任曉莉+向功順+丁長(zhǎng)健+孫建

摘 要：以6000HP環(huán)保船為藍(lán)本，對(duì)環(huán)保類(lèi)多功能海輔船壓縮空氣系統(tǒng)從設(shè)備選型到系統(tǒng)設(shè)計(jì)，進(jìn)行了比較分析式的初步研究.提出了跨行業(yè)技術(shù)優(yōu)化整合的優(yōu)勢(shì)和必要性，它也將是特殊船舶設(shè)計(jì)的趨勢(shì)，以期為以后該類(lèi)船舶的選型設(shè)計(jì)提供參考和借鑒作用。

關(guān)鍵詞：環(huán)保船 海輔船 散料系統(tǒng) 氮?dú)庀到y(tǒng) 空氣壓縮系統(tǒng) 特殊系統(tǒng) 船舶設(shè)計(jì)

課題的提出

隨著我國(guó)海洋開(kāi)發(fā)進(jìn)程的加速，海輔船的國(guó)內(nèi)自主設(shè)計(jì)和制造，船上特殊系統(tǒng)設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，都給我們帶來(lái)了新的研究課題和行業(yè)發(fā)展的空間。本文將以我國(guó)自主設(shè)計(jì)和制造的6000HP海洋輔助環(huán)保船為藍(lán)本，對(duì)海輔船特殊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和設(shè)備選型的優(yōu)化進(jìn)行闡述。

就通用性而言，船舶只是一個(gè)普遍意義上的運(yùn)輸工具.當(dāng)他被應(yīng)用于某個(gè)特殊行業(yè)時(shí)，就必須適應(yīng)該行業(yè)的要求，滿(mǎn)足客戶(hù)定制需求，將某些特殊系統(tǒng)安裝在船上并與船上服務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)籌結(jié)合，而不是簡(jiǎn)單的疊加，兩個(gè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)理念互相借鑒和滲透，讓船舶設(shè)計(jì)在創(chuàng)新的路上可以走得更遠(yuǎn)，這應(yīng)該視為現(xiàn)代意義上船舶設(shè)計(jì)和建造概念的拓展，也成為了減少船舶建造和使用成本的一個(gè)突破口。

海輔船的特殊系統(tǒng)

本文所述的海洋工程輔助環(huán)保船主要特殊系統(tǒng)包括：干散貨運(yùn)輸，浮油回收，一級(jí)對(duì)外消防等，這也是大多數(shù)海輔船共有的特殊系統(tǒng)。本文將對(duì)干散貨系統(tǒng)和氮?dú)庀到y(tǒng)的選型和綜合布置設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，作為該類(lèi)型船舶特殊系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究的一個(gè)實(shí)例.這兩個(gè)系統(tǒng)中空壓機(jī)都是其核心動(dòng)力源。

該船入級(jí)中國(guó)船級(jí)社CCS， 船級(jí)符號(hào)為：

1、干散貨系統(tǒng)

該系統(tǒng)用于裝載比重在0.96 和2.5間的干貨，全船共設(shè)4個(gè)立式鋼質(zhì)貨罐，共170m3， 分為兩個(gè)前、后獨(dú)立的系統(tǒng)，能通過(guò)兩套獨(dú)立管系裝載/卸載兩種不同貨物，加料和出料采用公共管道，兩臺(tái)空壓機(jī)可以互為備用，透氣為單獨(dú)管。干散貨罐設(shè)計(jì)壓力0.6 MPa。

能從位于駕駛室后控制站的集中控制面板上操縱裝/卸貨，ECR集控臺(tái)上設(shè)系統(tǒng)監(jiān)視面板。

散料系統(tǒng)系統(tǒng)主要設(shè)備及組成：①散料罐；②空氣壓縮機(jī)組；③冷凍式空氣干燥機(jī)組；④閥件及接頭；⑤儀表與傳感器；⑥旋風(fēng)除塵器和集灰罐；⑦噴射泵系統(tǒng)及氣動(dòng)閥門(mén)供氣系統(tǒng)；⑧控制系統(tǒng)（由船廠(chǎng)負(fù)責(zé)提供電纜和安裝）；⑨管路系統(tǒng)及壓縮機(jī)和冷干機(jī)水冷卻系統(tǒng)（船廠(chǎng)負(fù)責(zé)提供設(shè)備和安裝）。

為了避免裝卸散裝水泥時(shí)污染海面，本船配備了旋風(fēng)除塵器和集灰罐，該裝置為廠(chǎng)家非標(biāo)準(zhǔn)配置，訂貨時(shí)特別提出.由于本船空間狹小，選擇了內(nèi)置式除塵器。氣動(dòng)閥門(mén)供氣系統(tǒng)由船上控制空氣系統(tǒng)提供。

