王浩召

摘 要：本文以87 m電力推進(jìn)平臺(tái)供應(yīng)船為例，介紹了電力推進(jìn)海工輔助船在申請(qǐng)美國(guó)船級(jí)社（ABS）關(guān)于周期性無(wú)人值班（ACCU）入級(jí)符號(hào)時(shí)，需要滿(mǎn)足的主要相關(guān)規(guī)范要求；同時(shí)還闡述了為了滿(mǎn)足這些要求，在船舶自動(dòng)化系統(tǒng)以及輪機(jī)艙室和管路系統(tǒng)等方面所采用的技術(shù)設(shè)計(jì)方案。本文對(duì)于同類(lèi)型船舶申請(qǐng)ABS或其他船級(jí)社關(guān)于（ACCU）的入級(jí)符號(hào)時(shí)，具有一定的借鑒和指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：電力推進(jìn)；船舶自動(dòng)化；周期性無(wú)人值班

中圖分類(lèi)號(hào)： U674.38+ 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： Taking the 87 m PSV with electric propulsion as an example， this paper introduces the requirements of ABS ACCU notation for offshore support vessels with electric propulsion and all relative technical solutions on ship AIS design， station arrangement and piping system design in order to comply with these requirements.

Key words： Electric propulsion； Automatic control； ACCU

1 前言

隨著世界海洋石油開(kāi)采事業(yè)的快速發(fā)展，海洋工程輔助船的設(shè)計(jì)建造呈現(xiàn)了快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。87m電力推進(jìn)平臺(tái)供應(yīng)船是馬尾造船股份有限公司從2008年開(kāi)始開(kāi)發(fā)建造的具有高技術(shù)附加值、高自動(dòng)化、營(yíng)運(yùn)性及經(jīng)濟(jì)性良好的新型多功能船舶。該船總長(zhǎng)87 m、型寬18.8 m、設(shè)計(jì)吃水5.9 m，入級(jí)美國(guó)船級(jí)社（ABS）。船舶設(shè)計(jì)采用全新的電力推進(jìn)系統(tǒng)，由4臺(tái)1 825 KW柴油發(fā)電機(jī)組將電力功率輸出至電站匯流排，為全船提供動(dòng)力及電力保障。推進(jìn)系統(tǒng)主要從A、B匯流排分別將電功率輸送至舵槳間推進(jìn)變壓器和12脈沖推進(jìn)變頻器，最后帶動(dòng)2臺(tái)2 000 kW推進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)2臺(tái)2 000 kW定螺距全回轉(zhuǎn)舵槳。螺旋槳功率的輸出變化主要依靠變頻器對(duì)推進(jìn)電機(jī)的變頻調(diào)速和加載來(lái)完成，如圖1所示。

2 規(guī)范要求和設(shè)計(jì)方案

本船為電力推進(jìn)型船舶，根據(jù)ABS規(guī)范的最新要求，從機(jī)艙4臺(tái)主發(fā)電機(jī)組開(kāi)始，到集控室電站，再到推進(jìn)器間的變壓器、變頻器和推進(jìn)電機(jī)，最后到全回轉(zhuǎn)舵槳，整套系統(tǒng)都被定義為主推進(jìn)系統(tǒng)，都需要滿(mǎn)足ACCU對(duì)于船舶主推進(jìn)系統(tǒng)的遙控和監(jiān)控要求。

2.1 艙室布置

2.1.1 控制站

根據(jù)ABS規(guī)范要求，本船在總體布置設(shè)計(jì)時(shí)考慮了駕駛室、消防控制站、集控室3個(gè)處所作為遙控和監(jiān)控的集中控制站。其中：駕駛室位于船舶首樓頂部駕駛甲板上，與機(jī)艙完全隔離；消防控制站位于機(jī)艙外主甲板上，與機(jī)艙之間為A60防火分隔；集控室位于機(jī)艙內(nèi)，與機(jī)艙之間也是A60防火分隔，并提供了固定式CO2滅火系統(tǒng)和便攜式消防設(shè)備。駕駛室和集控室由于布置了推進(jìn)和遙控控制的主要設(shè)備，因此該區(qū)域同時(shí)配置了空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)提供了2套機(jī)組的主備用方案，以確保在主系統(tǒng)失效情況下的備用功能，并同時(shí)提供失效報(bào)警功能。

