海辅环保船特殊系统设计

任晓莉+向功顺+丁长健+孙建

摘 要：以6000HP环保船为蓝本，对环保类多功能海辅船压缩空气系统从设备选型到系统设计，进行了比较分析式的初步研究.提出了跨行业技术优化整合的优势和必要性，它也将是特殊船舶设计的趋势，以期为以后该类船舶的选型设计提供参考和借鉴作用。

关键词：环保船 海辅船 散料系统 氮气系统 空气压缩系统 特殊系统 船舶设计

课题的提出

随着我国海洋开发进程的加速，海辅船的国内自主设计和制造，船上特殊系统设备的国产化，都给我们带来了新的研究课题和行业发展的空间。本文将以我国自主设计和制造的6000HP海洋辅助环保船为蓝本，对海辅船特殊系统的设计和设备选型的优化进行阐述。

就通用性而言，船舶只是一个普遍意义上的运输工具.当他被应用于某个特殊行业时，就必须适应该行业的要求，满足客户定制需求，将某些特殊系统安装在船上并与船上服务系统统筹结合，而不是简单的叠加，两个领域的设计理念互相借鉴和渗透，让船舶设计在创新的路上可以走得更远，这应该视为现代意义上船舶设计和建造概念的拓展，也成为了减少船舶建造和使用成本的一个突破口。

海辅船的特殊系统

本文所述的海洋工程辅助环保船主要特殊系统包括：干散货运输，浮油回收，一级对外消防等，这也是大多数海辅船共有的特殊系统。本文将对干散货系统和氮气系统的选型和综合布置设计进行探讨，作为该类型船舶特殊系统设计研究的一个实例.这两个系统中空压机都是其核心动力源。

该船入级中国船级社CCS， 船级符号为：

1、干散货系统

该系统用于装载比重在0.96 和2.5间的干货，全船共设4个立式钢质货罐，共170m3， 分为两个前、后独立的系统，能通过两套独立管系装载/卸载两种不同货物，加料和出料采用公共管道，两台空压机可以互为备用，透气为单独管。干散货罐设计压力0.6 MPa。

能从位于驾驶室后控制站的集中控制面板上操纵装/卸货，ECR集控台上设系统监视面板。

散料系统系统主要设备及组成：①散料罐；②空气压缩机组；③冷冻式空气干燥机组；④阀件及接头；⑤仪表与传感器；⑥旋风除尘器和集灰罐；⑦喷射泵系统及气动阀门供气系统；⑧控制系统（由船厂负责提供电缆和安装）；⑨管路系统及压缩机和冷干机水冷却系统（船厂负责提供设备和安装）。

为了避免装卸散装水泥时污染海面，本船配备了旋风除尘器和集灰罐，该装置为厂家非标准配置，订货时特别提出.由于本船空间狭小，选择了内置式除尘器。气动阀门供气系统由船上控制空气系统提供。

2、氮气发生装置系统

该船油井测试液和闪点低於60C的浮油回收液及轻柴油共用货舱。船服务海域的油井测试液经化验有硫化氢气体.本船油井测试液和浮油回收舱共4个，总体积495m3，不受SOLAS第II-2章B部分第5.5节和marpol要求大于20000吨级以上液货船需要装惰性气体的要求的限制：本船也不受IBC CODE 17章所列货品的限制要求.但船东出于安全考虑要求配备氮气发生器.按中国船级社CCS，第6篇第4章 第2节要求一般氮气发生器应由两台空压机提供气源，且平均负担总容量，且互为备用。

该船氮气发生器容量为250m3/h， 氮气用来控制浮油回收舱内气体组分及舱内大气压力；在测试井液、污油水/浮油回收舱储液前或排液时用氮气置换舱内易燃、易爆、有毒气体，将舱内最后混合气体组分降至临爆点以下；外输结束后吹扫测试井液、污油水及浮油回收注入及外供管线。氮气发生装置报警系统将延续至机舱集控室及驾驶台。

