客滚船LNG通风系统的电气设计

朱静波，徐 谦，顾敏敏，李孟丽，沈杰，张慧亮

（招商局邮轮研究院（上海）有限公司，上海 200137）

0 引言

液化天然气（Liquefied Natural Gas，LNG）通风系统的电气设计是船舶电气设计的重要组成部分。对于集装箱船和散货船，LNG通风系统的设计主要包括启动箱和全船自动化监测报警系统的设计，设计难度不高。对于客滚船，不同船型、不同通风配制要求所需电气设计方案不同，设计需满足 LNG相关规范和风险评估报告的要求。本文基于某客滚船，对LNG通风系统的电气设计要求进行分析，并给出相应的解决方案。

1 LNG通风系统的组成

该客滚船LNG通风系统包括双壁管通风系统和连接处（Tank Connection Space，TCS）通风系统，其中：双壁管通风系统配备有2套（1套备用）；TCS通风系统由2台通风机组成，每台提供50%的风量。LNG通风系统的风机分布图见图1。

图1 LNG通风系统的风机分布图

2 设计要求和解决方案

在进行LNG通风系统的电气设计前，需清楚理解相关规范和风险评估报告的要求，并制定相应解决方案。

要求1：在重要元器件或通风供电系统故障后，双壁管通风系统和 TCS通风系统可用风量的减少不得超过50%。

方案1：为满足此要求，在客滚船上设置2套独立的配电板，即使 LNG通风系统的风机控制中心（Ventilation Motor Control Center，VMCC）出现单点故障，仍可保证50%的可用风量。为节省成本，LNG通风系统通常只安装 1个可编程逻辑控制（Programmable Logic Controller，PLC）模块，在该模块损坏时，为保证通风系统的正常运行，设计时需在VMCC箱体上增加启停控制按钮。

要求2：双壁管通风系统和TCS通风系统需保证30次/时的换风量。

方案 2：由于双壁管通风系统的风量较小，故配制2台100%容量的通风机以满足换风量的要求。由于TCS通风系统的风量较大，为节约成本，配制2台50%容量的通风机来实现30次/时换风量的要求，2台通风机均采用变频控制。若TCS系统的气体探测装置未发出报警信号，则只需开启1台通风机，维持8次/时的换风量；若TCS系统的气体探测装置发出报警信号，则2台通风机需同时打开以保证30次/时的换风量。该方案可有效节约通风机的能耗，减少运行时间，延长通风机的保养周期，目前已得到船级社的认可。

要求3：若双壁管通风系统和TCS通风系统的通风能力低于要求，则需及时发出报警信号。由于通风机本身发出的运行信号不足以验证其通风能力，即风机运行不等于有足够的通风量，故需要借助流量/压力监测器来验证系统的通风能力。

方案3：双壁管通风系统和TCS通风系统的风管上均装有流量开关，实时监测系统的通风能力，在通风能力低于要求时会发出报警信号。在主机、发电机和锅炉的燃气阀出口分别安装2个流量开关，以满足安全性及冗余性的要求。

要求 4：客滚船的安全台需考虑集中控制全船所有通风闸和防火闸。

方案4：由于LNG通风系统为独立系统，与其他通风系统之间没有接口，为满足要求，将 LNG通风工作站单独设立于驾驶室的安全台，对 LNG的通风情况进行集中监控和控制。LNG通风工作站与船舶自动化系统间设有通信接口，当通风工作站失效时，可通过船舶自动化系统对LNG通风情况进行控制。

3 LNG通风系统的控制原理

3.1 TCS通风系统的控制原理

当TCS通风系统正常运行时，气体探测装置不会发出报警信号，此时仅有1台通风机低速运行，维持8次/时的换风量。流量开关在监测到通风能力低于要求时，会向全船自动化报警系统发送报警信号。随后另一台通风机将自动启动，20 s后流量开关若仍发出报警信号或通风机没有正常运行，则将报警信号发送至LNG供气系统。

若TCS系统的气体探测装置发出报警信号，则2台通风机全速运行，20 s后若流量开关发出报警信号或通风机未能正常运行，则将报警信号发送至全船自动化报警系统和LNG供气系统。

3.2 双壁管通风系统的控制原理

LNG通风系统的VMCC接口设置需考虑周全，接口设置情况见图2。

图2 LNG通风系统的VMCC接口设置情况

主机、发电机和锅炉的燃气阀出口分别安装有2个流量开关，当任意一个流量开关监测到流量小于设定值时，会将报警信号发送至综合自动化系统（Intergrated Automation System，IAS），备用系统将自动启动，20 s后若流量开关仍发出报警信号或通风机没有正常运行，则将报警信号发送至 LNG供气系统。

值得注意的是，由于锅炉的双壁管通风设备为厂家自带，故存在接口问题。在锅炉双壁管通风运行信号、厂家自带的压力开关信号以及流量开关信号中任意一个激活时，需将报警信号发送至 LNG供气系统，对LNG供应进行应急切断。

4 结论

本文基于某客滚船，对LNG通风系统的组成进行了介绍，详细分析了相关规范和风险评估报告的要求，并制定相应的解决方案，最后对TCS通风系统和双壁管通风系统的控制原理进行了阐述和分析。研究成果可为客滚船 LNG通风系统的电气设计提供一定参考。