代斯米OptiSave™ 为能效合规提供简单易操作的节能管理

十月 2021

代斯米OptiSave™ 通过对冷却泵以及风扇的智能化节能管理,可以节约燃料,并且符合国际海事组织的能效规定。

作为船东和船舶设计师,应遵守如今海事行业对于减少二氧化碳以及温室气体排放方面愈加严格的法规。这些新规包括了长期有效的现有船舶能效设计指数(EEXI)以及船舶能效设计指数(EEDI)

 

这些规定是国际海事组织(IMO)战略的一部分,该战略旨在:与2008年相比,到2030年至少减少40%,到2050年至少减少70%的国际航运温室气体排放量。

 

新规将要求所有船舶要依据技术手段来计算它们的现有船舶能效设计指数(EEXI), 旨在提高船舶能效以及建立年度船舶营运碳强度指标(CII)以及CII评级。

碳强度使得温室气体排放与远距离货物运输紧密相连。

 

船舶会获得能效评级(A,B,C,D,E---A是最佳)。鼓励管理部门、港务局和其他相关单位提供奖励给评为A或B等级的船舶。

连续三年被评为D级或E级的船舶,必须提交一份整改措施计划书,以表明如何达到要求的指标(C或以上)。有关这方面的更多信息,请参阅本页底部的本文附录。

 

船东应该落实多种措施来满足要求。其中之一就包括节约能效技术,其旨在改善船用辅机的燃料消耗。

 

代斯米OptiSave™节能系统为遵从规定提供了一个经济高效的解决方案。它能够帮助船东和船舶设计者达到减少二氧化碳排放的要求。此节能系统可在新造船阶段,或在船舶改造阶段,完全整合在整个控制系统中。OptiSave™系统也适用于那些在2030年还能继续使用的船舶。

 

代斯米的海事大客户经理John Nielsen 说道:“我们就算不去考虑什么规章制度,都应该安装这个系统。因为归根结底,你一定想节约燃料。而且,安装了它,你就是在拯救我们的地球。”

代斯米的承诺

在开发解决方案以帮助提高船舶的使用特性和碳足迹时,代斯米的设计工程师意识到,没有一个“万能”的解决方案可以适用于所有的船舶。

 

John Nielsen说道:“如今的船舶和操作模式如此多样化。所以我们为每一艘船量身定制OptiSave™方案,因此船舶可以实现尽可能高的性能。”“我们就是为客户提供最好的解决方案的。”

 

代斯米致力于创造更好的环境。在开发OptiSave™系统时遵循的唯一目的,就是使离心泵以及轴流式风机达到高效节能。

OptiSave™系统是模块化的,这意味着它是可扩展的,并且可以包含其他几个应用程序。

 

The DESMI OptiSave™ is a modular system

John Nielsen说:

“此设备安装简易,价格合理,与当今市场上的许多其他节能解决方案相比,这是最经济实惠的解决方案之一。”

Pump affinity laws

 

代斯米 OptiSave™系统的运行定律

 

通过使用代斯米OptiSave™节能系统,实际的节能效果可远超设计此系统时的预期节能效果。

基于相似定律,离心机械转速是可优化的。即随着转速或叶轮直径的变化,能耗的变化率是轴转速变化率或叶轮直径变化率的三次方。也就是说,当叶轮直径不变,而转速改变时,能耗也会有约三次方的改变。

该定律的表达式为:P1/P2 = (N1/N2)³或(D1/D2)³

 

John Nielsen说道,“总的来说,流量、扬程、功率之间存在着一种关系。所以,如果降低转速,那么能耗也会随着降低。”

 

通过安装代斯米OptiSave™节能系统,船东就能大幅提高船舶冷却水系统的整体效率。

代斯米 OptiSave™系统的工作原理

海水冷却系统及泵组是基于32℃海水,100%主机满负荷条件下设计的。正常情况下,只要这两个条件都符合,那它们可在世界各地持续运转。但实际上,只有少数几个热点地区满足这种条件(见地图)。相反的,多数地区的温度非常低。

 

全球所有的标准船舶冷却系统在正常运行时,有95%的时间都在吸收过多的能量。代斯米 OptiSave™节能系统可以根据实际冷却需求调节能耗,从而节约燃料。

 

OptiSave™节能系统能根据海水入口温度和舷外海水温度,来提高船用海水冷却水泵的效率,因为代斯米OptiSave™节能系统可监测到舷外海水温度,通过增加热交换能力和冷却能力,从而将能耗降至最低。

 

OptiSave™ - Average Sea Surface Temperature

两艘船的对比

通过比较从上海到丹麦的两艘相同船只的航程,我们可以看出代斯米OptiSave™节能系统的有效性。其中一艘船安装了代斯米 OptiSave™系统,另一艘则未安装。

 

在上海海域(水温24°C),未安装OptiSave™的船只,泵在100%全转速下运行,功率为90kW。 而安装了OptiSave™的船只,转速则变为56%,功率仅为22kW。

 

到达地中海海域(水温20°C)时,安装了OptiSave™的船上,泵组的转速仅为“普通”海水冷却泵组的一半。

 

OptiSave™ system improves the ship’s efficiency of the sea cooling water pumps

DESMI OptiSave™ system generates 75% savings for a vessel traveling from Shanghai to Denmark

The OptiSave™ system controls the seawater cooling pumps by changing the pump speed according to the actual cooling capacity demand

用于海水的代斯米OptiSave™节能系统

 

