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        78m 錨作供應(yīng)船升級(jí)周期無人值班機(jī)艙的設(shè)計(jì)

        2023-11-04 14:09:38劉寶晶
        大科技 2023年46期
        關(guān)鍵詞:關(guān)閥百葉窗駕駛室

        劉寶晶

        (廣東省五金礦產(chǎn)進(jìn)出口集團(tuán)有限公司中山分公司,廣東 中山 528437)

        0 引言

        進(jìn)入21 世紀(jì),隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步,船舶自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展迅速,機(jī)艙自動(dòng)化系統(tǒng)在海洋工程船舶上得到了廣泛的應(yīng)用,周期無人值班機(jī)艙系統(tǒng)受到了重點(diǎn)關(guān)注,此系統(tǒng)不僅避免船員的誤判和不當(dāng)操作,而且減輕了船員大量重復(fù)體力損耗,提高了船舶運(yùn)營安全和運(yùn)行效率,降低了船舶維養(yǎng)和管理費(fèi)用[1]。

        78m 錨作/海工供應(yīng)船(簡稱“78m 船”),船號(hào)為GS13177,入美國船級(jí)社(ABS),船型為雙機(jī)雙舵漿、單艉側(cè)推雙艏側(cè)推、具備二級(jí)動(dòng)力定位(DP2)、一級(jí)對(duì)外消防(FFV-1)、溢油回收(OSR-C1)等功能的平臺(tái)供應(yīng)/溢油回收船。原始設(shè)計(jì)為有人值班機(jī)艙系統(tǒng),按照重啟后新船東的升級(jí)要求,增加無人機(jī)艙自動(dòng)化入級(jí)要求(ABS-ACCU),升級(jí)為周期無人值班機(jī)艙系統(tǒng)。下文就以78m 船作為示例來研究海工船舶升級(jí)為周期無人值班機(jī)艙系統(tǒng)遇到的主要問題和解決措施。

        1 增設(shè)消防控制站

        依據(jù)ABS-ACCU 入級(jí)符號(hào)要求,78m 船在初始設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,應(yīng)增加消防控制站,并且需在消防控制站增加遙控設(shè)備,或者具備以下功能:機(jī)艙風(fēng)油切斷按鈕一套,在機(jī)艙失火情況下,可以切斷機(jī)艙通風(fēng)風(fēng)機(jī)電源;增設(shè)一個(gè)火災(zāi)報(bào)警板和手動(dòng)火警按鈕;消防泵遙控按鈕,在本船失火情況下,可以遠(yuǎn)程啟動(dòng)消防泵,使消防管路系統(tǒng)得到足夠壓力的消防水;機(jī)艙水霧遙控系統(tǒng),在機(jī)艙失火情況下,可以遠(yuǎn)程啟動(dòng)機(jī)艙水霧滅火;CO2滅火系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制,在機(jī)艙失火時(shí),可遙控釋放CO2滅火;遠(yuǎn)程關(guān)閉氣動(dòng)快關(guān)閥,快速切斷燃油艙吸入口處的氣動(dòng)快關(guān)閥;遠(yuǎn)程關(guān)閉機(jī)艙通風(fēng)百葉窗,在釋放CO2時(shí),需要遙控關(guān)閉機(jī)艙通風(fēng)百葉窗。即本船可以考慮尋找一個(gè)位置合適、空間足夠的房間增設(shè)一個(gè)獨(dú)立的消防控制站,實(shí)際考慮到78m 船初始設(shè)計(jì)并無合適的空余房間作為獨(dú)立的消防控制站,如果設(shè)計(jì)一個(gè)單獨(dú)的消防控制站,修改工程量和施工時(shí)間將會(huì)顯著增大,這個(gè)方案被淘汰。經(jīng)過技術(shù)分析,78m 船選擇駕駛室兼做消防控制站是最合適可行的,最終以此作為解決方案,以實(shí)現(xiàn)減小船舶的改造工程量和降低升級(jí)成本的目的。

        1.1 機(jī)艙風(fēng)油切斷

        在78m 船駕駛室增設(shè)遙控板,帶機(jī)艙風(fēng)油切斷按鈕,實(shí)現(xiàn)在駕駛室遠(yuǎn)程遙控切斷機(jī)艙里的燃油供給和通風(fēng)。

