■ 楊志福

（中波輪船股份公司，上海 200002 ）

0 引言

固定式大型CO2系統(tǒng)是船舶消防的一個(gè)重要組成部分。其滅火原理是利用CO2氣體不支持燃燒（特殊物質(zhì)除外）的特性，通過(guò)釋放來(lái)降低空氣中的氧氣含量，從而達(dá)到窒息滅火的效果。在普通集裝箱、干散貨船上，它得到了廣泛應(yīng)用。但近年來(lái)不斷出現(xiàn)誤操作而導(dǎo)致的嚴(yán)重后果，使對(duì)其進(jìn)行全面解析成為一種必要，只有理解其工作原理，認(rèn)識(shí)其關(guān)鍵閥門(mén)的作用，掌握其日常維保、檢驗(yàn)和檢修要求，才能避免使用不當(dāng)而造成事故。

1 固定式大型CO2系統(tǒng)的構(gòu)成和釋放程序

整個(gè)固定式大型CO2系統(tǒng)，一般由CO2鋼瓶、CO2釋放主管、引導(dǎo)管系、引導(dǎo)氣瓶四個(gè)部分構(gòu)成。FSS規(guī)則第2.1.3.2條規(guī)定，固定式氣體滅火系統(tǒng)應(yīng)裝有自動(dòng)聲響報(bào)警裝置，以便在向滾裝處所和通常有人工作或出入的其他處所釋放滅火劑時(shí)能自動(dòng)報(bào)警；釋放前報(bào)警應(yīng)自動(dòng)啟動(dòng)，如打開(kāi)釋放箱的門(mén)；警報(bào)鳴響時(shí)間長(zhǎng)短應(yīng)根據(jù)撤離該處所需要的時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)定，但無(wú)論如何都不得少于20 s。FSS規(guī)則第2.2.2條規(guī)定，CO2系統(tǒng)控制裝置應(yīng)設(shè)置兩套獨(dú)立的控制裝置，以將CO2釋放至被保護(hù)處所，并確保警報(bào)裝置的啟動(dòng)：一套控制裝置用于開(kāi)啟將氣體輸送到被保護(hù)處所管路上的閥門(mén)，一套控制裝置用于放出貯存容器中的氣體； 兩套控制裝置應(yīng)位于一個(gè)標(biāo)明其所具體控制處所的釋放箱內(nèi)，如果釋放箱加鎖，則應(yīng)在釋放箱附近的明顯位置設(shè)一可擊碎玻璃罩子、盛放鑰匙的盒子。

所有固定式大型CO2系統(tǒng)的操作都會(huì)在打開(kāi)釋放箱時(shí)產(chǎn)生聲光報(bào)警（部分船舶的設(shè)計(jì)可能還會(huì)導(dǎo)致船舶風(fēng)油遙切）。CO2正常釋放（遙控釋放）的過(guò)程是：打開(kāi)引導(dǎo)氣瓶，引導(dǎo)氣體進(jìn)入引導(dǎo)管系并分為兩路：一路氣體先打開(kāi)通往保護(hù)處所的主閥，一路經(jīng)過(guò)一定延時(shí)后打開(kāi)一定數(shù)目的CO2鋼瓶瓶頭閥，CO2鋼瓶?jī)?nèi)儲(chǔ)存的CO2氣體進(jìn)入CO2釋放主管并經(jīng)過(guò)主閥進(jìn)入保護(hù)處所，從而撲滅該保護(hù)處所的火情。注意，遙控釋放完成后，都要到CO2間確認(rèn)對(duì)應(yīng)的主閥和鋼瓶瓶頭閥是否已打開(kāi)（見(jiàn)圖1）。簡(jiǎn)而言之，CO2系統(tǒng)最基本的操作程序就是打開(kāi)主閥和瓶頭閥，氣體經(jīng)過(guò)主閥進(jìn)入保護(hù)處所。

遙控釋放失敗時(shí)，可使用應(yīng)急手動(dòng)操作：到CO2間手動(dòng)打開(kāi)保護(hù)處所主閥，再打開(kāi)保護(hù)處所對(duì)應(yīng)的鋼瓶瓶頭閥即可（見(jiàn)圖2）。