2、氮?dú)獍l(fā)生裝置系統(tǒng)

該船油井測(cè)試液和閃點(diǎn)低於60C的浮油回收液及輕柴油共用貨艙。船服務(wù)海域的油井測(cè)試液經(jīng)化驗(yàn)有硫化氫氣體.本船油井測(cè)試液和浮油回收艙共4個(gè)，總體積495m3，不受SOLAS第II-2章B部分第5.5節(jié)和marpol要求大于20000噸級(jí)以上液貨船需要裝惰性氣體的要求的限制：本船也不受IBC CODE 17章所列貨品的限制要求.但船東出于安全考慮要求配備氮?dú)獍l(fā)生器.按中國(guó)船級(jí)社CCS，第6篇第4章 第2節(jié)要求一般氮?dú)獍l(fā)生器應(yīng)由兩臺(tái)空壓機(jī)提供氣源，且平均負(fù)擔(dān)總?cè)萘?，且互為備用?/p>

該船氮?dú)獍l(fā)生器容量為250m3/h， 氮?dú)庥脕?lái)控制浮油回收艙內(nèi)氣體組分及艙內(nèi)大氣壓力；在測(cè)試井液、污油水/浮油回收艙儲(chǔ)液前或排液時(shí)用氮?dú)庵脫Q艙內(nèi)易燃、易爆、有毒氣體，將艙內(nèi)最后混合氣體組分降至臨爆點(diǎn)以下；外輸結(jié)束后吹掃測(cè)試井液、污油水及浮油回收注入及外供管線(xiàn)。氮?dú)獍l(fā)生裝置報(bào)警系統(tǒng)將延續(xù)至機(jī)艙集控室及駕駛臺(tái)。

主要設(shè)備及組成：空壓機(jī)，冷干機(jī)（空氣凈化單元），主管路過(guò)濾器，高效除油過(guò)濾器，空氣罐，制氮機(jī)，氮?dú)夤?，吸附塔，氧分析儀，渦街流量計(jì)，主控制箱。

目前行業(yè)內(nèi)氮?dú)獍l(fā)生器有PSA分子塞和滲透膜式兩種類(lèi)型，滲透膜式的純度較高，用于化學(xué)品船純度要求較高的貨品。鑒于耗能低，維護(hù)成本低，安裝空間小，操作便利和船東使用習(xí)慣統(tǒng)籌考慮，本船選用了PSA分子塞形式的氮?dú)獍l(fā)生器。

此套設(shè)備為四個(gè)撬塊。兩臺(tái)空壓機(jī)為獨(dú)立兩個(gè)撬塊，空氣凈化為整體部分（包括空氣干燥器，油濾器等），制氮為一個(gè)撬塊。在布置時(shí)制氮撬塊要放在通風(fēng)的空間，氮?dú)鉂舛葯z測(cè)裝置在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的電氣設(shè)備為防爆型（防暴等級(jí)：IIA-T3），電信號(hào)傳輸需加防爆隔離柵防爆保護(hù).

設(shè)計(jì)組合優(yōu)化

1、原系統(tǒng)設(shè)計(jì)

空間狹小，設(shè)備繁多是海輔船的一大特點(diǎn)。機(jī)艙和設(shè)備艙的擁擠程度非普通運(yùn)輸船型可比擬的.氮?dú)獍l(fā)生器和散貨系統(tǒng)的布置如圖1所示， 放置于機(jī)艙內(nèi)上下相鄰的兩層處所..兩套系統(tǒng)均配有獨(dú)立的服務(wù)用空壓機(jī)。

2、系統(tǒng)優(yōu)化組合的考慮

浮油回收用氮?dú)庀到y(tǒng)和散裝水泥運(yùn)輸系統(tǒng)都需要用到壓縮空氣作為動(dòng)力源，而船上柴油機(jī)也有啟動(dòng)空壓機(jī)和全船雜用空壓機(jī)，我們?cè)囍鴮追N空壓機(jī)進(jìn)行組合，盡量減少船上設(shè)備的種類(lèi)和數(shù)量。我們?cè)O(shè)想了另外兩種方案。