        1.1.1 遠(yuǎn)程關(guān)閉機(jī)艙通風(fēng)百葉窗

        78m 船現(xiàn)有機(jī)艙通風(fēng)百葉窗為本地手動(dòng)控制,應(yīng)改為氣動(dòng)或電動(dòng)百葉窗,讓船員能在駕駛室遠(yuǎn)程關(guān)閉百葉窗。在選擇遙控方案是,考慮到氣動(dòng)方案較為成熟,使用案例較多,風(fēng)險(xiǎn)較小,本船最終選擇升級(jí)為氣動(dòng)百葉窗。在下一步具體詳細(xì)設(shè)計(jì)過程中,考慮到氣動(dòng)百葉窗控制箱的尺寸較大,長寬高分別為800mm×550mm×1240mm,放在駕駛室不太可行,不僅占用空間太大并且影響駕駛室的美觀,需在駕駛室外部尋找空間布置。經(jīng)過上船實(shí)地查看,可以將氣動(dòng)百葉窗控制箱安裝于上艏樓甲板有遮擋的過道艙壁上,此位置較為寬闊,且為為半開放空間,能遮擋大部分的雨水,現(xiàn)場改造施工及以后船員操作維護(hù)都會(huì)非常方便。設(shè)計(jì)時(shí),需在氣動(dòng)百葉窗控制箱的壓縮空氣釋放管路上并聯(lián)兩個(gè)電磁閥,并在駕駛室增設(shè)一個(gè)遙控面板來控制此電磁閥的開啟關(guān)閉。氣動(dòng)百葉窗控制原理是,當(dāng)船員在駕駛室按下遙控面板的開啟按鈕時(shí),氣動(dòng)百葉窗控制箱里壓縮空氣瓶出口的電磁閥打開,氣瓶中的壓縮空氣經(jīng)由管路到達(dá)氣動(dòng)百葉窗,并驅(qū)動(dòng)百葉窗開啟。同理,在駕駛室按下關(guān)閉按鈕時(shí),使氣動(dòng)百葉窗關(guān)閉,以此實(shí)現(xiàn)駕駛室能在緊急情況下迅速切斷機(jī)艙通風(fēng)。修改設(shè)計(jì)后的氣動(dòng)百葉窗控制原理如圖1 所示。

        圖1 氣動(dòng)百葉窗控制原理

        設(shè)計(jì)和采購時(shí)需要注意,壓縮空氣瓶的容積大小要經(jīng)過計(jì)算后才能確定,保證空氣瓶在不充氣的情況下能關(guān)閉所有氣動(dòng)百葉窗兩次,空氣瓶需提供ABS 船級(jí)社產(chǎn)品證書。

        1.1.2 遠(yuǎn)程關(guān)閉燃油系統(tǒng)快關(guān)閥

        78m 船現(xiàn)有的燃油系統(tǒng)快關(guān)閥遙控箱安裝在機(jī)艙外面的大拖纜機(jī)房內(nèi),并不能在駕駛室遠(yuǎn)程控制,需修改設(shè)計(jì)使其延伸到駕駛室控制,此時(shí)有兩個(gè)修改方案可供選擇。

        方案A。快關(guān)閥遙控箱移動(dòng)到駕駛室。優(yōu)點(diǎn)是不用修改或新增設(shè)備,只需移動(dòng)快關(guān)閥遙控箱和延伸空氣管路連接快關(guān)閥遙控箱即可。缺點(diǎn)是快關(guān)閥遙控箱占用空間太大,長寬高分別為880mm×520mm×1430mm,并且影響駕駛室整體布局的美觀,原有的9 路壓縮空氣管路需相應(yīng)延伸到駕駛室里,從主甲板穿越多層甲板和艙壁,管路修改量較大,大約需增加400m 壓縮空氣管路。

        方案B??礻P(guān)閥遙控箱位置不變,將快關(guān)閥遙控箱內(nèi)的釋放壓縮空氣的2 個(gè)手動(dòng)閥改為電磁閥,在駕駛室安裝遙控板,控制此電磁閥的開啟/關(guān)閉,通過開啟/關(guān)閉這2 個(gè)電磁閥以達(dá)到在駕駛室遠(yuǎn)程關(guān)閉機(jī)艙的氣動(dòng)快關(guān)閥,相對(duì)A 方案修改量較小。