主要设备及组成：空压机，冷干机（空气净化单元），主管路过滤器，高效除油过滤器，空气罐，制氮机，氮气罐，吸附塔，氧分析仪，涡街流量计，主控制箱。

目前行业内氮气发生器有PSA分子塞和渗透膜式两种类型，渗透膜式的纯度较高，用于化学品船纯度要求较高的货品。鉴于耗能低，维护成本低，安装空间小，操作便利和船东使用习惯统筹考虑，本船选用了PSA分子塞形式的氮气发生器。

此套设备为四个撬块。两台空压机为独立两个撬块，空气净化为整体部分（包括空气干燥器，油滤器等），制氮为一个撬块。在布置时制氮撬块要放在通风的空间，氮气浓度检测装置在危险区域内的电气设备为防爆型（防暴等级：IIA-T3），电信号传输需加防爆隔离栅防爆保护.

设计组合优化

1、原系统设计

空间狭小，设备繁多是海辅船的一大特点。机舱和设备舱的拥挤程度非普通运输船型可比拟的.氮气发生器和散货系统的布置如图1所示， 放置于机舱内上下相邻的两层处所..两套系统均配有独立的服务用空压机。

2、系统优化组合的考虑

浮油回收用氮气系统和散装水泥运输系统都需要用到压缩空气作为动力源，而船上柴油机也有启动空压机和全船杂用空压机，我们试着将几种空压机进行组合，尽量减少船上设备的种类和数量。我们设想了另外两种方案。

方案一： 原方案

方案二：氮气和散货空压机由原来的各两台，组合成3台，一大两小（两厂家已达成协议）

方案三：氮气和散货空压机，由两台散货空压机替代（在协议之后的方案）

船级社对制氮空压机和干散货空压机是否独立于主空压机或相互独立不做要求，主空压机可用作其它用途。兼顾操作的安全可靠及便利性，船舶公司使用习惯，人员配备等多方面因素，权衡利弊，船东最后还是选用原方案.由于上述两个系统不会同时使用，且船公司操作这两个系统的船员为同一批船员，因工作有继承性和熟练性，按规程操作不会有误操作的可能.散料运送系统对海辅船来说任务较多，而浮油回收任务较少，设备使用频率也少，干散货空压机50%的容量刚好是氮气发生器的100%容量要求，且空压机有这样的两档设计，所以，方案三的优势明显，只是该项目时间紧，没能进一步细化研究，在以后的应用中，应优先考虑方案三。

3、三种方案的优劣比较

跨行业整合并优化设计的展望

此次环保型海辅船的设计建造，给我们带来了认识海洋平台领域并与之合作的一个机会。以后特殊领域的特殊要求的运输工具会随着社会科技的发展不断的涌现，与此类似的跨行业交叉领域的船舶设计将是船舶领域的一个新的经济增长点。因此对设计人员深度了解和理解船东的需求，将提到一个更高的层次。在深入了解客户使用习惯，工况要求的过程中，不断完善设计，兼顾船舶通用性和特殊领域特殊系统的要求，实现跨行业融合设计，使系统简洁，易操作，维护简单，同时降低船舶的建造和使用成本的实践方面，将迎来一个新的局面。另外，如何在保证运营安全，避免误操作下的系统简化，是值得我们设计人员深入研究的课题。

参考文献：

[1] 中国船级社钢制海船入级规范.北京人民交通出版社，2013

[2] Solas国际海洋人命安全公约 2010年综合版本 国际海事组织

[3] Marpol国际海洋防止船舶污染公约 1999年合订本 北京人民交通出版社

[4] IBC CODE 国际散装运输液体危险化学品船舶的构造和设备规则

2000年合订本 中华人民共和国海事局

[5]IMDG CODE国际海上危险货物运输规则 2012版 国际海事组织

[6] <<船舶设计实用手册>> 国防工业出版社

（第一作者单位：广州黄埔文冲船厂）

摘 要：以6000HP环保船为蓝本，对环保类多功能海辅船压缩空气系统从设备选型到系统设计，进行了比较分析式的初步研究.提出了跨行业技术优化整合的优势和必要性，它也将是特殊船舶设计的趋势，以期为以后该类船舶的选型设计提供参考和借鉴作用。