2.1.2 燃油艙布置

對(duì)于入級(jí)ACCU船級(jí)符號(hào)的船舶其燃油沉淀艙和日用艙的總艙容需滿(mǎn)足規(guī)范的要求，即對(duì)于具備燃油自動(dòng)注入功能的船舶，其容積需滿(mǎn)足船舶正常航行8小時(shí)的油耗要求；對(duì)于不具備燃油自動(dòng)注入功能的船舶，其容積需滿(mǎn)足船舶正常航行24小時(shí)的油耗要求。由于本船在艙容設(shè)計(jì)時(shí)，無(wú)法滿(mǎn)足連續(xù)航行24小時(shí)的油耗要求，因此在設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)管系設(shè)計(jì)和自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了燃油日用艙的自動(dòng)注入功能。該功能是通過(guò)燃油分油機(jī)的自動(dòng)起停來(lái)實(shí)現(xiàn)的?？刂品钟蜋C(jī)自動(dòng)起動(dòng)的液位開(kāi)關(guān)，安裝在30%油艙的位置，即略高于正常的油艙低位報(bào)警值；自動(dòng)停止的液位開(kāi)關(guān)，安裝在90%油艙的位置，即略低于正常的油艙高位報(bào)警值。同時(shí)，將燃油沉淀艙也設(shè)計(jì)為自動(dòng)注入，依靠燃油輸送泵的自動(dòng)起停將燃油儲(chǔ)存艙的燃油自動(dòng)注入到燃油沉淀艙，燃油輸送泵的自動(dòng)起停主要依靠燃油沉淀艙的高低位液位開(kāi)關(guān)，液位開(kāi)關(guān)的布置與上述燃油日用艙類(lèi)似。

2.1.3 分油機(jī)區(qū)域通風(fēng)布置

本船配備了2臺(tái)燃油分油機(jī)并布置在機(jī)艙底層，因船機(jī)艙空間較小而沒(méi)有布置專(zhuān)門(mén)的分油機(jī)間。考慮到通風(fēng)要求，該區(qū)域的通風(fēng)設(shè)計(jì)方案為：通過(guò)機(jī)艙機(jī)械供風(fēng)主風(fēng)道引出一路供風(fēng)支路至分油機(jī)區(qū)域附近，然后在分油機(jī)單元上方安裝排氣集氣罩，并通過(guò)獨(dú)立的風(fēng)道和風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)械排風(fēng)，風(fēng)機(jī)為防爆風(fēng)機(jī)，風(fēng)量為800 m3/h，防爆等級(jí)為group IIA class T3，風(fēng)道中同時(shí)安裝了電動(dòng)防火風(fēng)閘，此方案設(shè)計(jì)獲得了船級(jí)社的認(rèn)可。

2.2 自動(dòng)化控制

2.2.1 自動(dòng)啟停設(shè)備

（1）主推進(jìn)海水/淡水冷卻泵及其備用泵

本船機(jī)艙中央海水/淡水冷卻系統(tǒng)和尾部舵槳間海水/淡水冷卻系統(tǒng)，均配置了2臺(tái)海水冷卻泵和2臺(tái)淡水冷卻泵，一臺(tái)主泵處于運(yùn)行狀態(tài)，一臺(tái)備用泵處于備用狀態(tài)?？紤]到推進(jìn)系統(tǒng)需要保持連續(xù)正常的運(yùn)行狀態(tài)，因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)將每個(gè)系統(tǒng)的主備用冷卻泵設(shè)置為自動(dòng)啟停和切換模式。備用冷卻水泵的自動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)，來(lái)自于冷卻水泵出口并聯(lián)管路上的壓力開(kāi)關(guān)，當(dāng)主泵運(yùn)行故障時(shí)，泵出口并聯(lián)管路上的冷卻水壓力會(huì)隨之降低，該管路上的壓力開(kāi)關(guān)將被觸動(dòng)，然后送出電信號(hào)給自動(dòng)化系統(tǒng)，系統(tǒng)將自動(dòng)輸出備用泵的起動(dòng)運(yùn)行指令和主泵的停止運(yùn)行指令，并同時(shí)向集控室發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