方案一： 原方案

方案二：氮?dú)夂蜕⒇浛諌簷C(jī)由原來(lái)的各兩臺(tái)，組合成3臺(tái)，一大兩小（兩廠(chǎng)家已達(dá)成協(xié)議）

方案三：氮?dú)夂蜕⒇浛諌簷C(jī)，由兩臺(tái)散貨空壓機(jī)替代（在協(xié)議之后的方案）

船級(jí)社對(duì)制氮空壓機(jī)和干散貨空壓機(jī)是否獨(dú)立于主空壓機(jī)或相互獨(dú)立不做要求，主空壓機(jī)可用作其它用途。兼顧操作的安全可靠及便利性，船舶公司使用習(xí)慣，人員配備等多方面因素，權(quán)衡利弊，船東最后還是選用原方案.由于上述兩個(gè)系統(tǒng)不會(huì)同時(shí)使用，且船公司操作這兩個(gè)系統(tǒng)的船員為同一批船員，因工作有繼承性和熟練性，按規(guī)程操作不會(huì)有誤操作的可能.散料運(yùn)送系統(tǒng)對(duì)海輔船來(lái)說(shuō)任務(wù)較多，而浮油回收任務(wù)較少，設(shè)備使用頻率也少，干散貨空壓機(jī)50%的容量剛好是氮?dú)獍l(fā)生器的100%容量要求，且空壓機(jī)有這樣的兩檔設(shè)計(jì)，所以，方案三的優(yōu)勢(shì)明顯，只是該項(xiàng)目時(shí)間緊，沒(méi)能進(jìn)一步細(xì)化研究，在以后的應(yīng)用中，應(yīng)優(yōu)先考慮方案三。

3、三種方案的優(yōu)劣比較

跨行業(yè)整合并優(yōu)化設(shè)計(jì)的展望

此次環(huán)保型海輔船的設(shè)計(jì)建造，給我們帶來(lái)了認(rèn)識(shí)海洋平臺(tái)領(lǐng)域并與之合作的一個(gè)機(jī)會(huì)。以后特殊領(lǐng)域的特殊要求的運(yùn)輸工具會(huì)隨著社會(huì)科技的發(fā)展不斷的涌現(xiàn)，與此類(lèi)似的跨行業(yè)交叉領(lǐng)域的船舶設(shè)計(jì)將是船舶領(lǐng)域的一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。因此對(duì)設(shè)計(jì)人員深度了解和理解船東的需求，將提到一個(gè)更高的層次。在深入了解客戶(hù)使用習(xí)慣，工況要求的過(guò)程中，不斷完善設(shè)計(jì)，兼顧船舶通用性和特殊領(lǐng)域特殊系統(tǒng)的要求，實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)融合設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)簡(jiǎn)潔，易操作，維護(hù)簡(jiǎn)單，同時(shí)降低船舶的建造和使用成本的實(shí)踐方面，將迎來(lái)一個(gè)新的局面。另外，如何在保證運(yùn)營(yíng)安全，避免誤操作下的系統(tǒng)簡(jiǎn)化，是值得我們?cè)O(shè)計(jì)人員深入研究的課題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中國(guó)船級(jí)社鋼制海船入級(jí)規(guī)范.北京人民交通出版社，2013

[2] Solas國(guó)際海洋人命安全公約 2010年綜合版本 國(guó)際海事組織

[3] Marpol國(guó)際海洋防止船舶污染公約 1999年合訂本 北京人民交通出版社

[4] IBC CODE 國(guó)際散裝運(yùn)輸液體危險(xiǎn)化學(xué)品船舶的構(gòu)造和設(shè)備規(guī)則

2000年合訂本 中華人民共和國(guó)海事局

[5]IMDG CODE國(guó)際海上危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸規(guī)則 2012版 國(guó)際海事組織

[6] <<船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)>> 國(guó)防工業(yè)出版社

（第一作者單位：廣州黃埔文沖船廠(chǎng)）

摘 要：以6000HP環(huán)保船為藍(lán)本，對(duì)環(huán)保類(lèi)多功能海輔船壓縮空氣系統(tǒng)從設(shè)備選型到系統(tǒng)設(shè)計(jì)，進(jìn)行了比較分析式的初步研究.提出了跨行業(yè)技術(shù)優(yōu)化整合的優(yōu)勢(shì)和必要性，它也將是特殊船舶設(shè)計(jì)的趨勢(shì)，以期為以后該類(lèi)船舶的選型設(shè)計(jì)提供參考和借鑒作用。

關(guān)鍵詞：環(huán)保船 海輔船 散料系統(tǒng) 氮?dú)庀到y(tǒng) 空氣壓縮系統(tǒng) 特殊系統(tǒng) 船舶設(shè)計(jì)

課題的提出

隨著我國(guó)海洋開(kāi)發(fā)進(jìn)程的加速，海輔船的國(guó)內(nèi)自主設(shè)計(jì)和制造，船上特殊系統(tǒng)設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，都給我們帶來(lái)了新的研究課題和行業(yè)發(fā)展的空間。本文將以我國(guó)自主設(shè)計(jì)和制造的6000HP海洋輔助環(huán)保船為藍(lán)本，對(duì)海輔船特殊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和設(shè)備選型的優(yōu)化進(jìn)行闡述。

