收稿日期 : 2008 - 08 - 06 作者简介 :方峰 (1970 - ) ,男 ,青岛远洋船员学院机电系船舶工程教 研室高级工程师 ,轮机长 ,研究方向为轮机管理 。
油机制造业 , 对我国船舶工业快速 、持续 、健康发展 是不可或缺的 。
目前我国造船业的国内配套率不到 40% , 船 舶配套落后于造船 。作为船舶配套核心产品之一的 船舶柴油机 , 配套率更低 , 主要是直接从国外购买 原装机或采用国外引进许可证生产的产品 , 没有自 主知识产权 , 关键技术受制于人 , 已成为影响我国 船舶发展的重要瓶颈 。
我国船舶中速柴油机通过技术合作 、专利或许 可证引进及自主开发研制 , 在国内已经形成了一定 的生产能力 。 2005 年船用中速柴油机的产量达到 471台 , 同比增长 70%。但是 , 由于我国中速机生 产企业较多 , 产品系列繁多 , 缸径分布密集 ( 160～ 400mm ) , 功能较单一 , 国产中速机技术水平落后 , 仅用于渔船 、内河航行船舶等 , 进不了主流市场 。 我国制造的远洋船舶上配套的中速机 70%直接购 买国外进口原装机 , 其余 30%几乎都是国外许可证 技术制造的产品 , 技术依赖于国外 , 没有自主知识 产权 。造成中速柴油机生产企业发展落后的主要原 因是国家资本投入不足 ;造机企业没有与造船企业
性加工单元
床和加工中心
同步规划 、同步投入 ;生产模式落后 , 没有形成专业 化生产企业 ;加工手段落后 , 成套能力低 ;二轮配套 能力差 , 国产化率提高慢 ;生产能力相对滞后 ,不能 适应大规模 、高效率的生产需要 。
表 2 M AN B&W 公司的三大系列船舶中速机
柴油机系列
功率覆盖范围 / kW
关键词 :船舶柴油机 ; 发展趋势 ; 技术创新
中图分类号 : U664. 121
文献标识码 : A
1 船舶柴油机的现状
现代船舶工业是典型的综合加工装配工业 , 是 综合工业之首 。船舶工业对国民经济 97 个产业有 直接的消耗 , 还直接为我国能源运输 、国际航运 、海 洋开发等产业提供必要的装备 , 形成了国民经济中 一条重要的产业链 ,如图 1 所示 。我国造船完工量 已连续 11 年位居世界第三 。2005年全国造船完工 量 1 212万 DW T,同比增长 42% ,占世界市场份额 的 17% ;新承接船舶订单 1 699万 DW T, 同比增长 7% ,占世界市场份额的 23% ,首次超过日本 , 位居 世界第二 ;手持船舶订单 3 963 万 DW T,同比增长 18% ,占世界市场份额的 18%。2005年中日韩造船 三大指标世界市场份额如图 2所示 。
第 25卷 第 5期 2008年 10月
江苏船舶 J IANGSU SH IP
Vol. 25 No. 5 Oct. 2008
船用柴油机的生产现状与发展
方 峰
(青岛远洋船员学院 , 山东 青岛 266071)
摘 要 :通过对比国内外船舶柴油机的现状 、技术发展趋势 、存在的差距 ,认为目前国内大功率柴油机船舶配套
图 2 2005年中日韩造船三大指标世界市场份额
2 国内外船舶柴油机的发展状况
2. 1 船舶低速柴油机的发展 从全球低速机产品市场占有率来看 , 在以低速
机为主机的 20 000 t以上船舶上 。MAN - B &W 公 司和 WARTSILA - SULZER 公司的低速机产品占 世界份额的 90%以上 , 缸径 260 ～1 080mm , 功率 1 600～97 300 kW。近年来 , MAN - B &W 公司通 过向日本 、韩国 、中国的柴油机生产厂转让生产许可 证 ,得到了迅速发展 。2001年至 2004年 , 该公司已 生产的或已订货的低速柴油机已达到 1 080台 , 其 中日本 制 造 的 占 44% , 韩 国 占 43% , 中 国 占 13%。国内有三家低速机制造企业 , 分别为沪东重 机股份公司 、大连船用柴油机厂 、宜昌船舶柴油机 厂 , 其主导产品是船舶低速大功率柴油机 , 生产所 用专利技术是从丹麦 B&W 公司和芬兰 WARTSILA
图 1 船舶工业及船舶配套产业链
统计资料表明 , 船舶产品的价值平均构造比例 为 : 造船 30%、原材料 20%、配套设备 50%。由此 可见 , 船舶配套设备对船舶工业发展的重要性 。船 舶柴油机是船舶最主要的配套设备 , 它应用于船舶 推进动力装置和船舶电站 , 在船舶总成本中分别占 10% ～15%和 3% ～5%。因此 , 建设能提供性能优 良 、质量可靠 、品种齐全 、数量充足的产品的船舶柴
转速 / (r·min - 1)
主要用途
L16 /24系列
450～900
2 000 TEU 以 下 集 装 1 000, 1 200 箱船 、散 货 船 以 及 多
用途船Hale Waihona Puke 发电机组L21 /31系列
900～2 000
2 500 ～4 250 TEU 集 900, 1 000 装箱及部分油船的发
电机组
- SULZER公司引进 , 按产品产量定期支付专利使
