国内外船用中高速柴油机产业现状和发展动态
姜春明 讲师 华东船舶工业学院[212003]
肖 民 女 博士/副教授 华东船舶工业学院[212003]
姚寿广 博士/教授 华东船舶工业学院[212003]
甘霏斐 硕士生 华东船舶工业学院[212003]
摘 要 未来10~15年,中高速柴油机仍将是大中型舰船、中型民船主机、辅机和高速艇的主要动力。与船用低速机不同,中、高速柴油机机型分布很分散,这就给我国船用中高速柴油机的发展带来了很多困难。本文较全面地分析了国内外船用中高速柴油机产业现状和发展动态,为我国船用中高速柴油机的发展提供参考依据。
关键词 船舶 中高速柴油机
中图分类号 U664.121
0 引 言
二十世纪50年代以来,柴油机因其功率范围大、效率高、能耗低,在各型民用船舶和中小型舰艇推进装置中确立了其主导地位。新材料、新工艺、新技术的不断开发使用,为柴油机注入了新的活力,使其在动力机械,尤其在船舶动力方面依然发挥着无法替代的作用。据统计,在2000吨以上的船舶中,柴油机作为动力的超过95%,预计这一情况仍将持续下去[1]。
船用中速柴油机主要用作大中型舰船和中型民船的主机和部分辅机。在目前船用柴油机产品中,它的总功率最大,市场竞争也最激烈[2]。在机动船覆盖的范围内,高速柴油机主要用作快速船的推进装置。高速柴油机和中速柴油机一样,近期在大多数主要生产厂家得以提高质量和增大功率。尽管高速柴油机面临着燃气轮机的有力挑战,但其动力性、经济性、可靠性、排放性能和重量轻、结构紧凑的优势将会保证其继续被高速艇所选用[3]。
中国船舶工业在经历了改革开放后20多年的发展,现已成为世界第三造船大国,造船产量连年上升,船用柴油主机的需求量也不断增加。中国的船用柴油主机市场已为众多造机厂家所关注[4]。与船用低速机不同,中、高速柴油机机型分布显得很分散[5],这就给我国船用中高速柴油机的发展带来了很多困难。为了解决我国船用中高速柴油机发展中存在的实际问题,本文较全面地分析了国内外船用中高速柴油机产业现状和发展趋势,为我国船用中高速柴油机的发展提供参考依据。
1 国内现状和发展动态
近年来,我国船用柴油机的技术水平获得较大发展,通过技术引进,不但使我们掌握了国外柴油机先进技术,同时对我国柴油机制造工厂进行了相应的技术改造,补充和更新了一批关键工艺装备,健全了工厂的基础设施,加强了质保管理系统,相应培养了一批专业人才,积累了他们对先进柴油机的制造和试验的经验,在消化、吸收国外先进技术同时,给我国自行研制柴油机奠定了良好的基础。与此同时,在各研究设计院所、高等院校和制造企业通力合作下,我国也研制了不少新一代船用柴油机产品,通过大量研究和试制工作,也取得了不少丰硕成果[6]。
80年代初以来,我国陆续引进了一些较先进机型的生产许可证,如Deutz MW M604B和234,S20, ATL25,DL22,SE MT Pielstick PA6和PC2,MTU331/396等,1991年又引进了MTU956/1163-02。其中,有的机型已投产,有的正在准备投产,这些对我国柴油机的发展起到了积极作用。在吸收国外先进技术的同时,我国对老机型作了改进提高,如12VE230柴油机将功率从1618kW提高到2426kW,同时也开发了一些新机型。但总的说来,我国现有的船用柴油机主要技术指标如强载度、可靠性和燃油消耗率等与国外先进机型相比,尚存在不少差距。
我国船用中高速柴油机产业发展现状是:设计、研究和生产体系初具规模,总体水平不高,关键零部件制造工艺落后,达不到高质量水平。
我国船用中高速柴油机的发展趋势为:
1)继续贯彻引进、消化、吸收、开发、创新的政策。
2)生产引进机方面,目前我国生产的引进机机型多、批量少,在设计、计算和工艺研究方面的投入也少。我们应将投入集中到有批量的少数几个机型上去,加快引进技术的消化吸收,加强工艺研究,提高国产化率,使我国柴油机制造水平走上一个新的台阶。在未来15年内,重点发展MTU956/1163系列柴油机,同时搞好P A6-280系列柴油机的国产化。
