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船舶废气排放与能效水平在线监测
| 论文题名： | 船舶废气排放与能效水平在线监测 |
| 关键词： | 营运船舶;氮氧化物排放;能效水平;性能评价;综合优化;在线监测 |
| 摘要： | 节能减排已成为当今航运业的热点研究问题。现行法规对船舶排放和能效的要求局限于认证阶段，少有研究从营运的角度对船舶综合性能进行分析。然而船舶实际运营与认证过程之间存在着发动机工况和环境条件的差异，这些差异或会导致船舶实际的能效和排放发生变化。营运阶段的船舶性能直接决定其产生实际环境影响的程度，应更值得关注。由此利用在线监测系统，对内河某货船正常运营过程中的能效和排放展开航行试验研究。在分析实测数据的基础上，提出船舶营运能效和排放的评价方法，并对船舶营运性能的监管和优化提出建议。 主要的研究内容从以下几个方面展开： （1）确定计算船舶营运性能所需测量的运营参数，并依据预估的参数变化范围及实船测量环境特点，完成各传感器的选型与验证。以内河某营运货船为试验对象，将该货船长期运行的长江中下游航段选定为试验航区，开展为期一个月的实船航行试验，持续监测试验船舶正常运营过程中的环境、工况、油耗和NOx排放等参数。 （2）依据在线监测系统采集到的工况数据，分析得到实船柴油机营运载荷谱。采用模糊聚类分析方法获得能够表征船机真实营运状态的五个特征工况点及权重，发现实际营运工况处于低转速、低功率区域，与台架E3认证循环存在明显差异。通过船舶性能数据与台架性能数据的对比分析，分别确定EEOI，NEOI（排放营运指数）和主机工作范围作为营运阶段能效、排放和安全性的评价指标，并据此建立船舶营运性能评价体系框架。最后，针对营运性能监管提出营运性能基线及其减排系数的定义。 （3）分别选用GA-BP神经网络及经推导的数学模型对船舶NEOI及EEOI与航速的关系进行拟合。依据上述关系建立营运性能综合优化模型，并采用多目标遗传算法获得船舶处于不同载重状态时该优化问题的非劣解集。结果表明在航速优化过程中，EEOI与NEOI存在权衡关系；营运能效对航速变化更敏感；在保证安全的前提下，增大载货量可同时改善船舶营运阶段的能效和排放。 |
| 作者： | 朱强 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 吕林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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