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江苏船舶
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用费 , 主要为国内几大船厂生产的干散货船 、特大 油轮 、集装箱运输船等配套 。2005 年三家的产量分 别达到 70台 /84万 kW、39台 /44万 kW 和 18台 /14 万 kW , 总产量达到 127台 /142 万 kW , 同比分别增 长 21%和 34% [ 1 ] 。尽管近几年我国船舶低速柴油 机生产已有较快发展 , 但我国造机企业与世界前三 名造机企业的差距还非常大 , 企业综合竞争能力仍 较弱 , 主要差距见表 1。
率低 , 没有自主知识产权 , 关键技术受制于人 , 已成为影响我国船舶发展的重要瓶颈 。为了尽快改变我国船舶
柴油机的落后现状 , 满足不断增长的船舶市场对大功率中 、低速柴油机的需求 , 提出船舶柴油机的发展目标和
思路 , 技术上要坚持走“引进 - 消化 - 吸收 - 再创新 ”的国产化技术创新之路 , 加快船舶柴油机配套的发展 。
2000年 2001年 2002年 2003年 2004年 2005年
表 1 我国造机企业与世界先进企业的主要差距
指标内容
世界先进企业
国内企业
投入产出比
专业化生产水平 (按成本 )
13. 5～10 自制件小于 20%
12. 1 自制件超过 35%
全员劳动率 主要工艺装备
人均 3 676kW
人均 294kW
数控化机床 70% , 普 数控化机床为 10% ,
遍使用加工中心及柔 关键工序采用数控机
第 5期
方 峰 :船用柴油机的生产现状与发展
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大功率柴油机动力的燃料将向多元化发展 , 可 使用重油 、渣油和各种清洁燃料等 。对于 LNG、LPG 等燃料运输船 , 开展可方便利用所运输的燃料的单 燃料或双燃料气体发动机 。
( 6 )全生命周期经济性和低排放技术 开展船舶柴油机性能及燃烧技术研究 , 重点突 破高增压技术 、高压共轨燃油喷射技术 、高效燃烧技 术等 , 以解决船舶柴油机低负荷性能和全工况乃至 全生命周期经济性的问题 。结合船舶柴油机的结构 形式 、工作要求 、运行环境以及燃料种类等多种实际 情况 , 开展大功率柴油机喷水燃烧 、废气再循环 ( EGR ) 、NOx还原等排放控制技术研究 , 以满足世 界环境保护提出的更进一步的严格要求 。
造船产量大幅度增长的同时 , 也带来了国内船 舶配套市场的需求急剧上升 。根据有关部门的资料 统计 ,对 2002～2005年的全国低速机需求量和实际 产量进行了比较 ,发现随着我国船舶制造量的快速 跃升 ,低速柴油机的缺口越来越大 。表 4 列出了大 中型船舶对低速船用柴油机需求的预测量 。
表 3 韩 、日 、中近年船舶完工量一览表 (万 DW T)
随着国际船舶配套技术飞速发展 , 世界上各大 船舶柴油机公司在近几年内陆续推出的新型船舶柴 油机 , 均大量采用了最新的科技成果和新的设计理 念 , 如模块化设计技术 、高效率增压技术 、高压燃油 喷射技术 、燃烧和排放控制枝术 、智能技术等 。主要 体现在以下几个方面 :
( 1 )船舶柴油机动力系统集成技术 柴油机技术发展不仅要求提高综合效率 , 而且 要求提高柴油机整体性能及在各种工况下的适应 性 。主要研究内容 : 船舶柴油机动力系统总体匹配 设计技术 ; 模块化设计技术 ; 船舶柴油机动力系统 集成优化仿真技术 。 ( 2 )船舶柴油机虚拟设计研发技术 虚拟技术将用于船舶柴油机设计 、制造 、装配 、 运行和维修的全过程 。以发动机数据库为基础 , 应 用“数字样机 ”、“虚拟试验 ”、“虚拟制造 ”等相关软 件 、技术和手段 , 开展船舶柴油机设计开发研究 , 实现船舶柴油机从以试验为主的经验设计向“预测 设计 ”转变 。 ( 3 )智能化电子控制技术 开展柴油机电控系统开发及工程化应用技术 、 电子控制系统 ( ECS) 、电子调速器设计技术 、电控 泵 ,柴油机运行电子管理系统等方面的研究 。 ( 4 )船舶柴油机可靠性技术 柴油机零部件 (或模块件 ) 将有更高水平的发 展 , 尤其是燃烧室零件和运动摩擦副件的可靠性将 备受重视 。因此 , 需开展可靠性设计技术 、摩擦磨 损技术 、故障分析诊断等方面的研究 。 ( 5 )船舶柴油机代用燃料技术
4 船舶柴油机需求分析
5 船舶柴油机发展的思路及建议
近年来 , 亚洲船厂的接单量几乎控制了整个世 界船市 , 仅韩国 、日本和中国三国船厂的接单量就 占世界接单总量的 90%。 2005 年世界船舶完工量 达到了 7 120万 DW T,其中韩国 、日本和中国三国的 船舶完工量已占到世界总量的 90%左右 , 中国造船 完工量占世界造船总量的 17% , 连续 11年列世界 第三 ,见表 3。 4. 1 船用低速柴油机的需求