        對(duì)比2 個(gè)方案,因?yàn)?8m 船是建造接近完工的船舶,修改量最小的方案無疑是最適合的,修改設(shè)計(jì)最后選擇了B 方案,快關(guān)閥遙控箱位置不變,在駕駛室安裝遙控板經(jīng)由電磁閥來遠(yuǎn)程關(guān)閉氣動(dòng)快關(guān)閥??礻P(guān)閥控制系統(tǒng)原理如圖2 所示。

        圖2 快關(guān)閥控制系統(tǒng)原理

        1.2 固定式二氧化碳(CO2)滅火系統(tǒng)

        78m 船原始設(shè)計(jì)是固定式CO2滅火系統(tǒng)有兩個(gè)遙控釋放站,分別在機(jī)艙入口和CO2室遙控控制CO2釋放,并不能在駕駛室遠(yuǎn)程控制,需修改設(shè)計(jì)使其延伸到駕駛室控制,此系統(tǒng)修改設(shè)計(jì)思路與上文中快關(guān)閥遙控控制系統(tǒng)相似,解決方案選擇將氮?dú)猓∟2)瓶手動(dòng)瓶頭閥,改為電磁瓶頭閥,在駕駛室安裝遙制板,控制電磁瓶頭閥的開啟/關(guān)閉,實(shí)現(xiàn)能在駕駛室遠(yuǎn)程釋放CO2氣體到機(jī)艙滅火的功能,如圖3 所示。同時(shí),考慮到CO2滅火系統(tǒng)如果與風(fēng)油切斷聯(lián)動(dòng)對(duì)本船動(dòng)力定位模式下單點(diǎn)故障及船舶安全的影響,CO2滅火系統(tǒng)選擇不與風(fēng)油切斷聯(lián)鎖,僅在駕駛室獨(dú)立控制[2]。

        圖3 駕駛室遠(yuǎn)程釋放CO2 滅火

        1.3 增設(shè)一個(gè)火災(zāi)報(bào)警板和手動(dòng)火警按鈕

        在消防控制站即78m 船的駕駛室內(nèi),需在原有的報(bào)警板基礎(chǔ)上增加火災(zāi)報(bào)警板和手動(dòng)火警按鈕,以滿足ABS-ACCU 入級(jí)符號(hào)要求,修改較為簡單。

        1.4 消防泵遠(yuǎn)程遙控

        同上在78m 船駕駛室增設(shè)消防泵遙控啟/停按鈕和指示燈,確證應(yīng)急消防泵能在駕駛室遠(yuǎn)程啟動(dòng)和停止。當(dāng)本船出現(xiàn)火災(zāi)的緊急情況下,可以迅速從駕駛室遠(yuǎn)程啟動(dòng)消防泵,使消防總管能立即獲得可供滅火的消防水,保證內(nèi)消防系統(tǒng)可以快速滅火解除險(xiǎn)情[3]。原始設(shè)計(jì)的FIFI 系統(tǒng)(對(duì)外消防系統(tǒng))的閥件已設(shè)計(jì)為電動(dòng)蝶閥,可以在駕駛室后控制臺(tái)完全遙控,消防水炮可以在駕駛室里遙控,不需要額外修改升級(jí)。

        1.5 固定式機(jī)艙水霧滅火系統(tǒng)

        固定式機(jī)艙水霧系統(tǒng)要能在駕駛室后控制臺(tái)遠(yuǎn)程遙控,由于78m 船原始設(shè)計(jì)已能在駕駛室控制,不需要額外修改升級(jí)。

        2 通海閥

        機(jī)艙海水總管上的2 個(gè)通海閥原本為手動(dòng)蝶閥,按ABS-ACCU 入級(jí)符號(hào)要求需改為能在機(jī)艙平臺(tái)上方操作。由于原通海閥和海水總管在船東提出升級(jí)改造時(shí),都已經(jīng)在船上安裝完成,而且78m 船也已經(jīng)下水了,如果整個(gè)通海閥重新更換,本船需要進(jìn)塢更換才能避免海水浸沒機(jī)艙,這樣修改的話,工程量較大且耗時(shí)耗力,經(jīng)考慮最終確定了解決方案:通海閥閥體不更換,僅將通海閥的控制手輪更換為電動(dòng)驅(qū)動(dòng)頭。需要注意的是,更換的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)頭要求為IP68 的防護(hù)等級(jí),將其遙控箱安裝在主甲板上的工作間內(nèi)。通海閥電動(dòng)驅(qū)動(dòng)頭如圖4 所示。

