满足安全返岗要求的特种用途船舶喷淋系统设计

肖 敏，赵 骏，曲庆亮，于富强，崔爱新，黄曌宇

（上海振华重工（集团）股份有限公司，上海 200125）

0 引言

近年来，随着经济的发展与对海洋资源开发需求的增长，特种船舶的需求在不断增加，越来越多的特种用途船舶问世并应用于某些种特殊的海洋作业需求，比如大型海上起重船、救捞船、远洋勘探科考船、深水铺管、铺缆船、饱和潜水支持船等[1]。而国际海事组织（International Maritime Organization，IMO）规范要求，除客船以外，如船上人员超过240人且载重线船长为120 m及以上，或具有3个及以上主竖区的特种用途船舶同样需要满足安全返岗要求[2]。SOLAS公约要求所有控制室、起居处所和服务处所（包括走廊和梯道等）均应配置符合《国际消防安全系统规则》要求的水喷淋系统，如水可能造成关键设备损坏的控制室，则可用其他的固定式灭火系统替代，干式喷淋管也是可选的方案之一[3]。相较于客船，特种工程船的控制室和服务处所更多且更为散乱，分布于全船的区域，如对铺管船或者大型起重船来说，一些控制室会可能位于离上建区域较远的艉部吊机筒体内。这对设计满足安全返岗要求的喷淋系统提出了更高的要求。目前，关于满足安全返港要求的喷淋系统设计探讨主要是集中于客船[4-6]，本文要将集中讨探讨满足安全返港要求的特种用途船舶喷淋系统设计。

1 公约规范要求及相关指南

SOLAS规范第II-2章21.4节要求：当火灾事故未超过事故界限范围之内时，船舶应当能在保证留存一个安全区的前提下实施安全返岗。为保证实施安全返岗能力，未受火灾事故影响的固定式灭火系统部分应当能够保持有效。喷淋系统就属于固定式灭火系统中的一种，需满足安全返港相关规范要求。针对SOLAS上述要求，通函MSC.1-Circ.1369给出了较为详细的解释，其中涉及到喷淋系统的有以下几条。

1）解释 30：在一个分区阀只保护一个 MVZ中一层的前提下，直接受火灾事故影响区域以及该区域的分区阀所保护的其他区域的喷淋或者与之等效的固定消防系统的系统部分应当被认为是失效的。但上下层相通的梯道，各层可以用同一分区阀保护[7]。

2）解释 31：位于失火范围内的分区阀应当认为是失效的，除非分区阀有有合适的防火等级或者比如：位于一个没有失火危险的A级围蔽内，或者是被喷淋喷嘴保护[7]。

3）解释 33：喷淋控制及显示系统应当位于发生事故所在MVZ之外，且当发生火灾或进水故后，已触发的分区阀指示应当在控制室中继续指示[7]。

4）解释 34：为保证喷淋系统或者机舱细水雾系统能在事故发生之后能保持正常运行，系统管路布置应当包含一些隔离阀，隔离阀的数量应当保持最少，并清晰标明，且容易接近。若阀的不正常状态可能会影响到系统的正常运行时，这些阀的状态应当能在控制室中持续显示[7]。

2 系统设计要点

2.1 针对SOLAS规范要求的喷淋系统设计

SOLAS对满足安全返岗要求的喷淋系统的总体要求是确保任何一单一事故，要保证非影响处所的喷淋系统可以工作。意味着喷淋系统系统需有一定的冗余，如压力水柜、喷淋海水泵采用水泵采用双套，一套失效之后不影响另一套正常工作。并且位于两个不会同一事故同时失去的非A类机械处所（国际消防安全系统规则也要求这些喷淋系统设备不能位于A类机械处所）。具体位置需根据安全返岗分析确定。系统中也需设置适当数量的隔离阀。如图1所示，系统设置两套喷淋压力水柜与泵组与适当数量的隔离阀。

图1 喷淋系统原理示意图

整个系统主管路不可避免会穿过但不服务某些被喷淋系统保护的处所。为保证这些穿过但不服务舱室的管路在该处所发生火灾时，这些管路能够继续留存，从而不影响到失火处所之外的喷淋管路系统正常工作。根据解释12，管路壁厚需满足ICALL 66 Regulation 22(3)要求，且这些管路应当焊接连接或满足IACS UR P2.11.5.5.6.机械接头连接。如阀件与管路连接处应采用金属垫片或者金属缠绕石墨垫片是一种可行的方案。

当某一区域发生失火事故时，为保证系统不失压，已触发的分区阀应当在灭火结束后手动关闭该分区阀，能保证系统剩余部分正常保压。为方便人员无危险的操作已触发的分区阀，该分区阀需全部设置在被保护处所之外，以达到人员不进入失火处所就能操作分区阀的目的[8]。如：上建安全区每层的区域阀可错层布置在管弄内（C甲板的喷淋系统分区阀防止在B甲板，B甲板的喷淋系统分区阀放置在A甲板），如图2所示。

图2 上建生活区分区阀错层布置示意图

若管弄可从上建安全区外的阳台进入，则无需错层布置。相较于客船，特种工程船的控制室及服务处所等不会全部全部集中在上建区域顶层。不在上建区域的控制室及服务处所也同样需要喷淋保护，这些区域的分区阀的最好是在该区域阀保护区域外的附近位置，方便船员辨认与操作。