就通用性而言，船舶只是一個(gè)普遍意義上的運(yùn)輸工具.當(dāng)他被應(yīng)用于某個(gè)特殊行業(yè)時(shí)，就必須適應(yīng)該行業(yè)的要求，滿(mǎn)足客戶(hù)定制需求，將某些特殊系統(tǒng)安裝在船上并與船上服務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)籌結(jié)合，而不是簡(jiǎn)單的疊加，兩個(gè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)理念互相借鑒和滲透，讓船舶設(shè)計(jì)在創(chuàng)新的路上可以走得更遠(yuǎn)，這應(yīng)該視為現(xiàn)代意義上船舶設(shè)計(jì)和建造概念的拓展，也成為了減少船舶建造和使用成本的一個(gè)突破口。

海輔船的特殊系統(tǒng)

本文所述的海洋工程輔助環(huán)保船主要特殊系統(tǒng)包括：干散貨運(yùn)輸，浮油回收，一級(jí)對(duì)外消防等，這也是大多數(shù)海輔船共有的特殊系統(tǒng)。本文將對(duì)干散貨系統(tǒng)和氮?dú)庀到y(tǒng)的選型和綜合布置設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，作為該類(lèi)型船舶特殊系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究的一個(gè)實(shí)例.這兩個(gè)系統(tǒng)中空壓機(jī)都是其核心動(dòng)力源。

該船入級(jí)中國(guó)船級(jí)社CCS， 船級(jí)符號(hào)為：

1、干散貨系統(tǒng)

該系統(tǒng)用于裝載比重在0.96 和2.5間的干貨，全船共設(shè)4個(gè)立式鋼質(zhì)貨罐，共170m3， 分為兩個(gè)前、后獨(dú)立的系統(tǒng)，能通過(guò)兩套獨(dú)立管系裝載/卸載兩種不同貨物，加料和出料采用公共管道，兩臺(tái)空壓機(jī)可以互為備用，透氣為單獨(dú)管。干散貨罐設(shè)計(jì)壓力0.6 MPa。

能從位于駕駛室后控制站的集中控制面板上操縱裝/卸貨，ECR集控臺(tái)上設(shè)系統(tǒng)監(jiān)視面板。

散料系統(tǒng)系統(tǒng)主要設(shè)備及組成：①散料罐；②空氣壓縮機(jī)組；③冷凍式空氣干燥機(jī)組；④閥件及接頭；⑤儀表與傳感器；⑥旋風(fēng)除塵器和集灰罐；⑦噴射泵系統(tǒng)及氣動(dòng)閥門(mén)供氣系統(tǒng)；⑧控制系統(tǒng)（由船廠(chǎng)負(fù)責(zé)提供電纜和安裝）；⑨管路系統(tǒng)及壓縮機(jī)和冷干機(jī)水冷卻系統(tǒng)（船廠(chǎng)負(fù)責(zé)提供設(shè)備和安裝）。

為了避免裝卸散裝水泥時(shí)污染海面，本船配備了旋風(fēng)除塵器和集灰罐，該裝置為廠(chǎng)家非標(biāo)準(zhǔn)配置，訂貨時(shí)特別提出.由于本船空間狹小，選擇了內(nèi)置式除塵器。氣動(dòng)閥門(mén)供氣系統(tǒng)由船上控制空氣系統(tǒng)提供。

2、氮?dú)獍l(fā)生裝置系統(tǒng)

該船油井測(cè)試液和閃點(diǎn)低於60C的浮油回收液及輕柴油共用貨艙。船服務(wù)海域的油井測(cè)試液經(jīng)化驗(yàn)有硫化氫氣體.本船油井測(cè)試液和浮油回收艙共4個(gè)，總體積495m3，不受SOLAS第II-2章B部分第5.5節(jié)和marpol要求大于20000噸級(jí)以上液貨船需要裝惰性氣體的要求的限制：本船也不受IBC CODE 17章所列貨品的限制要求.但船東出于安全考慮要求配備氮?dú)獍l(fā)生器.按中國(guó)船級(jí)社CCS，第6篇第4章 第2節(jié)要求一般氮?dú)獍l(fā)生器應(yīng)由兩臺(tái)空壓機(jī)提供氣源，且平均負(fù)擔(dān)總?cè)萘浚一閭溆谩?/p>

該船氮?dú)獍l(fā)生器容量為250m3/h， 氮?dú)庥脕?lái)控制浮油回收艙內(nèi)氣體組分及艙內(nèi)大氣壓力；在測(cè)試井液、污油水/浮油回收艙儲(chǔ)液前或排液時(shí)用氮?dú)庵脫Q艙內(nèi)易燃、易爆、有毒氣體，將艙內(nèi)最后混合氣體組分降至臨爆點(diǎn)以下；外輸結(jié)束后吹掃測(cè)試井液、污油水及浮油回收注入及外供管線(xiàn)。氮?dú)獍l(fā)生裝置報(bào)警系統(tǒng)將延續(xù)至機(jī)艙集控室及駕駛臺(tái)。