（2）油水分離器及艙底水泵

本船機(jī)艙和推進(jìn)器間不僅在污水井等區(qū)域設(shè)置了艙底水高位報(bào)警，同時(shí)還設(shè)計(jì)了艙底水泵自動(dòng)起停功能，在污水井高位報(bào)警情況下自動(dòng)起動(dòng)艙底水泵，將艙底水駁至艙底水艙，并在低位信號(hào)控制下自動(dòng)停泵?？紤]船舶在長(zhǎng)時(shí)間航行情況下艙底水艙的液面高度在高位報(bào)警后繼續(xù)上升的情況，還針對(duì)油水分離器設(shè)置了自動(dòng)運(yùn)行功能，起停信號(hào)來(lái)自于艙底水艙的高低位液位開(kāi)關(guān)。endprint

（3）燃油分油機(jī)

本船燃油分油機(jī)設(shè)置自動(dòng)起停裝置，其目的及方案，詳見(jiàn)前述。

（4）機(jī)艙固定式水霧滅火系統(tǒng)

本船固定式機(jī)艙水霧滅火系統(tǒng)主要用于保護(hù)4臺(tái)主發(fā)電機(jī)的柴油機(jī)和2臺(tái)自帶加熱器功能的燃油分油機(jī)。在系統(tǒng)控制方面采用了自動(dòng)噴霧釋放功能，水霧單元本體上的泵的自動(dòng)起動(dòng)信號(hào)來(lái)自于布置在柴油機(jī)上方的感溫感煙火災(zāi)探測(cè)器，當(dāng)探測(cè)區(qū)域存在初期火災(zāi)產(chǎn)生的煙或熱時(shí)，探測(cè)器向控制器發(fā)出信號(hào)，控制器向泵的電機(jī)發(fā)出起動(dòng)指令，并同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

（5）配電板電站

本船全回轉(zhuǎn)主推進(jìn)器的驅(qū)動(dòng)電機(jī)由主配電板供電，為了保證主推進(jìn)系統(tǒng)供電的連續(xù)性，本船在由2臺(tái)或3臺(tái)主發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行供電的情況下，設(shè)置了配電電站對(duì)于非重要設(shè)備自動(dòng)卸載和優(yōu)先脫扣的裝置，以保證船舶推進(jìn)、操縱、安全等重要設(shè)備的安全供電。

根據(jù)電力負(fù)荷計(jì)算，在正常航行狀態(tài)下將由3臺(tái)主發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行，其余一臺(tái)作為備用。在上述自動(dòng)卸載功能發(fā)生后，備用主發(fā)電機(jī)組將會(huì)自動(dòng)起動(dòng)并自動(dòng)連接至主配電板，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶負(fù)載的自動(dòng)供電。根據(jù)規(guī)范要求，整個(gè)系統(tǒng)功能恢復(fù)的時(shí)間必須在45 s以?xún)?nèi)，而通過(guò)87 m系列船多次海上試航驗(yàn)證，該系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間為40 s左右，滿(mǎn)足ABS規(guī)范要求。

（6）起動(dòng)空氣壓縮機(jī)

為了保證4臺(tái)主發(fā)電柴油機(jī)在任何時(shí)候都能順利起動(dòng)，本船通過(guò)安裝在2臺(tái)主空氣瓶上的壓力開(kāi)關(guān)輸出低壓起動(dòng)信號(hào)至2臺(tái)主空壓機(jī)以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)起動(dòng)功能；當(dāng)空氣瓶壓力達(dá)到額定要求后，壓力開(kāi)關(guān)輸出高壓停機(jī)信號(hào)至2臺(tái)主空壓機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)功能，低壓起動(dòng)機(jī)設(shè)定值為22 bar，高壓停機(jī)設(shè)定值為30 bar。

2.2.2 遙控控制設(shè)備

（1）主推進(jìn)遙控操作系統(tǒng)

本船主推進(jìn)遙控系統(tǒng)是一套基于計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)的Helicon X3遙控控制系統(tǒng)，主要布置在駕駛室前、后駕控臺(tái)及其頂式儀表板上，前、后駕控臺(tái)的遙控操作可以相互獨(dú)立完成。在船舶正常航行狀態(tài)下推進(jìn)機(jī)械裝置由駕駛室控制站進(jìn)行遙控和監(jiān)控操作。

