87 m電力推進平臺供應船入級ACCU船級符號的設計研究

王浩召

摘 要：本文以87 m電力推進平臺供應船為例，介紹了電力推進海工輔助船在申請美國船級社（ABS）關于周期性無人值班（ACCU）入級符號時，需要滿足的主要相關規(guī)范要求；同時還闡述了為了滿足這些要求，在船舶自動化系統(tǒng)以及輪機艙室和管路系統(tǒng)等方面所采用的技術設計方案。本文對于同類型船舶申請ABS或其他船級社關于（ACCU）的入級符號時，具有一定的借鑒和指導意義。

關鍵詞：電力推進；船舶自動化；周期性無人值班

中圖分類號： U674.38+ 文獻標識碼：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采事業(yè)的快速發(fā)展，海洋工程輔助船的設計建造呈現(xiàn)了快速增長的態(tài)勢。87m電力推進平臺供應船是馬尾造船股份有限公司從2008年開始開發(fā)建造的具有高技術附加值、高自動化、營運性及經(jīng)濟性良好的新型多功能船舶。該船總長87 m、型寬18.8 m、設計吃水5.9 m，入級美國船級社（ABS）。船舶設計采用全新的電力推進系統(tǒng)，由4臺1 825 KW柴油發(fā)電機組將電力功率輸出至電站匯流排，為全船提供動力及電力保障。推進系統(tǒng)主要從A、B匯流排分別將電功率輸送至舵槳間推進變壓器和12脈沖推進變頻器，最后帶動2臺2 000 kW推進電動機驅(qū)動2臺2 000 kW定螺距全回轉舵槳。螺旋槳功率的輸出變化主要依靠變頻器對推進電機的變頻調(diào)速和加載來完成，如圖1所示。

2 規(guī)范要求和設計方案

本船為電力推進型船舶，根據(jù)ABS規(guī)范的最新要求，從機艙4臺主發(fā)電機組開始，到集控室電站，再到推進器間的變壓器、變頻器和推進電機，最后到全回轉舵槳，整套系統(tǒng)都被定義為主推進系統(tǒng)，都需要滿足ACCU對于船舶主推進系統(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，本船在總體布置設計時考慮了駕駛室、消防控制站、集控室3個處所作為遙控和監(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，與機艙完全隔離；消防控制站位于機艙外主甲板上，與機艙之間為A60防火分隔；集控室位于機艙內(nèi)，與機艙之間也是A60防火分隔，并提供了固定式CO2滅火系統(tǒng)和便攜式消防設備。駕駛室和集控室由于布置了推進和遙控控制的主要設備，因此該區(qū)域同時配置了空調(diào)通風系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)提供了2套機組的主備用方案，以確保在主系統(tǒng)失效情況下的備用功能，并同時提供失效報警功能。

2.1.2 燃油艙布置

對于入級ACCU船級符號的船舶其燃油沉淀艙和日用艙的總艙容需滿足規(guī)范的要求，即對于具備燃油自動注入功能的船舶，其容積需滿足船舶正常航行8小時的油耗要求；對于不具備燃油自動注入功能的船舶，其容積需滿足船舶正常航行24小時的油耗要求。由于本船在艙容設計時，無法滿足連續(xù)航行24小時的油耗要求，因此在設計時通過管系設計和自動化系統(tǒng)設計實現(xiàn)了燃油日用艙的自動注入功能。該功能是通過燃油分油機的自動起停來實現(xiàn)的?？刂品钟蜋C自動起動的液位開關，安裝在30%油艙的位置，即略高于正常的油艙低位報警值；自動停止的液位開關，安裝在90%油艙的位置，即略低于正常的油艙高位報警值。同時，將燃油沉淀艙也設計為自動注入，依靠燃油輸送泵的自動起停將燃油儲存艙的燃油自動注入到燃油沉淀艙，燃油輸送泵的自動起停主要依靠燃油沉淀艙的高低位液位開關，液位開關的布置與上述燃油日用艙類似。

2.1.3 分油機區(qū)域通風布置

本船配備了2臺燃油分油機并布置在機艙底層，因船機艙空間較小而沒有布置專門的分油機間?？紤]到通風要求，該區(qū)域的通風設計方案為：通過機艙機械供風主風道引出一路供風支路至分油機區(qū)域附近，然后在分油機單元上方安裝排氣集氣罩，并通過獨立的風道和風機實現(xiàn)機械排風，風機為防爆風機，風量為800 m3/h，防爆等級為group IIA class T3，風道中同時安裝了電動防火風閘，此方案設計獲得了船級社的認可。

2.2 自動化控制

2.2.1 自動啟停設備

（1）主推進海水/淡水冷卻泵及其備用泵

本船機艙中央海水/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臺海水冷卻泵和2臺淡水冷卻泵，一臺主泵處于運行狀態(tài)，一臺備用泵處于備用狀態(tài)?？紤]到推進系統(tǒng)需要保持連續(xù)正常的運行狀態(tài)，因此在系統(tǒng)設計時將每個系統(tǒng)的主備用冷卻泵設置為自動啟停和切換模式。備用冷卻水泵的自動啟動信號，來自于冷卻水泵出口并聯(lián)管路上的壓力開關，當主泵運行故障時，泵出口并聯(lián)管路上的冷卻水壓力會隨之降低，該管路上的壓力開關將被觸動，然后送出電信號給自動化系統(tǒng)，系統(tǒng)將自動輸出備用泵的起動運行指令和主泵的停止運行指令，并同時向集控室發(fā)出報警信號。

