87 m电力推进平台供应船入级ACCU船级符号的设计研究

王浩召

摘 要：本文以87 m电力推进平台供应船为例，介绍了电力推进海工辅助船在申请美国船级社（ABS）关于周期性无人值班（ACCU）入级符号时，需要满足的主要相关规范要求；同时还阐述了为了满足这些要求，在船舶自动化系统以及轮机舱室和管路系统等方面所采用的技术设计方案。本文对于同类型船舶申请ABS或其他船级社关于（ACCU）的入级符号时，具有一定的借鉴和指导意义。

关键词：电力推进；船舶自动化；周期性无人值班

中图分类号： U674.38+ 文献标识码：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

随着世界海洋石油开采事业的快速发展，海洋工程辅助船的设计建造呈现了快速增长的态势。87m电力推进平台供应船是马尾造船股份有限公司从2008年开始开发建造的具有高技术附加值、高自动化、营运性及经济性良好的新型多功能船舶。该船总长87 m、型宽18.8 m、设计吃水5.9 m，入级美国船级社（ABS）。船舶设计采用全新的电力推进系统，由4台1 825 KW柴油发电机组将电力功率输出至电站汇流排，为全船提供动力及电力保障。推进系统主要从A、B汇流排分别将电功率输送至舵桨间推进变压器和12脉冲推进变频器，最后带动2台2 000 kW推进电动机驱动2台2 000 kW定螺距全回转舵桨。螺旋桨功率的输出变化主要依靠变频器对推进电机的变频调速和加载来完成，如图1所示。

2 规范要求和设计方案

本船为电力推进型船舶，根据ABS规范的最新要求，从机舱4台主发电机组开始，到集控室电站，再到推进器间的变压器、变频器和推进电机，最后到全回转舵桨，整套系统都被定义为主推进系统，都需要满足ACCU对于船舶主推进系统的遥控和监控要求。

2.1 舱室布置

2.1.1 控制站

根据ABS规范要求，本船在总体布置设计时考虑了驾驶室、消防控制站、集控室3个处所作为遥控和监控的集中控制站。其中：驾驶室位于船舶首楼顶部驾驶甲板上，与机舱完全隔离；消防控制站位于机舱外主甲板上，与机舱之间为A60防火分隔；集控室位于机舱内，与机舱之间也是A60防火分隔，并提供了固定式CO2灭火系统和便携式消防设备。驾驶室和集控室由于布置了推进和遥控控制的主要设备，因此该区域同时配置了空调通风系统，并且该系统提供了2套机组的主备用方案，以确保在主系统失效情况下的备用功能，并同时提供失效报警功能。

2.1.2 燃油舱布置

对于入级ACCU船级符号的船舶其燃油沉淀舱和日用舱的总舱容需满足规范的要求，即对于具备燃油自动注入功能的船舶，其容积需满足船舶正常航行8小时的油耗要求；对于不具备燃油自动注入功能的船舶，其容积需满足船舶正常航行24小时的油耗要求。由于本船在舱容设计时，无法满足连续航行24小时的油耗要求，因此在设计时通过管系设计和自动化系统设计实现了燃油日用舱的自动注入功能。该功能是通过燃油分油机的自动起停来实现的。控制分油机自动起动的液位开关，安装在30%油舱的位置，即略高于正常的油舱低位报警值；自动停止的液位开关，安装在90%油舱的位置，即略低于正常的油舱高位报警值。同时，将燃油沉淀舱也设计为自动注入，依靠燃油输送泵的自动起停将燃油储存舱的燃油自动注入到燃油沉淀舱，燃油输送泵的自动起停主要依靠燃油沉淀舱的高低位液位开关，液位开关的布置与上述燃油日用舱类似。

2.1.3 分油机区域通风布置

本船配备了2台燃油分油机并布置在机舱底层，因船机舱空间较小而没有布置专门的分油机间。考虑到通风要求，该区域的通风设计方案为：通过机舱机械供风主风道引出一路供风支路至分油机区域附近，然后在分油机单元上方安装排气集气罩，并通过独立的风道和风机实现机械排风，风机为防爆风机，风量为800 m3/h，防爆等级为group IIA class T3，风道中同时安装了电动防火风闸，此方案设计获得了船级社的认可。

2.2 自动化控制

2.2.1 自动启停设备

（1）主推进海水/淡水冷却泵及其备用泵

本船机舱中央海水/淡水冷却系统和尾部舵桨间海水/淡水冷却系统，均配置了2台海水冷却泵和2台淡水冷却泵，一台主泵处于运行状态，一台备用泵处于备用状态。考虑到推进系统需要保持连续正常的运行状态，因此在系统设计时将每个系统的主备用冷却泵设置为自动启停和切换模式。备用冷却水泵的自动启动信号，来自于冷却水泵出口并联管路上的压力开关，当主泵运行故障时，泵出口并联管路上的冷却水压力会随之降低，该管路上的压力开关将被触动，然后送出电信号给自动化系统，系统将自动输出备用泵的起动运行指令和主泵的停止运行指令，并同时向集控室发出报警信号。

（2）油水分离器及舱底水泵

本船机舱和推进器间不仅在污水井等区域设置了舱底水高位报警，同时还设计了舱底水泵自动起停功能，在污水井高位报警情况下自动起动舱底水泵，将舱底水驳至舱底水舱，并在低位信号控制下自动停泵。考虑船舶在长时间航行情况下舱底水舱的液面高度在高位报警后继续上升的情况，还针对油水分离器设置了自动运行功能，起停信号来自于舱底水舱的高低位液位开关。endprint