3)在生产引进产品的同时,充分学习国外先进技术,有重点地提高自研机型的档次,加速产品的更新换代,研究几型具有二十世纪90年代初期水平的通用型中速柴油机,形成系列,进入市场供船东选用。其性能指标Pe在1.8~2.1MPa,结构可靠性能满足高性能要求,经济性好,ge在200g/kW h以内。
4)改变过去机型多,用途单一,变型少,产品结构不合理的格局。新研制的产品应能一机多用、军民兼用、主辅机通用,形成系列,除12V、16V、20V以外,还要有6L、8L,以满足不同需要,保持较长时间的竞争力与生命力。
5)在增压系统上采用单总管的排气系统,如MPC、长支管等,以改进加速加载瞬态特性及低工况稳态特性。当前SEMT Pielstick PA6、PC20、PC30、PC40、Sulzer S20,ZA40S,Wartsila TM620等均采用单总管并取得了成功的经验。
6)在提高Pe的同时,必须进一步降低ge,同时要能烧重油及满足排放的要求。
7)船用柴油机电子控制是必然的趋势,为此,在这方面的技术开发研究工作必须及早进行。
8)加速形成现代化生产体系,改变过去大而全的生产体系,向专业化大生产体系发展,以使主机厂集中精力提高整机产品质量和扩大产品用途,占领国内,推向海外。
9)全国柴油机行业应仿效国际上走联合开发的道路,集中使用投入,效益共享。
2 国外现状和发展动态
国外如日本、韩国、英国、美国、法国、德国、丹麦等主要造船国家中,政府对造船业都采取扶持政策,国家提供的政策有信贷、税收、产品进出口、企业改组、科技投入等方面的优惠政策给予造船业扶持,推动造船业的发展[7]。作为造船业中间产品的船用柴油机产业与造船业同步发展,并形成了一大批世界著名的船用柴油机生产企业,如法国的Pielstick,瑞士的New Sulzer,德国的MAN B&W,MTU,Deutz MW M,芬兰的Wartsila,美国的Caterpillar等。
目前,国际上占有一定市场率的生产中速机的公司主要有[1,5,8]:MAN B&W,Wartsila-Ne w Sulzer, Pielstick,Mak和阪神。尽管中速机的市场占有情况每年有些波动,但所列几家公司始终处于世界前列。
高速机一直以MTU公司、Deutz MW M公司、Caterpillar公司和Pa xman公司的产品占有重要地位。
国外柴油机制造业的发展具有以下共同特征[8]~[12]:
1)超大量的投入。柴油机发展到如此综合性,一般的投入已不能适应迅速发展的市场需求。以Ne w Sulzer为例,90年代策略总投资6000万瑞士法郎,这笔资金是1993年净收入的两倍。产生的效益则是每年以20%以上的速度递增。
2)资本的集中。超大量的投入要依靠雄厚的资本,这不是一般或者单个企业可以承受的。因此柴油机企业的集团化发展趋势有增无减。80年代初, MAN和B&W组成了新的集团公司,1992年又与MTU公司取得了Pielstick公司的剩余股份。New Sulzer公司1991年新组建,而Wartsila已使几个颇有名的柴油机公司,如法国的SAC M,荷兰的Stork等加入了自己的集团。1996年,Ne w Sulzer又与其合并。同年,美国Caterpillar与德国Mak两家公司联合。新的集团组合,相应的产品纲领也随着进行调整、取舍,老的产品淘汰,新的产品诞生。
3)柴油机技术的发展早已不是依靠个人的专利发明进行重要改进的时代,科研集体在现代柴油机的发展中起了主导作用。除大企业的开发中心以外,独立的柴油机研究机构的开发活动也相当活跃。较早的有英国的Ricardo研究所,奥地利的Lister研究所,德国的FE V是后起之秀,美国的西南研究所更具实力。这些机构根据自己对市场的预测或接受企业的委托,以自己的各种先进手段和技术,单独或合作开发新的产品。
4)重视质量。1992年日本洋马公司就通过了ISO9001质量体系认证;MAN B&W则声称把自己的工作重点放在质量上。
5)转让及扩散生产。许多大企业的柴油机是以许可证贸易方式转让生产的。以1995年为例,世界三大柴油机企业的近80%的台数是由许可证买方