圖2 CO2應(yīng)急操作釋放流程

2 高壓儲(chǔ)存式CO2鋼瓶的特性

常見(jiàn)的船舶CO2系統(tǒng)為高壓儲(chǔ)存式。鋼瓶?jī)?nèi)部填充的CO2為液態(tài)，在20℃時(shí)，內(nèi)部壓力達(dá)到5.8 MPa以上。完整的CO2鋼瓶由瓶頭閥和鋼瓶體構(gòu)成。瓶頭閥是控制整個(gè)鋼瓶的關(guān)鍵。可以由引導(dǎo)氣體打開(kāi)的瓶頭閥叫壓力開(kāi)啟式瓶頭閥（P/O閥——PRESSURE OPERATED VALVE），常見(jiàn)有兩種類(lèi)型：一種是向下扳開(kāi)式（見(jiàn)圖3），一種是手輪旋轉(zhuǎn)式（見(jiàn)圖4）。這兩種瓶頭閥都可以由引導(dǎo)氣體直接打開(kāi)，也可以在應(yīng)急情況下使用扳手向下扳開(kāi)或者以旋轉(zhuǎn)的方式打開(kāi)。瓶頭閥接有引導(dǎo)氣體管系，鋼瓶本身被接入CO2釋放主管。瓶體上的引導(dǎo)管系和鋼瓶?jī)?nèi)釋放主管管路是完全不相通的，只有通過(guò)引導(dǎo)管才能打開(kāi)瓶頭閥。需要注意的是，向下扳開(kāi)式瓶頭閥，如果誤操作被打開(kāi)，那么在鋼瓶?jī)?nèi)氣體向外釋放形成一定壓力前可以通過(guò)逆向往回扳動(dòng)關(guān)閉該閥，避免CO2氣體進(jìn)入管路引發(fā)險(xiǎn)情。

圖3 向下扳開(kāi)式瓶頭閥

圖4 手輪旋轉(zhuǎn)式瓶頭閥圖

CO2氣體在鋼瓶?jī)?nèi)時(shí)為液態(tài)，存放時(shí)要注意CO2間的溫度（通常以0℃ ～ 40℃為宜）變化。溫度過(guò)高會(huì)使鋼瓶?jī)?nèi)氣體壓力過(guò)大，導(dǎo)致鋼瓶上的安全閥破裂，泄漏出大量CO2氣體。鋼瓶?jī)?nèi)有一根虹吸管（見(jiàn)圖5），瓶頭閥打開(kāi)后，由于內(nèi)外壓力差，通過(guò)虹吸效應(yīng)，鋼瓶?jī)?nèi)最底部的氣體就最先釋放出來(lái)，最終將瓶?jī)?nèi)所有氣體也全部釋放。

圖5 高壓CO2 鋼瓶

3 三種典型的CO2系統(tǒng)分析及應(yīng)急操作

FSS規(guī)則第2.2.1.5條對(duì)固定式大型CO2系統(tǒng)的要求是，機(jī)器處所的固定管路系統(tǒng)應(yīng)在2 min內(nèi)將85%的氣體注入該處所。為滿(mǎn)足這一要求，作為被CO2保護(hù)的船舶機(jī)艙，在遙控釋放時(shí)，通過(guò)引導(dǎo)氣體，一路打開(kāi)主閥，一路快速打開(kāi)機(jī)艙所有的CO2鋼瓶瓶頭閥；即使遙控操作失敗，也要滿(mǎn)足在2 min內(nèi)將85%的CO2釋放成功。但這單靠手動(dòng)一瓶一瓶地打開(kāi)，顯然在時(shí)間上是不夠的。

