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

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(wú)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(yíng)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(jiǎn)稱“78m 船”），船號(hào)為GS13177，入美國(guó)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(wú)人機(jī)艙自動(dòng)化入級(jí)要求（ABS-ACCU），升級(jí)為周期無(wú)人值班機(jī)艙系統(tǒng)。下文就以78m 船作為示例來(lái)研究海工船舶升級(jí)為周期無(wú)人值班機(jī)艙系統(tǒng)遇到的主要問(wèn)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(wú)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(guò)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(guò)程中，考慮到氣動(dòng)百葉窗控制箱的尺寸較大，長(zhǎng)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(guò)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(guò)道艙壁上，此位置較為寬闊，且為為半開(kāi)放空間，能遮擋大部分的雨水，現(xiàn)場(chǎng)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(lái)控制此電磁閥的開(kāi)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(kāi)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(kāi)，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(kāi)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(gòu)時(shí)需要注意，壓縮空氣瓶的容積大小要經(jīng)過(guò)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(shū)。

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?jī)?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?？礻P(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(zhǎng)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。快關(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(kāi)啟/關(guān)閉，通過(guò)開(kāi)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(wú)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(lái)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(kāi)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(jiǎn)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?gòu)鸟{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(méi)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)報(bào)警系統(tǒng)并在駕駛室顯示和報(bào)警[5]。

5 無(wú)人機(jī)艙海上試驗(yàn)

經(jīng)過(guò)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(wú)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(chē)；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(cè)試。最終，在主機(jī)85%負(fù)荷試驗(yàn)期間，模擬無(wú)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(wú)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(wú)人機(jī)艙功能驗(yàn)證試驗(yàn)，船東船檢對(duì)試驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果反映良好，充分證明此次78m 船無(wú)人機(jī)艙的升級(jí)設(shè)計(jì)改造極為成功。

6 結(jié)語(yǔ)

78m 重啟后，通過(guò)4 個(gè)多月的攻關(guān)克難和不懈努力，分析無(wú)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(wú)人機(jī)艙升級(jí)設(shè)計(jì)、改造和試航，給后續(xù)其他類(lèi)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(wú)人機(jī)具有重大意義。