（2）油水分離器及艙底水泵

本船機艙和推進器間不僅在污水井等區(qū)域設置了艙底水高位報警，同時還設計了艙底水泵自動起停功能，在污水井高位報警情況下自動起動艙底水泵，將艙底水駁至艙底水艙，并在低位信號控制下自動停泵?？紤]船舶在長時間航行情況下艙底水艙的液面高度在高位報警后繼續(xù)上升的情況，還針對油水分離器設置了自動運行功能，起停信號來自于艙底水艙的高低位液位開關。endprint

（3）燃油分油機

本船燃油分油機設置自動起停裝置，其目的及方案，詳見前述。

（4）機艙固定式水霧滅火系統(tǒng)

本船固定式機艙水霧滅火系統(tǒng)主要用于保護4臺主發(fā)電機的柴油機和2臺自帶加熱器功能的燃油分油機。在系統(tǒng)控制方面采用了自動噴霧釋放功能，水霧單元本體上的泵的自動起動信號來自于布置在柴油機上方的感溫感煙火災探測器，當探測區(qū)域存在初期火災產(chǎn)生的煙或熱時，探測器向控制器發(fā)出信號，控制器向泵的電機發(fā)出起動指令，并同時發(fā)出聲光報警信號。

（5）配電板電站

本船全回轉主推進器的驅(qū)動電機由主配電板供電，為了保證主推進系統(tǒng)供電的連續(xù)性，本船在由2臺或3臺主發(fā)電機組并聯(lián)運行供電的情況下，設置了配電電站對于非重要設備自動卸載和優(yōu)先脫扣的裝置，以保證船舶推進、操縱、安全等重要設備的安全供電。

根據(jù)電力負荷計算，在正常航行狀態(tài)下將由3臺主發(fā)電機組并網(wǎng)運行，其余一臺作為備用。在上述自動卸載功能發(fā)生后，備用主發(fā)電機組將會自動起動并自動連接至主配電板，實現(xiàn)對船舶負載的自動供電。根據(jù)規(guī)范要求，整個系統(tǒng)功能恢復的時間必須在45 s以內(nèi)，而通過87 m系列船多次海上試航驗證，該系統(tǒng)的響應時間為40 s左右，滿足ABS規(guī)范要求。

（6）起動空氣壓縮機

為了保證4臺主發(fā)電柴油機在任何時候都能順利起動，本船通過安裝在2臺主空氣瓶上的壓力開關輸出低壓起動信號至2臺主空壓機以實現(xiàn)自動起動功能；當空氣瓶壓力達到額定要求后，壓力開關輸出高壓停機信號至2臺主空壓機實現(xiàn)自動停機功能，低壓起動機設定值為22 bar，高壓停機設定值為30 bar。

2.2.2 遙控控制設備

（1）主推進遙控操作系統(tǒng)

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

為了保證在駕駛室主推進遙控系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下不會失去對主推進的遙控操作，在集控室安裝了一套主推進復式操作系統(tǒng)作為備用，其主要配置和功能與前、后駕控臺遙控控制系統(tǒng)完全相同。另外，本船在尾部舵槳間還配置了就地手動應急操作系統(tǒng)，通過電子傳令鐘和電子轉舵單元，依據(jù)駕駛室指令在舵槳間對推進系統(tǒng)進行應急操作。

（2）消防控制站遙控控制

考慮到推進機械處所突發(fā)火災的可能性，同時為了保障船員在火災發(fā)生后能夠在相對安全的位置實現(xiàn)遙控消防操作，本船在消防控制站內(nèi)對這些處所的相關系統(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)和火警報警系統(tǒng)的監(jiān)視遙控復式板，作為備用消防控制操作點。

（3）消防系統(tǒng)駕駛室遙控

為了優(yōu)化管路設計，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)關系，且主消防泵作為船舶消防總用泵，同時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MINIC操作版進行遙控開啟/關閉操作，上述遙控閥的驅(qū)動機構要求滿足IP67的防護等級，并具備當遙控或自動控制出現(xiàn)故障時也能夠進行手動操作的功能。

（4）燃油系統(tǒng)駕駛室遙控

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

2.3 監(jiān)控報警

為了使船舶更加安全可靠的處于航行狀態(tài)，本船的監(jiān)控報警系統(tǒng)除了對所有被測點進行監(jiān)視報警外，還通過輪機員呼叫報警系統(tǒng)和延伸報警系統(tǒng)延伸至輪機員室、駕駛室，以及必要的公告場所。本船監(jiān)控報警系統(tǒng)還配置了報警記錄打印、參數(shù)和狀態(tài)的定時或召喚打印以及參數(shù)的分組顯示等功能。另外，該套報警系統(tǒng)還具有自檢功能，當測量原件或系統(tǒng)本身發(fā)生故障時也會發(fā)出聲光報警信號。

3 結束語

本船首制船于2011年上半年順利完成了海上試航，其中無人機艙項目交驗在100%MCR的航行狀態(tài)下進行了4個小時的模擬試驗，試驗結果得到了船東和ABS船級社的一致認可，并順利獲得了ABS船級社頒發(fā)的ACCU檢驗證書，為公司87 m電力推進海工輔助船后續(xù)船的順利建造和交付，以及其它同類型電力推進船舶申請ABS船級社ACCU入級符號奠定了良好的技術基礎。

參考文獻

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