淺談應急響應救援船主要電氣系統(tǒng)設計

李占宇

（大連中遠海運重工有限公司，遼寧大連 116113）

0 引言

應急響應救援船（emergency response and rescue vessel）主要負責海上油田安全的巡邏及落水人員的救助，兼顧平臺淡水、燃油、鉆井水、作業(yè)設備的運輸及人員的接送。加裝回收油模塊后，其可用于海面平臺及油船的溢油回收。

大連中遠海運重工建造的62 m應急響應救援船為1艘配置雙機雙槳、3臺主發(fā)電機、2臺軸帶發(fā)電機，通過齒輪箱長軸距帶動2套可調(diào)距槳、2臺管道式側推、1臺可伸縮全回轉推進器的船舶。該船總長62 m，型寬15.5 m，型深6 m，載重量1 500 t，航速13 kn，入ABS船級社，配備DP動力定位系統(tǒng)，可同時救助300人，且滿足英國油氣工業(yè)協(xié)會、荷蘭油氣協(xié)會、丹麥海事局等特種船專用規(guī)范。

以本船為例，針對其他特種船在電氣系統(tǒng)設計、設備的不同點進行介紹與分析，從而展現(xiàn)應急響應救援船電氣系統(tǒng)設計的獨特之處。

1 船籍符號及特殊的規(guī)范要求

典型的船級社入級符號如下：

Class notation：ABS A1 (E) Offshore Support Vessel；Safety Standby Service GR B-(300)；SPS；AMS； ACCU；HAB (WB)；DPS-1；ENVIRO；GP；UWILD。

1）+A1：表示船舶滿足ABS船體結構規(guī)范要求，并在ABS的檢測下建造。

2）Offshore Support Vessel：表示船舶主要設計用于海洋工程支持服務，并滿足ABS鋼船規(guī)范相關章節(jié)的要求，同時滿足ABS“海洋工程支持船建造與入級指引”中的相關條款。

3）Safety Standby Service GR B-(300)：表示船舶滿足OSV PART5 Chapter7要求救助人數(shù)小于等于300人。

4）SPS：表示船舶滿足 ABS OSV PART 5 Chapter 1，Section 2 Special Purpose要求。

5）+AMS：表示船舶的設備及其系統(tǒng)滿足ABS相關規(guī)范并需在ABS的檢測下制造與安裝。

6）+ACCU：表示船舶的主推進系統(tǒng)可以在橋樓以及機艙集控室或鄰近機艙的控制室被控制與操縱，并在ABS檢測下進行安裝與測試。

7）+DPS-1：表示船舶滿足ABS動力定位1級要求，并在ABS檢測下進行安裝與測試。

8）ENVIRO：表示船舶滿足MARPOL73/78第I章、第II章、第IV章、第V章、第VI章的相關環(huán)保的要求。

9）HAB(WB)：表示船舶艙室的噪音、振動、照度等滿足 ABS“工作船人員舒適性指引”的最低要求。

10）UWILD：表示船舶滿足ABS水下檢驗規(guī)范要求。

11）OSR-C2：表示船舶滿足ABS OSV PART 5 Chapter 6要求。

其中OSV規(guī)范、SPS、+ACCU、+DPS-1需在電氣設計過程中受到較多的關注。舒適度船籍符號HAB（WB）中的照度要求，在對燈具數(shù)量、光源選取、布置等的要求較高。如果海航試驗時照度測試不符合要求，會影響HAB船籍符號的獲取。

此外，英國近海操作者協(xié)會（United Kingdom Offshore Operators Association，UKOOA）出版的“Emergency Response & Rescue Vessel Survey Guidelines”為關于應急響應救援船最重要的規(guī)范，尤其針對在北海工作的應急響應救援船。應急響應救援船模型如圖1所示。

2 推進系統(tǒng)

2.1 推進方案選取

關于推進操縱性的要求，在UKOOA-ERRV 2.3 Propulsion and Manoeuvrability中提及：ERRVs should be capable in calm conditions of a speed of at least 10 knots and should, as a minimum, be equipped with one of the following propulsion configurations.[1]譯文意為：應急響應救援船的航速應不小于10 kn且滿足下列任一條件。

圖1 應急響應救援船模型

1）A 360 degree azimuth bow thruster unit and either single screw propulsion with reversing gearbox or variable pitch control propeller. The bow thruster unit should be capable of producing an ahead speed of 4 knots and should be independent of the main engine for its source of power.