為了保證在駕駛室主推進(jìn)遙控系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下不會(huì)失去對(duì)主推進(jìn)的遙控操作，在集控室安裝了一套主推進(jìn)復(fù)式操作系統(tǒng)作為備用，其主要配置和功能與前、后駕控臺(tái)遙控控制系統(tǒng)完全相同。另外，本船在尾部舵槳間還配置了就地手動(dòng)應(yīng)急操作系統(tǒng)，通過(guò)電子傳令鐘和電子轉(zhuǎn)舵單元，依據(jù)駕駛室指令在舵槳間對(duì)推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)急操作。

（2）消防控制站遙控控制

考慮到推進(jìn)機(jī)械處所突發(fā)火災(zāi)的可能性，同時(shí)為了保障船員在火災(zāi)發(fā)生后能夠在相對(duì)安全的位置實(shí)現(xiàn)遙控消防操作，本船在消防控制站內(nèi)對(duì)這些處所的相關(guān)系統(tǒng)布置了遙控控制或快速切斷操作按鈕盒或操作箱。另外，本船在消防控制站還安裝了固定式水霧消防系統(tǒng)和火警報(bào)警系統(tǒng)的監(jiān)視遙控復(fù)式板，作為備用消防控制操作點(diǎn)。

（3）消防系統(tǒng)駕駛室遙控

為了優(yōu)化管路設(shè)計(jì)，本船主消防滅火系統(tǒng)的管路布置，與船舶壓載、消防管路存在著并聯(lián)關(guān)系，且主消防泵作為船舶消防總用泵，同時(shí)也兼作壓載和艙底水泵的備用泵。本船在所有消防系統(tǒng)和壓載艙底系統(tǒng)存在管路并聯(lián)的地方設(shè)置遙控閥，并且該遙控閥和主消防泵一樣能夠在駕駛室通過(guò)MINIC操作版進(jìn)行遙控開(kāi)啟/關(guān)閉操作，上述遙控閥的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)要求滿(mǎn)足IP67的防護(hù)等級(jí)，并具備當(dāng)遙控或自動(dòng)控制出現(xiàn)故障時(shí)也能夠進(jìn)行手動(dòng)操作的功能。

（4）燃油系統(tǒng)駕駛室遙控

為了配合燃油分油機(jī)的自動(dòng)起停和燃油日用艙的自動(dòng)注入功能，本船燃油系統(tǒng)在從燃油沉淀艙至分油機(jī)進(jìn)口的管路上和從分油機(jī)出口至左右日用艙的管路上分別設(shè)置了遙控球閥，能夠在駕駛室進(jìn)行遙控選擇操作，以確保能夠維持燃油系統(tǒng)的駁運(yùn)功能。

2.3 監(jiān)控報(bào)警

為了使船舶更加安全可靠的處于航行狀態(tài)，本船的監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)除了對(duì)所有被測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視報(bào)警外，還通過(guò)輪機(jī)員呼叫報(bào)警系統(tǒng)和延伸報(bào)警系統(tǒng)延伸至輪機(jī)員室、駕駛室，以及必要的公告場(chǎng)所。本船監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)還配置了報(bào)警記錄打印、參數(shù)和狀態(tài)的定時(shí)或召喚打印以及參數(shù)的分組顯示等功能。另外，該套報(bào)警系統(tǒng)還具有自檢功能，當(dāng)測(cè)量原件或系統(tǒng)本身發(fā)生故障時(shí)也會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本船首制船于2011年上半年順利完成了海上試航，其中無(wú)人機(jī)艙項(xiàng)目交驗(yàn)在100%MCR的航行狀態(tài)下進(jìn)行了4個(gè)小時(shí)的模擬試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果得到了船東和ABS船級(jí)社的一致認(rèn)可，并順利獲得了ABS船級(jí)社頒發(fā)的ACCU檢驗(yàn)證書(shū)，為公司87 m電力推進(jìn)海工輔助船后續(xù)船的順利建造和交付，以及其它同類(lèi)型電力推進(jìn)船舶申請(qǐng)ABS船級(jí)社ACCU入級(jí)符號(hào)奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

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