关键词：环保船 海辅船 散料系统 氮气系统 空气压缩系统 特殊系统 船舶设计

课题的提出

随着我国海洋开发进程的加速，海辅船的国内自主设计和制造，船上特殊系统设备的国产化，都给我们带来了新的研究课题和行业发展的空间。本文将以我国自主设计和制造的6000HP海洋辅助环保船为蓝本，对海辅船特殊系统的设计和设备选型的优化进行阐述。

就通用性而言，船舶只是一个普遍意义上的运输工具.当他被应用于某个特殊行业时，就必须适应该行业的要求，满足客户定制需求，将某些特殊系统安装在船上并与船上服务系统统筹结合，而不是简单的叠加，两个领域的设计理念互相借鉴和渗透，让船舶设计在创新的路上可以走得更远，这应该视为现代意义上船舶设计和建造概念的拓展，也成为了减少船舶建造和使用成本的一个突破口。

海辅船的特殊系统

本文所述的海洋工程辅助环保船主要特殊系统包括：干散货运输，浮油回收，一级对外消防等，这也是大多数海辅船共有的特殊系统。本文将对干散货系统和氮气系统的选型和综合布置设计进行探讨，作为该类型船舶特殊系统设计研究的一个实例.这两个系统中空压机都是其核心动力源。

该船入级中国船级社CCS， 船级符号为：

1、干散货系统

该系统用于装载比重在0.96 和2.5间的干货，全船共设4个立式钢质货罐，共170m3， 分为两个前、后独立的系统，能通过两套独立管系装载/卸载两种不同货物，加料和出料采用公共管道，两台空压机可以互为备用，透气为单独管。干散货罐设计压力0.6 MPa。

能从位于驾驶室后控制站的集中控制面板上操纵装/卸货，ECR集控台上设系统监视面板。

散料系统系统主要设备及组成：①散料罐；②空气压缩机组；③冷冻式空气干燥机组；④阀件及接头；⑤仪表与传感器；⑥旋风除尘器和集灰罐；⑦喷射泵系统及气动阀门供气系统；⑧控制系统（由船厂负责提供电缆和安装）；⑨管路系统及压缩机和冷干机水冷却系统（船厂负责提供设备和安装）。

为了避免装卸散装水泥时污染海面，本船配备了旋风除尘器和集灰罐，该装置为厂家非标准配置，订货时特别提出.由于本船空间狭小，选择了内置式除尘器。气动阀门供气系统由船上控制空气系统提供。

2、氮气发生装置系统

该船油井测试液和闪点低於60C的浮油回收液及轻柴油共用货舱。船服务海域的油井测试液经化验有硫化氢气体.本船油井测试液和浮油回收舱共4个，总体积495m3，不受SOLAS第II-2章B部分第5.5节和marpol要求大于20000吨级以上液货船需要装惰性气体的要求的限制：本船也不受IBC CODE 17章所列货品的限制要求.但船东出于安全考虑要求配备氮气发生器.按中国船级社CCS，第6篇第4章 第2节要求一般氮气发生器应由两台空压机提供气源，且平均负担总容量，且互为备用。

该船氮气发生器容量为250m3/h， 氮气用来控制浮油回收舱内气体组分及舱内大气压力；在测试井液、污油水/浮油回收舱储液前或排液时用氮气置换舱内易燃、易爆、有毒气体，将舱内最后混合气体组分降至临爆点以下；外输结束后吹扫测试井液、污油水及浮油回收注入及外供管线。氮气发生装置报警系统将延续至机舱集控室及驾驶台。