2.2 针对解释30的喷淋系统设计

解释 30主要的要求是一个喷淋分区不能跨越两个主竖区，且在同一主竖区内除梯道以外，分区不能跨层。相较于《国际消防安全系统规则》[8]的同一主竖区内的同一分区可以跨越一层的的要求更加严格。因此只能在每一主竖区的每层分别单独设置分区。

同时，为了最大可能的保证上建2个安全区的喷淋系统的有效性，通往了两个安全区的梯道分别单独设置分区阀，此种设置可以避免楼道失火而影响到安全区的喷淋系统失效。如果这些梯道的喷淋是分别从各层引出，那么如果楼道失火，各层的分区阀都会动作，导致安全区各层都将失去喷淋保护，这显然不符合安全返岗要求。如图3所示，楼道单独设置分区阀，万一某楼道失火，关闭该楼道分区阀即可，该楼道所属的安全区不受影响，可将事故影响控制在尽可能小的范围内。

图3 梯道单独分区示意图

2.3 针对解释31的喷淋系统设计

要保证未受火灾影响的系统部分能继续有效，分区阀就必须保证失火留存（已触发的分区阀必须关闭才能保证系统剩余部分正常保压）。根据解释性说明，分区阀失火留存有3种方式实现：

1）分区阀有一定的防火等级；

2）分区阀位于一个没有失火可能的A级围蔽内；

3）分区阀被喷淋喷嘴保护。

第 1）种方式实现起来比较容易且方便，只要保证分区阀是金属密封或者是能够提供防火证书的其他密封型式即可。

考虑到特种用途船舶的实际舱室布置，保护处所分布不集中，第 2）种方法单独为每个分区阀设置一个无失火危险的A级围蔽要付出很高的空间代价和实际成本。即使设置了，也存在操作便利性的问题。对于上建这种集中性高的处所，可以设置一个无失火危险的管弄，避免采用防火阀降低成本同时满足规范的留存；对于分散保护处所，设置单独的非火源处所代价较高，可用防火阀满足。

第 3）种方法实现也较为困难，要保证所有分区阀都位于喷淋保护处所有一定难度。比如：分区阀所在处所没有喷淋保护，但分区阀操作方便。给该处所增加喷淋，可能涉及到需新增加一个分区阀和喷淋头，系统会更加复杂且费用增加。

船级社对弱电是否为失火源意见也不统一。如果船舶入级的船级社认为弱电是失火源，那就意味着分区阀本身就是失火源。那么就不存在无失火危险的A级围蔽。在这点上某些船级社的要求会高于MSC1369的要求。综合分析，选用具有一定防火等级分区阀来实现最为可靠，系统设计也更为简洁。设计初始阶段需与船舶入级的船级社详细沟通。

2.4 针对解释33的喷淋系统设计

喷淋控制及显示系统很难布置在发生事故所在主竖区之外，但满足安全返港要求的船舶基本都会设置两个中控室。可以选择在两个中控室各设置一套控制及显示系统，双套布置，分区阀开度及流量开关信号分别送至两中控室。为保证事故发生后已触发分区阀指示能够在留存的控制室中能够继续指示，接线盒也采用双套，流量计信号与阀开关指示信号采用双信号输出。信号分别先接入两个位于不同主竖区的接线箱再接入两个控制室（一套接线箱位于该分区阀所在的主竖区，另一套位于该主竖区之外），且信号采用防火电缆传输，此设计即可满足规范要求。

2.5 针对解释34的喷淋系统设计

为防止某些特殊情况会导致系统会失压，如喷淋泵等设备所在的舱室进水或失火等。系统需要设置一定的隔离阀。一般需设置隔离两套喷淋系统的隔离阀，隔离主船体以下喷淋设备的隔离阀与隔离安全区的隔离阀。如图1，除隔离阀7为常闭状态，其他隔离阀为常开状态。若推进器舱5因失火或进水导致一套水柜与泵组失效，只需打开隔离阀 7，关闭隔离阀 1，未受事故影响的喷淋系统留存部分依然能保持正常工作。为防止误操作，隔离阀需有标明其功能及正常状态的永久性铭牌。

3 结论

根据需满足安全返港特种船舶的实际舱室布置，与满足安全返港要求的喷淋系统所需遵守的主要公约规范解读与分析，得出以下主要设计要点：

1）喷淋系统需冗余设计且系统需有一定的隔离。管路穿过但不服务的舱室，管路需加厚且对焊连接，或者采用满足IACS UR P2.11.5.5.6.的机械接头；

2）分区阀布置应操作方便且不进入失火范围也可操作，如居住区如有条件可错层布置；

3）为尽可能保证安全区喷淋系统的有效性，通往安全区的各楼道单独设置分区；

4）对于特种工程船，失火需留存的分区阀与隔离阀等，推荐采用金属密封阀件或具有防火证书的阀件；如普通青铜截止阀，金属密封蝶阀等；

5）分区阀双信号输出，双套接线箱位于不同的主竖区，采用防火电缆传输信号。

本文主要对安全返岗对喷淋系统的要求逐一解读，并根据特种工程船的实际情况提出合理的设计方案。希望能为类似需满足安全返港要求项目的喷淋系统的设计提供参考。