（譯文：配置1臺全回轉推進器和連接齒輪箱的單推進槳或可調(diào)距槳，其全回轉推進器可在不依靠主機供能的情況下，艏向提供4 kn的航速。）

2）Twin screw propulsion and bow thruster such that the ERRV is capable in calm conditions of 4 knots in the ahead direction with one main propulsion unit out of action.

（譯文：配備雙螺旋槳推進和艏部推進器的應急響應救援船，當1臺主推進失效時，只使用另1臺主推進裝置能保證風平浪靜時艏向具備4 kn的航速。）

3）Equivalent main propulsion and manoeuvring systems providing similar levels of redundancy and manoeuvring capabilities.

（譯文：配置具備冗余操縱能力的主推進及其操縱系統(tǒng)。）

因UKOOA要求需滿足3種方案中的任一種，結合規(guī)格書中對雙機雙槳的要求，本船采用 2）方案進行設計。同樣ABS規(guī)范5-7-3/1 of OSV Rules也有類似的要求。

2.2 推進電力單線圖

62 m應急響應救援船主配電板共配置4段母排，分別為：A&B排、C排、D排。3臺主發(fā)電機（3×425 kW）對A&B母排進行供電，A&B母排中間加設聯(lián)絡開關，掛載 1臺艉部管道式側推（400 kW）；C排由左舷軸帶發(fā)電機（700 kW）供電，掛載1臺艏部管道式側推（400 kW）；D排由右舷軸帶發(fā)電機供電（700 kW），掛載艏部全回轉推進器（500 kW），以對應航行、進出港、停泊、DP、DP全船水霧救援等工況?；灸芤宰罱?jīng)濟的形式滿足規(guī)格書及規(guī)范要求。其電力單線圖如圖2所示。

圖2 典型ERRV電力單線圖

設計時需注意，在航行工況下，可單獨使用 1臺軸帶發(fā)電機給全船供電，由于軸發(fā)需要進行勵磁及控制包括輔助泵組的起動，這些負載均需主發(fā)電機對其供電，軸帶發(fā)電機只有在勵磁建立、主機軸達到恒轉速時，軸帶發(fā)電機才能真正對船舶電網(wǎng)進行供電，這些在配電設計時需給予考慮。

此外，在實船應用中，船舶守護平臺時由于水深原因不能進行錨泊定位，則需使用動力定位系統(tǒng)。但當海況相對較好的時候，同時起動3臺發(fā)電機并網(wǎng)，可開啟全船推進器進行動力定位，長期使用此方法對設備消耗較大，可考慮在海況較好時，讓船舶無動力放漂，只開啟1臺主發(fā)電機對全船進行供電，并對剩余功率進行實時監(jiān)測并對全回轉推進器進行實時功率限制，在平臺無動力漂移到距離守護目標較遠時，僅使用1臺全回轉推進器，使其在低航速下航行（如4 kn的速度），控制船舶回到守護區(qū)域，且?guī)椭么将@得較高的使用效率及經(jīng)濟效益。通常，該工況/功能易被排除在常用設計工況之外，但該功能對于船東用船有著極好的經(jīng)濟效益，同時也是一種有效節(jié)能的方式，增加了船舶的續(xù)航能力，變相減輕了維護維修的工作量。因此，該功能設計是我們需要考慮的。

3 特殊電氣系統(tǒng)及設備

根據(jù)應急響應救援船的特殊要求，總結分析以下電氣系統(tǒng)和設備，分析其技術參數(shù)、設計要點，可方便設備廠家對其進行選擇，且能更好地服務設計與采購人員。

3.1 人員落水呼叫系統(tǒng)（MOB）

根據(jù)UKOOA-ERRV 5.6 Man Overboard Alarms中要求：

A bridge operated "Man Overboard" alarm should be installed which is clearly audible throughout the ERRV and is separate and distinct from all other alarms.In areas of high ambient noise levels, audible alarms may be supplemented by visual alarms.