主要设备及组成：空压机，冷干机（空气净化单元），主管路过滤器，高效除油过滤器，空气罐，制氮机，氮气罐，吸附塔，氧分析仪，涡街流量计，主控制箱。

目前行业内氮气发生器有PSA分子塞和渗透膜式两种类型，渗透膜式的纯度较高，用于化学品船纯度要求较高的货品。鉴于耗能低，维护成本低，安装空间小，操作便利和船东使用习惯统筹考虑，本船选用了PSA分子塞形式的氮气发生器。

此套设备为四个撬块。两台空压机为独立两个撬块，空气净化为整体部分（包括空气干燥器，油滤器等），制氮为一个撬块。在布置时制氮撬块要放在通风的空间，氮气浓度检测装置在危险区域内的电气设备为防爆型（防暴等级：IIA-T3），电信号传输需加防爆隔离栅防爆保护.

设计组合优化

1、原系统设计

空间狭小，设备繁多是海辅船的一大特点。机舱和设备舱的拥挤程度非普通运输船型可比拟的.氮气发生器和散货系统的布置如图1所示， 放置于机舱内上下相邻的两层处所..两套系统均配有独立的服务用空压机。

2、系统优化组合的考虑

浮油回收用氮气系统和散装水泥运输系统都需要用到压缩空气作为动力源，而船上柴油机也有启动空压机和全船杂用空压机，我们试着将几种空压机进行组合，尽量减少船上设备的种类和数量。我们设想了另外两种方案。

方案一： 原方案

方案二：氮气和散货空压机由原来的各两台，组合成3台，一大两小（两厂家已达成协议）

方案三：氮气和散货空压机，由两台散货空压机替代（在协议之后的方案）

船级社对制氮空压机和干散货空压机是否独立于主空压机或相互独立不做要求，主空压机可用作其它用途。兼顾操作的安全可靠及便利性，船舶公司使用习惯，人员配备等多方面因素，权衡利弊，船东最后还是选用原方案.由于上述两个系统不会同时使用，且船公司操作这两个系统的船员为同一批船员，因工作有继承性和熟练性，按规程操作不会有误操作的可能.散料运送系统对海辅船来说任务较多，而浮油回收任务较少，设备使用频率也少，干散货空压机50%的容量刚好是氮气发生器的100%容量要求，且空压机有这样的两档设计，所以，方案三的优势明显，只是该项目时间紧，没能进一步细化研究，在以后的应用中，应优先考虑方案三。

3、三种方案的优劣比较

跨行业整合并优化设计的展望

此次环保型海辅船的设计建造，给我们带来了认识海洋平台领域并与之合作的一个机会。以后特殊领域的特殊要求的运输工具会随着社会科技的发展不断的涌现，与此类似的跨行业交叉领域的船舶设计将是船舶领域的一个新的经济增长点。因此对设计人员深度了解和理解船东的需求，将提到一个更高的层次。在深入了解客户使用习惯，工况要求的过程中，不断完善设计，兼顾船舶通用性和特殊领域特殊系统的要求，实现跨行业融合设计，使系统简洁，易操作，维护简单，同时降低船舶的建造和使用成本的实践方面，将迎来一个新的局面。另外，如何在保证运营安全，避免误操作下的系统简化，是值得我们设计人员深入研究的课题。

参考文献：

[1] 中国船级社钢制海船入级规范.北京人民交通出版社，2013

[2] Solas国际海洋人命安全公约 2010年综合版本 国际海事组织

[3] Marpol国际海洋防止船舶污染公约 1999年合订本 北京人民交通出版社

[4] IBC CODE 国际散装运输液体危险化学品船舶的构造和设备规则

2000年合订本 中华人民共和国海事局

[5]IMDG CODE国际海上危险货物运输规则 2012版 国际海事组织

[6] <<船舶设计实用手册>> 国防工业出版社

（第一作者单位：广州黄埔文冲船厂）

摘 要：以6000HP环保船为蓝本，对环保类多功能海辅船压缩空气系统从设备选型到系统设计，进行了比较分析式的初步研究.提出了跨行业技术优化整合的优势和必要性，它也将是特殊船舶设计的趋势，以期为以后该类船舶的选型设计提供参考和借鉴作用。