因此，為了應(yīng)急使用，同時(shí)也滿(mǎn)足該項(xiàng)規(guī)定，CO2系統(tǒng)通常有以下3種布置方式：

1）在消防控制站布置一套遙控釋放裝置，在通往機(jī)艙的主管上增設(shè)一個(gè)補(bǔ)氣閥。

2019年發(fā)生了一起因誤操作船舶CO2系統(tǒng)導(dǎo)致重大人命傷亡事故。事故船舶的CO2系統(tǒng)采用的就是這種布置方式。在誤操作打開(kāi)了一瓶CO2的情況下，由于對(duì)補(bǔ)氣閥操作不當(dāng)，導(dǎo)致釋放了過(guò)多瓶數(shù)的CO2，從而造成重大事故。

圖6 引導(dǎo)氣瓶操縱箱

這種布置方式的正常釋放流程為：先后打開(kāi)操縱釋放箱，一瓶引導(dǎo)氣瓶瓶頭閥和吹通主閥的操作手柄（見(jiàn)圖6，有明顯標(biāo)示：左側(cè)用作開(kāi)啟鋼瓶，右側(cè)用作開(kāi)啟主閥），氣體分為兩路，一路打開(kāi)補(bǔ)氣閥，一路打開(kāi)主閥（兩個(gè)閥門(mén)被立即打開(kāi)）。然后打開(kāi)吹通鋼瓶的操作手柄，引導(dǎo)氣體經(jīng)過(guò)一定延時(shí)后到達(dá)鋼瓶瓶頭閥，并最終打開(kāi)該閥。補(bǔ)氣閥在整個(gè)遙控釋放中的作用是：機(jī)器保護(hù)處所的鋼瓶數(shù)目較多，引導(dǎo)氣體壓力可能不足以一次性打開(kāi)所有的瓶頭閥。這時(shí)已經(jīng)釋放入主管中的CO2氣體就可以通過(guò)已經(jīng)打開(kāi)的補(bǔ)氣閥進(jìn)入引導(dǎo)管系，充當(dāng)引導(dǎo)氣體，從而打開(kāi)剩余鋼瓶（見(jiàn)圖7）。

圖7 配有補(bǔ)氣閥式CO2系統(tǒng)

應(yīng)急手動(dòng)操作時(shí)，要首先手動(dòng)打開(kāi)主閥和補(bǔ)氣閥，再迅速打開(kāi)一定數(shù)目的連接了引導(dǎo)管系的鋼瓶瓶頭閥。當(dāng)手動(dòng)打開(kāi)的鋼瓶?jī)?nèi)CO2氣體進(jìn)入主管并形成一定壓力時(shí)，氣體就會(huì)通過(guò)補(bǔ)氣閥進(jìn)入引導(dǎo)管，從而打開(kāi)該處所所有連接引導(dǎo)管系的CO2鋼瓶，達(dá)到迅速釋放的目的。

由上述分析我們可知，在有補(bǔ)氣閥的系統(tǒng)中，一路引導(dǎo)氣體會(huì)同時(shí)打開(kāi)主閥和補(bǔ)氣閥。當(dāng)鋼瓶?jī)?nèi)的氣體進(jìn)入主管時(shí)，將從主管的分支中進(jìn)入補(bǔ)氣閥；補(bǔ)氣閥又將氣體導(dǎo)入引導(dǎo)管從而吹通更多的瓶頭閥。在固定式大型CO2系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖中，在補(bǔ)氣閥通向引導(dǎo)管的管路中設(shè)有一個(gè)雙重止回閥（DOUBLE NONRETURN VALVE），且僅允許氣體從補(bǔ)氣閥進(jìn)入引導(dǎo)管，而不能從引導(dǎo)管進(jìn)入補(bǔ)氣閥（見(jiàn)圖7）。

雙重止回閥用是來(lái)防止本來(lái)用作吹通瓶頭閥的引導(dǎo)氣體流入補(bǔ)氣閥的進(jìn)入主管，從而無(wú)法打開(kāi)瓶頭閥，致使遙控釋放操作失敗。例，某輪的固定式大型CO2系統(tǒng)中，圖紙上是有雙重止回閥的，但在實(shí)際中卻沒(méi)有布置。經(jīng)過(guò)對(duì)比同類(lèi)型的姊妹船（見(jiàn)圖8、圖9），該輪確實(shí)應(yīng)該有雙重止回閥。