主要設(shè)備及組成：空壓機(jī)，冷干機(jī)（空氣凈化單元），主管路過(guò)濾器，高效除油過(guò)濾器，空氣罐，制氮機(jī)，氮?dú)夤?，吸附塔，氧分析儀，渦街流量計(jì)，主控制箱。

目前行業(yè)內(nèi)氮?dú)獍l(fā)生器有PSA分子塞和滲透膜式兩種類(lèi)型，滲透膜式的純度較高，用于化學(xué)品船純度要求較高的貨品。鑒于耗能低，維護(hù)成本低，安裝空間小，操作便利和船東使用習(xí)慣統(tǒng)籌考慮，本船選用了PSA分子塞形式的氮?dú)獍l(fā)生器。

此套設(shè)備為四個(gè)撬塊。兩臺(tái)空壓機(jī)為獨(dú)立兩個(gè)撬塊，空氣凈化為整體部分（包括空氣干燥器，油濾器等），制氮為一個(gè)撬塊。在布置時(shí)制氮撬塊要放在通風(fēng)的空間，氮?dú)鉂舛葯z測(cè)裝置在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的電氣設(shè)備為防爆型（防暴等級(jí)：IIA-T3），電信號(hào)傳輸需加防爆隔離柵防爆保護(hù).

設(shè)計(jì)組合優(yōu)化

1、原系統(tǒng)設(shè)計(jì)

空間狹小，設(shè)備繁多是海輔船的一大特點(diǎn)。機(jī)艙和設(shè)備艙的擁擠程度非普通運(yùn)輸船型可比擬的.氮?dú)獍l(fā)生器和散貨系統(tǒng)的布置如圖1所示， 放置于機(jī)艙內(nèi)上下相鄰的兩層處所..兩套系統(tǒng)均配有獨(dú)立的服務(wù)用空壓機(jī)。

2、系統(tǒng)優(yōu)化組合的考慮

浮油回收用氮?dú)庀到y(tǒng)和散裝水泥運(yùn)輸系統(tǒng)都需要用到壓縮空氣作為動(dòng)力源，而船上柴油機(jī)也有啟動(dòng)空壓機(jī)和全船雜用空壓機(jī)，我們?cè)囍鴮追N空壓機(jī)進(jìn)行組合，盡量減少船上設(shè)備的種類(lèi)和數(shù)量。我們?cè)O(shè)想了另外兩種方案。

方案一： 原方案

方案二：氮?dú)夂蜕⒇浛諌簷C(jī)由原來(lái)的各兩臺(tái)，組合成3臺(tái)，一大兩小（兩廠(chǎng)家已達(dá)成協(xié)議）

方案三：氮?dú)夂蜕⒇浛諌簷C(jī)，由兩臺(tái)散貨空壓機(jī)替代（在協(xié)議之后的方案）

船級(jí)社對(duì)制氮空壓機(jī)和干散貨空壓機(jī)是否獨(dú)立于主空壓機(jī)或相互獨(dú)立不做要求，主空壓機(jī)可用作其它用途。兼顧操作的安全可靠及便利性，船舶公司使用習(xí)慣，人員配備等多方面因素，權(quán)衡利弊，船東最后還是選用原方案.由于上述兩個(gè)系統(tǒng)不會(huì)同時(shí)使用，且船公司操作這兩個(gè)系統(tǒng)的船員為同一批船員，因工作有繼承性和熟練性，按規(guī)程操作不會(huì)有誤操作的可能.散料運(yùn)送系統(tǒng)對(duì)海輔船來(lái)說(shuō)任務(wù)較多，而浮油回收任務(wù)較少，設(shè)備使用頻率也少，干散貨空壓機(jī)50%的容量剛好是氮?dú)獍l(fā)生器的100%容量要求，且空壓機(jī)有這樣的兩檔設(shè)計(jì)，所以，方案三的優(yōu)勢(shì)明顯，只是該項(xiàng)目時(shí)間緊，沒(méi)能進(jìn)一步細(xì)化研究，在以后的應(yīng)用中，應(yīng)優(yōu)先考慮方案三。