OptiSave™节能系统可随时随地监测实际海水冷却需求,通过改变泵转速来控制海水冷却泵,从而实现最大程度的节能。

每台海水泵都有自己单独配套且被海事组织认可的变频驱动器(VFD),来调节泵的转速/流量。主控制面板则有序接收来自系统温度和压力表的程序信息。进口法兰的温度传感器用来测量海水温度,以控制和计算冷却足量淡水所需的海水量。

 

出口法兰上的温度传感器用于监测和维持最高海水排放温度。为了尽可能地从海水中提取出最大的能量。

 

代斯米还可以在海水中安装额外的压力传感器,以监测中央海水冷却系统的压差。

 

OptiSave™节能系统监测压差的功能,可以及时提醒值班工程师是否对冷却器进行反冲洗工作。

John Nielsen说:

“船东应该关心运营的总成本,他应该寻找节约成本的机会。”

用于低温淡水冷却的代斯米 OptiSave™节能系统

代斯米还提供了一种用于低温/淡水(LT/FW)冷却泵的OptiSave™节能系统,该系统通过扬程、温度和流量监测来控制泵组运行,从而尽可能使主低温/淡水冷却泵的能耗降到最低。

 

在几乎所有的商用船舶上,低温/淡水冷却系统的冷却水出口(组件的入口)设计温度为36°C。从传统上来说,这一温度是通过接在三通阀上PID控制器来控制的,而三通阀上装有阀门驱动器。

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三通阀将从组件返回的需要进行低温冷却的高温淡水与来自主热交换器的冷水混合,保持36°C的恒温。

 

与开放式海水冷却系统不同,低温淡水冷却水系统是封闭的,需要一定的压力才能正常工作。

 

当OptiSave™节能系统运用在低温淡水冷却水系统时,通过编程,变频器可将泵的转速控制到最小。此转速可配合冷却水系统初设计时的最小压力值。系统通过对压差的监测来调整压力。

 

为了在低扬程、且降低流量的情况下监控系统的性能,我们安装了若干压力表和温度传感器。每个传感器都可以控制低温淡水系统中的变频器。

 

作为一项附加功能,OptiSave™节能系统设计用于满足了MAN公司和WinGD公司的船用产品对温度要求。

 

通过增加低温淡水系统各组件的关断阀,可以提高低温淡水冷却泵的整体节能。这些阀可在冷却泵不运行时,阻断通过泵组的水流,从而进一步降低流量,从而降低了主低温淡水冷却泵的能耗。

 

DESMI also offers an OptiSave™ system for Low Temperature Fresh Water (LT/FW)

机舱通风系统

针对机舱通风系统,代斯米 OptiSave™节能系统也采取类似的处理方式。每个风扇都单独安装了变频器和一个通用控制器PLC来调节风扇转速/空气流量。

 

每个风扇的变频驱动器,都会根据机舱的温度传感器、压差值,和主机舱燃油指数这些信息来运转。

 

该系统还可以根据每个风扇的运行情况控制防火阀。

阻尼器也可以在手动模式下操作。作为第二选择,该系统还可用来控制烟囱里排气百叶窗的开关。这一功能可更好地控制机舱的压差(超压)。

 

如果在自动模式下运行,OptiSave™节能系统将以相同的速度运行风扇。

远程操作也同样可靠

OptiSave™主控制面板包括一个彩色触摸屏,便于简单监控和监测系统状况。它还包括许多故障安全模式。例如,如果传感器的电线损坏,或主控面板断电,泵的转速会自动增加到100%全转速,以确保足够的冷却。

 

此外,所有警报和事件都能被记录下来,并可以转移到船上的警报系统。支持远程查看数据日志记录,监控性能数据——无论船在哪里航行,无论离我们有多远。John Nielsen说,远程监视不仅可以发现故障,还可以监控整个系统的性能。“我们并不需要上船查看。”

 

根据系统的大小,代斯米 OptiSave™节能系统可以在4 - 6天内完成安装和调试。它不需要修改船舶的安全功能,只需要对现有设备进行最小程度的修改。

 

John Nielsen 说道,“我们可以提供统包解决方案,可以做预计算,我们同样可以生产以及上船安装设备,我们也负责调试。”

“不需要干船坞,我们可以在船舶运行时进行安装。

 

目前,大约有700套OptiSave™节能系统安装在世界各地,不同类别的船只。

 

其中之一是马士基天津的石油和化学品运输船, 此船从2016年开始运营。 据Maritime Hawai’i在2017年的报道称,代斯米 OptiSave™冷却水系统每年可为船舶节省大约116吨燃料。从而每年可节约359吨二氧化碳和大量的燃料成本。

 

对于马士基天津的冷却室风扇,OptiSave™节能系统每年可节省32.4吨燃料,减少175吨二氧化碳排放。

 

作为代斯米对客户的承诺,我们会提供完备的计算方案,使客户能够做出决策。

参见以下示例。

System Details Calculated yearly savings Saving based on VLSFO (IFO380) Saving based on LSMGO
System Capacity [m3/h] Discharge pressure [bar] Shaftpower [kW] kWh FO/Tons CO2/Tons Sox/Tons Nox/Tons
SEA Cooling Water Pumps 400 2,5 45,0 503.692,00 102,2 275,94 5,31 8,85 $43.840,73 $50.864,94
LT Cooling Water Pumps 340 3 45,0 453.330,00 91,98 248 5 8 $39.456,66 $45.778,45
E\R Fans 42000 372,6 Pa 11,0 202.356,00 41,06 111 2 4 $17.613,51 $20.435,56
SUMMARY 1.159.378,00 235,24 634,94 12,31 20,85 $100.910,90 $117.078,95
                     
Fuel oil price in Tons -  (4 Ports Avg, 22/09/21) $543,00 $630,00