        圖4 通海閥電動(dòng)驅(qū)動(dòng)頭

        3 機(jī)艙監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)升級(jí)

        根據(jù)ABS-ACCU 入級(jí)符號(hào)的要求,78m 船還對(duì)機(jī)艙報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)。包括增加機(jī)艙值班報(bào)警(死人報(bào)警);集控臺(tái)增加一套工作站;延伸報(bào)警板增加單獨(dú)的火災(zāi)報(bào)警蜂鳴器;增加死人報(bào)警指示器;機(jī)艙內(nèi)所有污水井設(shè)置高位報(bào)警等[4]。

        4 主推進(jìn)系統(tǒng)的監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)升級(jí)

        78m 船機(jī)艙設(shè)置有集控室(ECR),集控室內(nèi)安裝有主配電板、主發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)按鈕和主機(jī)、輔機(jī)的控制和監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)。78m 船主推進(jìn)系統(tǒng)備用泵要有自動(dòng)起動(dòng)功能,并送出泵出口低壓報(bào)警、備用泵起動(dòng)報(bào)警到監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng),并確保所有推進(jìn)系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備滿足ABS 船級(jí)社的ACCU 入級(jí)符號(hào)的要求。經(jīng)逐一確認(rèn),78m 船僅主發(fā)電機(jī)需安裝新增的傳感器,以滿足監(jiān)測及自動(dòng)化報(bào)警點(diǎn)要求,其余設(shè)備在初始設(shè)計(jì)時(shí)均已滿足要求。另外,主機(jī)啟動(dòng)空氣和控制空氣壓力低信號(hào)送到監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)并在駕駛室顯示和報(bào)警[5]。

        5 無人機(jī)艙海上試驗(yàn)

        經(jīng)過完成上述主要升級(jí)設(shè)計(jì)工作后,78m 船按升級(jí)方案完成了升級(jí)改造,隨后進(jìn)行海上航行試驗(yàn)包括無人機(jī)艙試驗(yàn)。要求下述功能試驗(yàn)必須在試航或碼頭完成。包括推進(jìn)器啟動(dòng)、切換;推進(jìn)器控制響應(yīng)驗(yàn)證;推進(jìn)控制電源故障的響應(yīng);自動(dòng)推進(jìn)停車;自動(dòng)推進(jìn)減速;推進(jìn)緊急停止裝置的啟動(dòng)。還要進(jìn)行推進(jìn)主機(jī)機(jī)旁控制機(jī)切換功能測試。最終,在主機(jī)85%負(fù)荷試驗(yàn)期間,模擬無人機(jī)艙試驗(yàn)4h,在此期間,主機(jī)應(yīng)自駕駛室控制,非緊急情況下,不得操作機(jī)艙內(nèi)設(shè)備,無關(guān)人員不得進(jìn)入機(jī)器處所。并且記錄所有報(bào)警情況,當(dāng)報(bào)警發(fā)生時(shí),應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和報(bào)警原因,證明報(bào)警是正常的。4h 后,78m 船順利完成了無人機(jī)艙功能驗(yàn)證試驗(yàn),船東船檢對(duì)試驗(yàn)過程和結(jié)果反映良好,充分證明此次78m 船無人機(jī)艙的升級(jí)設(shè)計(jì)改造極為成功。

        6 結(jié)語

        78m 重啟后,通過4 個(gè)多月的攻關(guān)克難和不懈努力,分析無人機(jī)艙升級(jí)各種方案的技術(shù)可行性,在78m船自身功能多、設(shè)備雜、空間狹小等復(fù)雜的情況下,終于完成了這次艱巨的無人機(jī)艙升級(jí)設(shè)計(jì)、改造和試航,給后續(xù)其他類似項(xiàng)目提供了技術(shù)參考借鑒,并且持續(xù)優(yōu)化和改進(jìn)設(shè)計(jì)方案,對(duì)海工船舶升級(jí)無人機(jī)具有重大意義。

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