3、三種方案的優(yōu)劣比較

跨行業(yè)整合并優(yōu)化設(shè)計(jì)的展望

此次環(huán)保型海輔船的設(shè)計(jì)建造，給我們帶來(lái)了認(rèn)識(shí)海洋平臺(tái)領(lǐng)域并與之合作的一個(gè)機(jī)會(huì)。以后特殊領(lǐng)域的特殊要求的運(yùn)輸工具會(huì)隨著社會(huì)科技的發(fā)展不斷的涌現(xiàn)，與此類(lèi)似的跨行業(yè)交叉領(lǐng)域的船舶設(shè)計(jì)將是船舶領(lǐng)域的一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。因此對(duì)設(shè)計(jì)人員深度了解和理解船東的需求，將提到一個(gè)更高的層次。在深入了解客戶(hù)使用習(xí)慣，工況要求的過(guò)程中，不斷完善設(shè)計(jì)，兼顧船舶通用性和特殊領(lǐng)域特殊系統(tǒng)的要求，實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)融合設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)簡(jiǎn)潔，易操作，維護(hù)簡(jiǎn)單，同時(shí)降低船舶的建造和使用成本的實(shí)踐方面，將迎來(lái)一個(gè)新的局面。另外，如何在保證運(yùn)營(yíng)安全，避免誤操作下的系統(tǒng)簡(jiǎn)化，是值得我們?cè)O(shè)計(jì)人員深入研究的課題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中國(guó)船級(jí)社鋼制海船入級(jí)規(guī)范.北京人民交通出版社，2013

[2] Solas國(guó)際海洋人命安全公約 2010年綜合版本 國(guó)際海事組織

[3] Marpol國(guó)際海洋防止船舶污染公約 1999年合訂本 北京人民交通出版社

[4] IBC CODE 國(guó)際散裝運(yùn)輸液體危險(xiǎn)化學(xué)品船舶的構(gòu)造和設(shè)備規(guī)則

2000年合訂本 中華人民共和國(guó)海事局

[5]IMDG CODE國(guó)際海上危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸規(guī)則 2012版 國(guó)際海事組織

[6] <<船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)>> 國(guó)防工業(yè)出版社

（第一作者單位：廣州黃埔文沖船廠(chǎng)）

摘 要：以6000HP環(huán)保船為藍(lán)本，對(duì)環(huán)保類(lèi)多功能海輔船壓縮空氣系統(tǒng)從設(shè)備選型到系統(tǒng)設(shè)計(jì)，進(jìn)行了比較分析式的初步研究.提出了跨行業(yè)技術(shù)優(yōu)化整合的優(yōu)勢(shì)和必要性，它也將是特殊船舶設(shè)計(jì)的趨勢(shì)，以期為以后該類(lèi)船舶的選型設(shè)計(jì)提供參考和借鑒作用。

關(guān)鍵詞：環(huán)保船 海輔船 散料系統(tǒng) 氮?dú)庀到y(tǒng) 空氣壓縮系統(tǒng) 特殊系統(tǒng) 船舶設(shè)計(jì)

課題的提出

隨著我國(guó)海洋開(kāi)發(fā)進(jìn)程的加速，海輔船的國(guó)內(nèi)自主設(shè)計(jì)和制造，船上特殊系統(tǒng)設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，都給我們帶來(lái)了新的研究課題和行業(yè)發(fā)展的空間。本文將以我國(guó)自主設(shè)計(jì)和制造的6000HP海洋輔助環(huán)保船為藍(lán)本，對(duì)海輔船特殊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和設(shè)備選型的優(yōu)化進(jìn)行闡述。

就通用性而言，船舶只是一個(gè)普遍意義上的運(yùn)輸工具.當(dāng)他被應(yīng)用于某個(gè)特殊行業(yè)時(shí)，就必須適應(yīng)該行業(yè)的要求，滿(mǎn)足客戶(hù)定制需求，將某些特殊系統(tǒng)安裝在船上并與船上服務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)籌結(jié)合，而不是簡(jiǎn)單的疊加，兩個(gè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)理念互相借鑒和滲透，讓船舶設(shè)計(jì)在創(chuàng)新的路上可以走得更遠(yuǎn)，這應(yīng)該視為現(xiàn)代意義上船舶設(shè)計(jì)和建造概念的拓展，也成為了減少船舶建造和使用成本的一個(gè)突破口。

海輔船的特殊系統(tǒng)

本文所述的海洋工程輔助環(huán)保船主要特殊系統(tǒng)包括：干散貨運(yùn)輸，浮油回收，一級(jí)對(duì)外消防等，這也是大多數(shù)海輔船共有的特殊系統(tǒng)。本文將對(duì)干散貨系統(tǒng)和氮?dú)庀到y(tǒng)的選型和綜合布置設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，作為該類(lèi)型船舶特殊系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究的一個(gè)實(shí)例.這兩個(gè)系統(tǒng)中空壓機(jī)都是其核心動(dòng)力源。