（3）燃油分油机

本船燃油分油机设置自动起停装置，其目的及方案，详见前述。

（4）机舱固定式水雾灭火系统

本船固定式机舱水雾灭火系统主要用于保护4台主发电机的柴油机和2台自带加热器功能的燃油分油机。在系统控制方面采用了自动喷雾释放功能，水雾单元本体上的泵的自动起动信号来自于布置在柴油机上方的感温感烟火灾探测器，当探测区域存在初期火灾产生的烟或热时，探测器向控制器发出信号，控制器向泵的电机发出起动指令，并同时发出声光报警信号。

（5）配电板电站

本船全回转主推进器的驱动电机由主配电板供电，为了保证主推进系统供电的连续性，本船在由2台或3台主发电机组并联运行供电的情况下，设置了配电电站对于非重要设备自动卸载和优先脱扣的装置，以保证船舶推进、操纵、安全等重要设备的安全供电。

根据电力负荷计算，在正常航行状态下将由3台主发电机组并网运行，其余一台作为备用。在上述自动卸载功能发生后，备用主发电机组将会自动起动并自动连接至主配电板，实现对船舶负载的自动供电。根据规范要求，整个系统功能恢复的时间必须在45 s以内，而通过87 m系列船多次海上试航验证，该系统的响应时间为40 s左右，满足ABS规范要求。

（6）起动空气压缩机

为了保证4台主发电柴油机在任何时候都能顺利起动，本船通过安装在2台主空气瓶上的压力开关输出低压起动信号至2台主空压机以实现自动起动功能；当空气瓶压力达到额定要求后，压力开关输出高压停机信号至2台主空压机实现自动停机功能，低压起动机设定值为22 bar，高压停机设定值为30 bar。

2.2.2 遥控控制设备

（1）主推进遥控操作系统

本船主推进遥控系统是一套基于计算机处理系统的Helicon X3遥控控制系统，主要布置在驾驶室前、后驾控台及其顶式仪表板上，前、后驾控台的遥控操作可以相互独立完成。在船舶正常航行状态下推进机械装置由驾驶室控制站进行遥控和监控操作。

为了保证在驾驶室主推进遥控系统出现故障的情况下不会失去对主推进的遥控操作，在集控室安装了一套主推进复式操作系统作为备用，其主要配置和功能与前、后驾控台遥控控制系统完全相同。另外，本船在尾部舵桨间还配置了就地手动应急操作系统，通过电子传令钟和电子转舵单元，依据驾驶室指令在舵桨间对推进系统进行应急操作。

（2）消防控制站遥控控制

考虑到推进机械处所突发火灾的可能性，同时为了保障船员在火灾发生后能够在相对安全的位置实现遥控消防操作，本船在消防控制站内对这些处所的相关系统布置了遥控控制或快速切断操作按钮盒或操作箱。另外，本船在消防控制站还安装了固定式水雾消防系统和火警报警系统的监视遥控复式板，作为备用消防控制操作点。

（3）消防系统驾驶室遥控

为了优化管路设计，本船主消防灭火系统的管路布置，与船舶压载、消防管路存在着并联关系，且主消防泵作为船舶消防总用泵，同时也兼作压载和舱底水泵的备用泵。本船在所有消防系统和压载舱底系统存在管路并联的地方设置遥控阀，并且该遥控阀和主消防泵一样能够在驾驶室通过MINIC操作版进行遥控开启/关闭操作，上述遥控阀的驱动机构要求满足IP67的防护等级，并具备当遥控或自动控制出现故障时也能够进行手动操作的功能。

（4）燃油系统驾驶室遥控

为了配合燃油分油机的自动起停和燃油日用舱的自动注入功能，本船燃油系统在从燃油沉淀舱至分油机进口的管路上和从分油机出口至左右日用舱的管路上分别设置了遥控球阀，能够在驾驶室进行遥控选择操作，以确保能够维持燃油系统的驳运功能。

2.3 监控报警

为了使船舶更加安全可靠的处于航行状态，本船的监控报警系统除了对所有被测点进行监视报警外，还通过轮机员呼叫报警系统和延伸报警系统延伸至轮机员室、驾驶室，以及必要的公告场所。本船监控报警系统还配置了报警记录打印、参数和状态的定时或召唤打印以及参数的分组显示等功能。另外，该套报警系统还具有自检功能，当测量原件或系统本身发生故障时也会发出声光报警信号。

3 结束语

本船首制船于2011年上半年顺利完成了海上试航，其中无人机舱项目交验在100%MCR的航行状态下进行了4个小时的模拟试验，试验结果得到了船东和ABS船级社的一致认可，并顺利获得了ABS船级社颁发的ACCU检验证书，为公司87 m电力推进海工辅助船后续船的顺利建造和交付，以及其它同类型电力推进船舶申请ABS船级社ACCU入级符号奠定了良好的技术基础。

参考文献

[1] 李世臣，林叶锦等. 轮机自动化[M].人民交通出版社，2002.

[3] ABS RULES FOR BUILDING AND CLASSING STEEL VESSELS UNDER 90 METERS （295 FEET） IN LENGTH .美国船级社钢质船舶建造与入级规范（90米及以下）2012版.

[3] 张建科，董晓永等.无人机舱监测报警系统研究[M].大连海事大学学报，1997.2～5.endprint