（譯文：應急響應救援船應配備可在橋樓控制的人員落水報警系統(tǒng)，該報警要覆蓋全船，其音調(diào)要區(qū)別于其它系統(tǒng)報警，在環(huán)境噪音較高的區(qū)域，對該報警提供可視報警作為補充。）

通常需在駕駛室、艏樓甲板、主甲板救援區(qū)域設置MOB按鈕，集成到PAGA系統(tǒng)，設定專用的音調(diào)用于人員落水報警，并以最小的成本實現(xiàn)該功能。

3.2 直升機場燈標（Helicopter Beacon）

由于應急響應救援船設計了直升機懸停區(qū)域（Helicopter Winching），根據(jù)ABS船級社OSV規(guī)范5-7-6/3 ， “Radio and Communications Equipment：Helicopter beacon”[2]，用于發(fā)送信號控制直升機起降[3]。

引用Transport Canada TP4414E中描述如下：Where a helicopter beacon is fitted for ship-indentification purposes, it should show white flashes transmitting the International Morse Code letter H.

（譯文：配置白色閃爍直升機場燈標用于船舶識別目的，其閃爍信號為國際莫氏代碼字母H。）

注意其不同于直升機平臺的邊界燈、狀態(tài)燈和H型燈，這是專門為懸停的直升機提供的船舶識別信號。

3.3 對講系統(tǒng)

根據(jù)UKOOA-ERRV 6.4 ERRV Internal Communications中要求：

"In addition, a fixed, talk-back intercommunication system should be provided between the bridge, the rescue zone and the FRC launching stations."

（譯文：補充要求，配備1套固定安裝的對講系統(tǒng)，用于橋樓、救援區(qū)域、快速救生艇釋放區(qū)域的內(nèi)部通信。）

系統(tǒng)設計時需給予充分考慮，該對講系統(tǒng)與普通船舶對講系統(tǒng)相似。

3.4 無線電信標和航空甚高頻

根據(jù)UKOOA-ERRV 6.5 Airband Radios and DF Systems中要求：

“a) A Direction Finding (DF), receive only, facility on 121.5 MHz to assist the ERRV to locate a ditched helicopter by homing on to the emergency locator beacon.The use of 121.5 MHz will only be approved as part of a DF facility.”

（譯文：1套能接收121.5 MHz的無線電信標接收裝置用于輔助信標燈供直升機返航，121.5 MHz在無線電信標的工作頻段內(nèi)。）

在對系統(tǒng)進行設計時需配備無線電信標系統(tǒng)，用于引導直升機起降。

“ERRVs provided with an aeronautical station to maintain communication with helicopters must have such stations approved by the Civil Aviation Authority.”

（譯文：應急響應救援船配置的用于與直升機保持通訊的高頻電臺需經(jīng)過民航組織認可。）

系統(tǒng)設計時需配備航空甚高頻系統(tǒng)，用于直升機通訊，為獨立于船舶甚高頻（very high frequency,VHF）之外的專用甚高頻。

3.5 工作艇和快速救生艇用無線電設備

根據(jù)UKOOA-ERRV 6.2 FRC Radio Communications及6.3 DC Radio Communications中對于快速救生艇（FRC）和工作艇的VHF通訊設備可集成在艇上，不單獨設計其系統(tǒng)。

3.6 手術無影燈

根據(jù)UKOOA-ERRV 5.18.2 Treatment Area Outfitting中要求：

“a) high luminance illumination with especial note taken of lighting directly above the treatment table. ”

（譯文：在手術臺上配備高亮度的專業(yè)燈具。）

系統(tǒng)設計采購時，需配置專業(yè)的醫(yī)用無影燈。

4 結論

根據(jù)應急響應救援船的甲板及載荷能力可知，除滿足基本功能外，也可增加模塊實現(xiàn)其多功能化，如平臺供應、水下機器人模塊、溢油回收等，電氣設計勢必要考慮發(fā)電機的容量及供電、控制、監(jiān)測報警接口的預留，以滿足船東在海工作業(yè)中的特種需求，實現(xiàn)更大的經(jīng)濟效益。

未來，海洋資源必將進一步被人類開發(fā)，相關法律法規(guī)必然會對其安全性有更高的要求。應急響應救援船作為安全作業(yè)中的一個重要環(huán)節(jié)，勢必會愈加受到重視，相關機構對電氣系統(tǒng)的設計也會有新的要求。立足現(xiàn)有技術對未來應急響應救援船的設計做出基礎分析，可為未來的船舶設計提供借鑒與參考。