圖9 配備有雙重止的管系

在新的止回閥備件上船之前，可以通過(guò)給補(bǔ)氣閥插上插銷(xiāo)，作為一種應(yīng)急的補(bǔ)救措施。把該閥鎖住后，遙控釋放時(shí)引導(dǎo)氣體就不能將其打開(kāi)，通往瓶頭閥的引導(dǎo)氣體也不會(huì)通過(guò)該閥進(jìn)入主管，從而可以成功吹通瓶頭閥。

有的船經(jīng)過(guò)出廠時(shí)制造商檢驗(yàn)、船級(jí)社檢驗(yàn)及每年年度檢驗(yàn)等，從未發(fā)現(xiàn)缺少雙重止回閥的問(wèn)題。所以對(duì)裝有補(bǔ)氣閥的固定式大型CO2系統(tǒng)船舶來(lái)說(shuō)，為防止因補(bǔ)氣閥沒(méi)有正確連接而導(dǎo)致遙控釋放失效，應(yīng)仔細(xì)檢查其裝設(shè)位置是否正確，以及圖紙上所標(biāo)識(shí)的止回閥有沒(méi)有正確安裝。

2）在消防控制站布置一套遙控釋放裝置，在CO2間將一大瓶CO2接入引導(dǎo)管。

這種布置方式的遙控釋放沒(méi)有變化，仍是引導(dǎo)氣體打開(kāi)主閥和一定數(shù)目的瓶頭閥。但在遙控釋放失敗的情況下，為使一次性打開(kāi)大量的鋼瓶瓶頭閥，該方案將一瓶大型CO2不僅接入主管，還接入引導(dǎo)管；遇到緊急情況時(shí)，只要手動(dòng)打開(kāi)主閥再打開(kāi)第87瓶瓶頭閥即可。87鋼瓶?jī)?nèi)的高壓氣體一部分進(jìn)入主管，一部分進(jìn)入引導(dǎo)管，直接吹通引導(dǎo)管內(nèi)所有的鋼瓶瓶頭閥，從而達(dá)到快速地大量釋放之目的（見(jiàn)圖10）。

圖10 一瓶CO2用作補(bǔ)氣瓶

這種布置方式由于接入引導(dǎo)管的大鋼瓶十分關(guān)鍵，所以應(yīng)將其位置和作用標(biāo)識(shí)出來(lái)，并檢查引導(dǎo)管和釋放管的連接方法，確保系統(tǒng)起到既可向主管釋放CO2，又可向引導(dǎo)管釋放CO2的作用。為防止遙控釋放時(shí)引導(dǎo)氣體進(jìn)入該鋼瓶，這一系統(tǒng)還在該段的引導(dǎo)管上裝設(shè)了止回閥，但要認(rèn)真核查安裝是否正確。

3）在消防控制站布置一套遙控釋放裝置，在CO2間再布置一套同樣的遙控釋放方式。

這一布置方式是最簡(jiǎn)單的一種，且為兩套獨(dú)立的管系，均可實(shí)現(xiàn)遙控釋放（見(jiàn)圖11）。兩套管系所處的位置不同，但操作方法相同，一套操作失敗時(shí)，即可使用另一套。

圖11 雙套遙控釋放裝置

4 固定式大型CO2系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)

船舶固定式大型CO2系統(tǒng)應(yīng)該正確標(biāo)識(shí)所有閥件的名稱(chēng)，并在操縱釋放處正確張貼操作說(shuō)明。這是減少整個(gè)系統(tǒng)在使用過(guò)程中出錯(cuò)的關(guān)鍵。如果有多個(gè)保護(hù)處所都可以被遙控釋放，通常單個(gè)保護(hù)處所的引導(dǎo)管系是獨(dú)立的，即不同的保護(hù)處所都有一套獨(dú)立的引導(dǎo)管系，用來(lái)釋放其對(duì)應(yīng)該處所所需的鋼瓶數(shù)量，而不至于釋放了其他處所的鋼瓶。在日常檢查中，要做好鋼瓶的編號(hào)，并依據(jù)引導(dǎo)管系在鋼瓶瓶頭閥上的布置，把不同處所對(duì)應(yīng)的鋼瓶加以標(biāo)識(shí)，以免在應(yīng)急操作中出錯(cuò)；這樣也能清楚具體鋼瓶的位置，以便檢查釋放的效果。主管人員應(yīng)將每一個(gè)保護(hù)處所的CO2鋼瓶瓶數(shù)牢記于心。