該船入級(jí)中國(guó)船級(jí)社CCS， 船級(jí)符號(hào)為：

1、干散貨系統(tǒng)

該系統(tǒng)用于裝載比重在0.96 和2.5間的干貨，全船共設(shè)4個(gè)立式鋼質(zhì)貨罐，共170m3， 分為兩個(gè)前、后獨(dú)立的系統(tǒng)，能通過(guò)兩套獨(dú)立管系裝載/卸載兩種不同貨物，加料和出料采用公共管道，兩臺(tái)空壓機(jī)可以互為備用，透氣為單獨(dú)管。干散貨罐設(shè)計(jì)壓力0.6 MPa。

能從位于駕駛室后控制站的集中控制面板上操縱裝/卸貨，ECR集控臺(tái)上設(shè)系統(tǒng)監(jiān)視面板。

散料系統(tǒng)系統(tǒng)主要設(shè)備及組成：①散料罐；②空氣壓縮機(jī)組；③冷凍式空氣干燥機(jī)組；④閥件及接頭；⑤儀表與傳感器；⑥旋風(fēng)除塵器和集灰罐；⑦噴射泵系統(tǒng)及氣動(dòng)閥門(mén)供氣系統(tǒng)；⑧控制系統(tǒng)（由船廠(chǎng)負(fù)責(zé)提供電纜和安裝）；⑨管路系統(tǒng)及壓縮機(jī)和冷干機(jī)水冷卻系統(tǒng)（船廠(chǎng)負(fù)責(zé)提供設(shè)備和安裝）。

為了避免裝卸散裝水泥時(shí)污染海面，本船配備了旋風(fēng)除塵器和集灰罐，該裝置為廠(chǎng)家非標(biāo)準(zhǔn)配置，訂貨時(shí)特別提出.由于本船空間狹小，選擇了內(nèi)置式除塵器。氣動(dòng)閥門(mén)供氣系統(tǒng)由船上控制空氣系統(tǒng)提供。

2、氮?dú)獍l(fā)生裝置系統(tǒng)

該船油井測(cè)試液和閃點(diǎn)低於60C的浮油回收液及輕柴油共用貨艙。船服務(wù)海域的油井測(cè)試液經(jīng)化驗(yàn)有硫化氫氣體.本船油井測(cè)試液和浮油回收艙共4個(gè)，總體積495m3，不受SOLAS第II-2章B部分第5.5節(jié)和marpol要求大于20000噸級(jí)以上液貨船需要裝惰性氣體的要求的限制：本船也不受IBC CODE 17章所列貨品的限制要求.但船東出于安全考慮要求配備氮?dú)獍l(fā)生器.按中國(guó)船級(jí)社CCS，第6篇第4章 第2節(jié)要求一般氮?dú)獍l(fā)生器應(yīng)由兩臺(tái)空壓機(jī)提供氣源，且平均負(fù)擔(dān)總?cè)萘?，且互為備用?/p>

該船氮?dú)獍l(fā)生器容量為250m3/h， 氮?dú)庥脕?lái)控制浮油回收艙內(nèi)氣體組分及艙內(nèi)大氣壓力；在測(cè)試井液、污油水/浮油回收艙儲(chǔ)液前或排液時(shí)用氮?dú)庵脫Q艙內(nèi)易燃、易爆、有毒氣體，將艙內(nèi)最后混合氣體組分降至臨爆點(diǎn)以下；外輸結(jié)束后吹掃測(cè)試井液、污油水及浮油回收注入及外供管線(xiàn)。氮?dú)獍l(fā)生裝置報(bào)警系統(tǒng)將延續(xù)至機(jī)艙集控室及駕駛臺(tái)。

主要設(shè)備及組成：空壓機(jī)，冷干機(jī)（空氣凈化單元），主管路過(guò)濾器，高效除油過(guò)濾器，空氣罐，制氮機(jī)，氮?dú)夤蓿剿?，氧分析儀，渦街流量計(jì)，主控制箱。

目前行業(yè)內(nèi)氮?dú)獍l(fā)生器有PSA分子塞和滲透膜式兩種類(lèi)型，滲透膜式的純度較高，用于化學(xué)品船純度要求較高的貨品。鑒于耗能低，維護(hù)成本低，安裝空間小，操作便利和船東使用習(xí)慣統(tǒng)籌考慮，本船選用了PSA分子塞形式的氮?dú)獍l(fā)生器。

此套設(shè)備為四個(gè)撬塊。兩臺(tái)空壓機(jī)為獨(dú)立兩個(gè)撬塊，空氣凈化為整體部分（包括空氣干燥器，油濾器等），制氮為一個(gè)撬塊。在布置時(shí)制氮撬塊要放在通風(fēng)的空間，氮?dú)鉂舛葯z測(cè)裝置在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的電氣設(shè)備為防爆型（防暴等級(jí)：IIA-T3），電信號(hào)傳輸需加防爆隔離柵防爆保護(hù).