关键词：环保船 海辅船 散料系统 氮气系统 空气压缩系统 特殊系统 船舶设计

课题的提出

随着我国海洋开发进程的加速，海辅船的国内自主设计和制造，船上特殊系统设备的国产化，都给我们带来了新的研究课题和行业发展的空间。本文将以我国自主设计和制造的6000HP海洋辅助环保船为蓝本，对海辅船特殊系统的设计和设备选型的优化进行阐述。

就通用性而言，船舶只是一个普遍意义上的运输工具.当他被应用于某个特殊行业时，就必须适应该行业的要求，满足客户定制需求，将某些特殊系统安装在船上并与船上服务系统统筹结合，而不是简单的叠加，两个领域的设计理念互相借鉴和渗透，让船舶设计在创新的路上可以走得更远，这应该视为现代意义上船舶设计和建造概念的拓展，也成为了减少船舶建造和使用成本的一个突破口。

海辅船的特殊系统

本文所述的海洋工程辅助环保船主要特殊系统包括：干散货运输，浮油回收，一级对外消防等，这也是大多数海辅船共有的特殊系统。本文将对干散货系统和氮气系统的选型和综合布置设计进行探讨，作为该类型船舶特殊系统设计研究的一个实例.这两个系统中空压机都是其核心动力源。

该船入级中国船级社CCS， 船级符号为：

1、干散货系统

该系统用于装载比重在0.96 和2.5间的干货，全船共设4个立式钢质货罐，共170m3， 分为两个前、后独立的系统，能通过两套独立管系装载/卸载两种不同货物，加料和出料采用公共管道，两台空压机可以互为备用，透气为单独管。干散货罐设计压力0.6 MPa。

能从位于驾驶室后控制站的集中控制面板上操纵装/卸货，ECR集控台上设系统监视面板。

散料系统系统主要设备及组成：①散料罐；②空气压缩机组；③冷冻式空气干燥机组；④阀件及接头；⑤仪表与传感器；⑥旋风除尘器和集灰罐；⑦喷射泵系统及气动阀门供气系统；⑧控制系统（由船厂负责提供电缆和安装）；⑨管路系统及压缩机和冷干机水冷却系统（船厂负责提供设备和安装）。

为了避免装卸散装水泥时污染海面，本船配备了旋风除尘器和集灰罐，该装置为厂家非标准配置，订货时特别提出.由于本船空间狭小，选择了内置式除尘器。气动阀门供气系统由船上控制空气系统提供。

2、氮气发生装置系统

该船油井测试液和闪点低於60C的浮油回收液及轻柴油共用货舱。船服务海域的油井测试液经化验有硫化氢气体.本船油井测试液和浮油回收舱共4个，总体积495m3，不受SOLAS第II-2章B部分第5.5节和marpol要求大于20000吨级以上液货船需要装惰性气体的要求的限制：本船也不受IBC CODE 17章所列货品的限制要求.但船东出于安全考虑要求配备氮气发生器.按中国船级社CCS，第6篇第4章 第2节要求一般氮气发生器应由两台空压机提供气源，且平均负担总容量，且互为备用。

该船氮气发生器容量为250m3/h， 氮气用来控制浮油回收舱内气体组分及舱内大气压力；在测试井液、污油水/浮油回收舱储液前或排液时用氮气置换舱内易燃、易爆、有毒气体，将舱内最后混合气体组分降至临爆点以下；外输结束后吹扫测试井液、污油水及浮油回收注入及外供管线。氮气发生装置报警系统将延续至机舱集控室及驾驶台。