向貨艙釋放CO2鋼瓶時(shí)，往往因?yàn)檠b貨情況不一樣，釋放的鋼瓶數(shù)量也不同，所以，要根據(jù)艙容變化對(duì)不同裝載情況下需要釋放的鋼瓶數(shù)目做好計(jì)算并形成表格，以便在應(yīng)急的情況下起指導(dǎo)作用。通往貨艙的CO2管系在艙壁上開(kāi)有釋放孔，在裝載散貨時(shí)如果確定貨物沒(méi)有燃燒風(fēng)險(xiǎn)，在征得船長(zhǎng)的同意后可以關(guān)閉大艙抽煙系統(tǒng)，并對(duì)艙壁上的CO2釋放孔進(jìn)行封堵，以防被散貨進(jìn)入、堵塞。卸完貨后，要及時(shí)做好貨艙CO2釋放管系的吹通，并開(kāi)啟大艙煙霧探測(cè)系統(tǒng)。

如前面所述，在打開(kāi)遙控釋放操縱箱門(mén)時(shí)會(huì)有聲光報(bào)警，部分船舶可能還伴有風(fēng)油遙切。對(duì)此，應(yīng)利用拋錨的機(jī)會(huì)，通知機(jī)艙在做好相關(guān)準(zhǔn)備的情況下進(jìn)行操作試驗(yàn)，確認(rèn)是否有風(fēng)油遙切。

日常檢查時(shí)，應(yīng)每周檢查火警探測(cè)面板燈光的測(cè)試結(jié)果；每月檢查所有裝有壓力表的瓶體壓力范圍和釋放操作箱的各個(gè)箱門(mén)狀況；所有應(yīng)該關(guān)閉的閥都應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，所有釋放管系和引導(dǎo)氣體管系都應(yīng)完整；CO2鋼瓶固定位置、釋放裝置位置正確，鉛封完好，能立即使用；主管路里沒(méi)有空氣壓力，否則就要立即檢查所有的鋼瓶瓶頭閥。

根據(jù)IMO海安會(huì)MSC.1/Circ.1432的要求，需要對(duì)CO2系統(tǒng)進(jìn)行1年度、2年度、5年度、10年度檢驗(yàn)。具體內(nèi)容為：每年由船級(jí)社認(rèn)可的服務(wù)商對(duì)CO2系統(tǒng)進(jìn)行年度檢驗(yàn)；每2年對(duì)所有的CO2鋼瓶進(jìn)行稱(chēng)重和管路吹通試驗(yàn)；每5年進(jìn)行總閥拆檢（所有的控制閥進(jìn)行內(nèi)部檢查）和管路氣密性試驗(yàn)；每10年對(duì)鋼瓶總數(shù)的10%進(jìn)行水壓試驗(yàn)和滅火劑檢驗(yàn)，對(duì)管路進(jìn)行水壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)。如果有一個(gè)瓶體不合格，就應(yīng)該檢查剩余的50%的鋼瓶；如果還有不合格，則要求檢查全部的鋼瓶。軟管應(yīng)按照制造商建議的間隔時(shí)間進(jìn)行更換，最長(zhǎng)不能超過(guò)10年。此外，還要遵守不同船旗國(guó)主管機(jī)關(guān)在此基礎(chǔ)上的其他相關(guān)規(guī)定。

5 結(jié)語(yǔ)

固定式大型CO2系統(tǒng)作為船舶的一項(xiàng)關(guān)鍵設(shè)備，主管人員應(yīng)根據(jù)每艘船舶的特定布置方式，結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙，核查關(guān)鍵部件的布置，并熟知其操作方式和日常的維護(hù)，以便在真正遇到火情時(shí)發(fā)揮作用。