商品機裝備了近海船和海洋平臺，但還缺乏裝備遠洋出口船的業績；船界關注的壓載水處理技術，國內僅一家完成了科研樣機的開發，未見訂貨報道。2.3 節能性產品借助風能、電能、核能和太陽能的應用，可以有效降低柴油機的負荷，進一步提高節能減排的目標。我國在20世紀90年代中期研制出風帆助航裝置，并安裝于寧波海運公司的千噸級散貨船，節能效果明顯，但當時國際油價處于低位，船東對該設備的采購和使用并不積極。電力推進是近年來船界大力推崇的節能性、舒適

15、性推進方式，其核心設備包括柴油發電機組、變頻器、推進電機和操縱監控系統，目前為國內船廠提供電力推進系統及其關鍵設備的供應商主要為國外廠商，國內相關單位正在開展電力推進系統集成技術和關鍵設備研制的攻關，達到實船安裝的目標還有一定差距。2.4 舒適性產品日益豪華的舾裝設備和不斷創新的減震降噪措施使船員生活愈加舒適，減搖系統的使用確保了高海情下船上乘員的舒適。從技術上講，國內中小型常規減搖鰭裝置與國外產品技術差距并不大， - 37 -上海市造船工程學會2008年大型綜合學術年會專題報告但在鰭型、機械結構優化、超大型收放式減搖鰭裝置的開發等方面，國內還處于相對落后狀態；減搖水艙的研究正在全面開展，工程

16、化應用仍是空白；減搖鰭和減搖水艙綜合減搖系統可在全航速下取得良好的減搖效果，而這一前沿技術，國內目前還未開展研究；零航速減搖鰭裝置的研究還處于機理摸索階段。2.5 智能化產品幾乎所有的機電類船舶配套設備都可實現智能化監測、控制和遠程診斷，實施程度取決于全船網絡化水平和設備嵌入式技術的應用水平。目前我國涉及動力、電力系統的設備基本實現了智能化，但大量輔機還有差距，缺乏嵌入式技術應用的規劃、統籌和實施。3 科學發展我國船舶配套設備技術面對造船能力不斷增強、造船產量不斷攀升、手持合同屢創新高的大好形勢，按約交船的壓力正在不斷提高，其原因之一就是國外配套設備不能及時到貨，而國內設備受制于技術水平和生產

17、能力，不能完全緩解配套瓶頸問題。按照國際海事組織（IMO）和國際船級社協會（IACS）發布的標準、規范要求，國產化的船舶配套設備的品種和技術性能還存在較大差距。因此，船舶界應統籌協調、齊心協力、攻堅克難，解決制約我國成為第一造船強國的瓶頸問題。3.1攻堅克難，掌握核心技術縱觀始于20世紀80年代的配套設備技術引進狀況，一是大多引進二流的技術產品；二是只能引進機械、結構類產品技術，而核心的電液控制部分、關鍵零件、易損件必須花高價購買。甲板機械、調距槳裝置的引進就是如此，最新型號不轉讓，僅提供絞盤、槳轂、配油器等機械部分圖紙，電控系統、液壓驅動系統還得從國外進口。這種引進方式，在造船產量較低、國產

18、配套設備技術起點較低情況下，對我國船舶工業發展有著積極意義，但在我國已成為世界第三造船大國，提倡科學發展船舶工業的今天，需要重新審視。經過30年的改革開放，我國已成為世界第四大經濟體，國民收入大大提高，低成本的勞動力優勢正在喪失，機加工類產品價格競爭性正在下降。因此，通過這種方式生產的船舶配套設備的價格、技術并不具備優勢，同時由于相關部件的不及時到貨，影響設備交付，甚至影響交船的情況也時有發生。考察日本和韓國船舶工業的發展歷程，不難看出8595本土設備裝船率是支撐兩國成為造船強國的重要基礎之一，其中8090本土設備是自有技術、自主品牌，成本優勢明顯。顯然，我國要趕上日、韓成為世界第一造船強國，

19、必須立足自我、自主創新發展我國船舶配套設備技術。我國船舶配套設備的研制起步于上世紀60年代，在消化前蘇聯引進技術的基礎上，為我國自行建造的艦船進行了配套，并形成了由院校、研究所和工廠組成的研制體系。改革開發30年，通過引進許可證、技術轉讓、合作生產等方式學習了國外配套設備技術；同時為了滿足海軍裝備發展的需要，突破了配套設備許多關鍵技術，自行研制了大量配套設備裝備于我國新型戰艦。由此可見，我國具有較完善的配套設備研發體系、技術基礎，只要有效統籌國內研發力量、加強自主創新、融合軍民技術、消化吸收再創新引進技術，率先開展甲板機械、艙室機械、特種機械、電站、電力推進系統等設備的自主研發，就能攻克瓶頸技

20、術，全面掌握核心技術，研發出具有國際先進水平的船舶配套設備。因此建議開展下列船舶配套設備技術的攻關：- 38 -上海市造船工程學會2008年大型綜合學術年會專題報告超大型船用吊機技術。大型海洋工程吊機技術。壓載水處理技術。液貨裝卸載系統技術。超大型減搖鰭、減搖水艙技術。船舶系統集成及其關鍵設備技術。20MW全電力推進系統及關鍵設備技術。3.2 創新體制，發揮各家優勢50年來，我國建立了由250多家內資企業、20多家研究所和近10家院校組成的船舶配套設備研發、生產體系，三類單位各有優勢和不足，如何揚長避短、合作多贏，是取得自主研發成功的保證。250多家內資企業中近20屬大中型國有企業，具有較完善的工藝、生產體系