主要设备及组成：空压机，冷干机（空气净化单元），主管路过滤器，高效除油过滤器，空气罐，制氮机，氮气罐，吸附塔，氧分析仪，涡街流量计，主控制箱。

目前行业内氮气发生器有PSA分子塞和渗透膜式两种类型，渗透膜式的纯度较高，用于化学品船纯度要求较高的货品。鉴于耗能低，维护成本低，安装空间小，操作便利和船东使用习惯统筹考虑，本船选用了PSA分子塞形式的氮气发生器。

此套设备为四个撬块。两台空压机为独立两个撬块，空气净化为整体部分（包括空气干燥器，油滤器等），制氮为一个撬块。在布置时制氮撬块要放在通风的空间，氮气浓度检测装置在危险区域内的电气设备为防爆型（防暴等级：IIA-T3），电信号传输需加防爆隔离栅防爆保护.

设计组合优化

1、原系统设计

空间狭小，设备繁多是海辅船的一大特点。机舱和设备舱的拥挤程度非普通运输船型可比拟的.氮气发生器和散货系统的布置如图1所示， 放置于机舱内上下相邻的两层处所..两套系统均配有独立的服务用空压机。

2、系统优化组合的考虑

浮油回收用氮气系统和散装水泥运输系统都需要用到压缩空气作为动力源，而船上柴油机也有启动空压机和全船杂用空压机，我们试着将几种空压机进行组合，尽量减少船上设备的种类和数量。我们设想了另外两种方案。

方案一： 原方案

方案二：氮气和散货空压机由原来的各两台，组合成3台，一大两小（两厂家已达成协议）

方案三：氮气和散货空压机，由两台散货空压机替代（在协议之后的方案）

船级社对制氮空压机和干散货空压机是否独立于主空压机或相互独立不做要求，主空压机可用作其它用途。兼顾操作的安全可靠及便利性，船舶公司使用习惯，人员配备等多方面因素，权衡利弊，船东最后还是选用原方案.由于上述两个系统不会同时使用，且船公司操作这两个系统的船员为同一批船员，因工作有继承性和熟练性，按规程操作不会有误操作的可能.散料运送系统对海辅船来说任务较多，而浮油回收任务较少，设备使用频率也少，干散货空压机50%的容量刚好是氮气发生器的100%容量要求，且空压机有这样的两档设计，所以，方案三的优势明显，只是该项目时间紧，没能进一步细化研究，在以后的应用中，应优先考虑方案三。

3、三种方案的优劣比较

跨行业整合并优化设计的展望

此次环保型海辅船的设计建造，给我们带来了认识海洋平台领域并与之合作的一个机会。以后特殊领域的特殊要求的运输工具会随着社会科技的发展不断的涌现，与此类似的跨行业交叉领域的船舶设计将是船舶领域的一个新的经济增长点。因此对设计人员深度了解和理解船东的需求，将提到一个更高的层次。在深入了解客户使用习惯，工况要求的过程中，不断完善设计，兼顾船舶通用性和特殊领域特殊系统的要求，实现跨行业融合设计，使系统简洁，易操作，维护简单，同时降低船舶的建造和使用成本的实践方面，将迎来一个新的局面。另外，如何在保证运营安全，避免误操作下的系统简化，是值得我们设计人员深入研究的课题。

参考文献：

[1] 中国船级社钢制海船入级规范.北京人民交通出版社，2013

[2] Solas国际海洋人命安全公约 2010年综合版本 国际海事组织

[3] Marpol国际海洋防止船舶污染公约 1999年合订本 北京人民交通出版社

[4] IBC CODE 国际散装运输液体危险化学品船舶的构造和设备规则

2000年合订本 中华人民共和国海事局

[5]IMDG CODE国际海上危险货物运输规则 2012版 国际海事组织

[6] <<船舶设计实用手册>> 国防工业出版社

（第一作者单位：广州黄埔文冲船厂）