設(shè)計(jì)組合優(yōu)化

1、原系統(tǒng)設(shè)計(jì)

空間狹小，設(shè)備繁多是海輔船的一大特點(diǎn)。機(jī)艙和設(shè)備艙的擁擠程度非普通運(yùn)輸船型可比擬的.氮?dú)獍l(fā)生器和散貨系統(tǒng)的布置如圖1所示， 放置于機(jī)艙內(nèi)上下相鄰的兩層處所..兩套系統(tǒng)均配有獨(dú)立的服務(wù)用空壓機(jī)。

2、系統(tǒng)優(yōu)化組合的考慮

浮油回收用氮?dú)庀到y(tǒng)和散裝水泥運(yùn)輸系統(tǒng)都需要用到壓縮空氣作為動(dòng)力源，而船上柴油機(jī)也有啟動(dòng)空壓機(jī)和全船雜用空壓機(jī)，我們?cè)囍鴮追N空壓機(jī)進(jìn)行組合，盡量減少船上設(shè)備的種類(lèi)和數(shù)量。我們?cè)O(shè)想了另外兩種方案。

方案一： 原方案

方案二：氮?dú)夂蜕⒇浛諌簷C(jī)由原來(lái)的各兩臺(tái)，組合成3臺(tái)，一大兩?。▋蓮S(chǎng)家已達(dá)成協(xié)議）

方案三：氮?dú)夂蜕⒇浛諌簷C(jī)，由兩臺(tái)散貨空壓機(jī)替代（在協(xié)議之后的方案）

船級(jí)社對(duì)制氮空壓機(jī)和干散貨空壓機(jī)是否獨(dú)立于主空壓機(jī)或相互獨(dú)立不做要求，主空壓機(jī)可用作其它用途。兼顧操作的安全可靠及便利性，船舶公司使用習(xí)慣，人員配備等多方面因素，權(quán)衡利弊，船東最后還是選用原方案.由于上述兩個(gè)系統(tǒng)不會(huì)同時(shí)使用，且船公司操作這兩個(gè)系統(tǒng)的船員為同一批船員，因工作有繼承性和熟練性，按規(guī)程操作不會(huì)有誤操作的可能.散料運(yùn)送系統(tǒng)對(duì)海輔船來(lái)說(shuō)任務(wù)較多，而浮油回收任務(wù)較少，設(shè)備使用頻率也少，干散貨空壓機(jī)50%的容量剛好是氮?dú)獍l(fā)生器的100%容量要求，且空壓機(jī)有這樣的兩檔設(shè)計(jì)，所以，方案三的優(yōu)勢(shì)明顯，只是該項(xiàng)目時(shí)間緊，沒(méi)能進(jìn)一步細(xì)化研究，在以后的應(yīng)用中，應(yīng)優(yōu)先考慮方案三。

3、三種方案的優(yōu)劣比較

跨行業(yè)整合并優(yōu)化設(shè)計(jì)的展望

此次環(huán)保型海輔船的設(shè)計(jì)建造，給我們帶來(lái)了認(rèn)識(shí)海洋平臺(tái)領(lǐng)域并與之合作的一個(gè)機(jī)會(huì)。以后特殊領(lǐng)域的特殊要求的運(yùn)輸工具會(huì)隨著社會(huì)科技的發(fā)展不斷的涌現(xiàn)，與此類(lèi)似的跨行業(yè)交叉領(lǐng)域的船舶設(shè)計(jì)將是船舶領(lǐng)域的一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。因此對(duì)設(shè)計(jì)人員深度了解和理解船東的需求，將提到一個(gè)更高的層次。在深入了解客戶(hù)使用習(xí)慣，工況要求的過(guò)程中，不斷完善設(shè)計(jì)，兼顧船舶通用性和特殊領(lǐng)域特殊系統(tǒng)的要求，實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)融合設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)簡(jiǎn)潔，易操作，維護(hù)簡(jiǎn)單，同時(shí)降低船舶的建造和使用成本的實(shí)踐方面，將迎來(lái)一個(gè)新的局面。另外，如何在保證運(yùn)營(yíng)安全，避免誤操作下的系統(tǒng)簡(jiǎn)化，是值得我們?cè)O(shè)計(jì)人員深入研究的課題。

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[1] 中國(guó)船級(jí)社鋼制海船入級(jí)規(guī)范.北京人民交通出版社，2013

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（第一作者單位：廣州黃埔文沖船廠(chǎng)）