轮机模拟器全船失电过程分析与处理

钟妙清 叶翠安 蒋祖星 广东交通职业技术学院

钟晓彬 广东药科大学

1.引言

我院秉承“求是、笃实、创新、立业”的校训精神，坚持“内涵发展、质量立校，开放融合、服务兴校”的办学理念，主动服务“交通强国”和粤港澳大湾区建设新需求。学生完成专业的学习与训练，并通过学院和国家主管部门的考试和评估，将获得教育厅颁发的高职学历证书及国家主管机关签发的相应的海员职业资格证书。自轮机工程技术专业被列入重点建设专业以来，学校加大了对该专业的教学资源建设力度和师资培育投入，全面推进以培养创新精神、创新能力和实践能力为重点的职业素质教育。为了进一步地适应STCW公约马尼拉修正案的要求，培养合格的轮机管理人才，学院持续完善教学设施环境，对轮机模拟器建设进行迭代更新，为学生的培训、评估和考试提供更好的教学服务。

2010 年6月，国际海事组织在马尼拉召开的外交大会上通过了STCW公约马尼拉修正案，STCW公约马尼拉修正案于2012年生效，自2012年1月1日起实施。STCW公约附则的修正案第I章第I/12条模拟器的使用中对模拟器的应用提出了相关的要求，其中，通过认可的轮机模拟器进行培训，是STCW公约马尼拉修正案认可的具备机舱资源管理能力和水平的其中一种方式。我国交通运输部根据国际公约的变化与航运发展的变化，完善法规体系，适应了保持全面、有效履约的需要，颁布了中华人民共和国交通运输部令2020年第11号《中华人民共和国海船船员适任考试和发证规则》，并自2020年11月1日起施行。在其第二章第十五条、第二十条及第三章第二十八条，对应用模拟器进行培训和适任考试做出了明确的规定与说明。

2.全船失电的状态

瘫船状态系指由于缺少动力，致使主推进装置、锅炉和辅机不能运转的状态。全船失电是瘫船状态的一种，自SOLAS81修正案开始，提出了相关船舶必须满足瘫船启动的要求。船舶航行时假如发生全船失电突发情况，船舶会由于没有电力能源导致主机停机致使船舶失去动力，船舶不能自主航行，也不能避让其他船舶，处于漂航状态。倘若遭遇风浪等恶劣海况时，船舶就会搁浅、触礁，甚至倾覆，这是船舶非常危险的状况，必须尽快摆脱。

由于在船舶正常营运的状态下，在实船上进行全船失电实验的机会很少，因此本文以运行发电机系统因滑油泵故障导致全船失电为例，在轮机模拟器上虚拟仿真船舶全船失电过程分析与处理。船舶全船失电状态电站图如图1所示。

图1 电站图

3.全船失电的分析

MC机型VLCC轮机模拟器能够实现船舶全船失电、主机故障停车、大风浪航行和靠港作业等场景的虚拟仿真，可以进行项目训练的相关操作，包括：主辅机的启动、运行和停止操作；柴油机工况监测；备车、机动航行、完车；发电机的并电、均功、解列；驳油、加油、净油等燃油系统的操作；辅锅炉的时序控制、手动点火、冷态启动；压载水的驳入、驳出、调驳；集中监测和报警；故障设置和查找；考试和评估等。

轮机模拟器是一个能够出色完成这些任务的载体，通过系统平台的虚拟现实技术模拟仿真不同的作业任务，操作者应用轮机模拟器进行相关作业任务的学习训练，可以使轮机人员了解设备的性能参数和系统的运行状态，了解在日常机舱工作中的业务流程，熟悉轮机团队成员之间的协调与配合，强化情景意识，提高操作管理技能，减少和避免潜在的人为事故，确保船舶安全航行。

全船失电是船舶在航行过程中可能会发生的紧急的情况，是船舶安全管理规定的应急预案中必要的演习科目，通常船舶每年至少需要进行一次该项目的演习。全船失电的成因很复杂，原因较多，主要有系统故障和人为故障：

1）发电机原动机的调速器出现故障，未能根据负荷变化及时执行油门调节指令，导致在负荷突变时跳电；

2）发电机原动机燃油系统、润滑油系统、冷却水系统故障等；

3）电力电缆发生绝缘故障；

4）开关状态选择不适合或操作不规范等人为故障。

当船舶失电后，首先确保船舶舵机、助航设备和消防设备供电，并尽快恢复主电网供电，避免发生危险。发电机系统状态联络开关如图2所示。

图2 同步屏与联络开关

4.在轮机模拟器中的恢复

4.1 通信与沟通

当发生全船失电后，值班轮机员立即报告驾驶台，简要说明情况，请求驾驶台将对船舶主机的操纵由驾驶台控制转为机舱集控室控制，将两地操纵手柄均置于停车位置。随即通知轮机长、轮机员和电机员下机舱协同处理，并将故障发生时间、起因和排除时间及排除情况记入轮机日志和船海日志。

4.2 发电机启动与供电

当船舶发生失电情况时，值班轮机员应尽快启动另外一台备用发电机，尽量在最短时间内恢复船舶供电。

4.2.1 启动备用发电机

依照备用发电机启动顺序检查准备发电机各系统，机旁启动发电机，并将发电机控制单元置于遥控位，润滑油启动控制置于自动位。备用3号主发电机运行框图如图3所示。

图3 备用3号主发电机

4.2.2 备用动发电供电

在配电板上合闸，由备用发电机向电网供电，船舶重新获得电能。根据航行环境和电力使用情况，必要时再启动另外一台发电机并入电网。

4.2.3 系统检查与恢复

供电后，查看运行发电机的各项参数情况，检查并恢复燃油系统、润滑油系统、冷却系统和锅炉系统等系统工况。待主机运行后继而检查恢复火灾消防系统、冷藏系统和空调系统等设备。

4.3 主机备车

在完成对主机燃油系统、日用淡水系统、压缩空气系统、蒸汽系统、滑油系统、高温淡水系统和废气锅炉循环水系统准备后，打电话联系驾驶台，要求在集控室对主机进行冲车及试车试验。冲车时，打开主机示功阀，将主机操作手柄分别推到顺车、倒车的DEAD SLOW位置，不待主机发火即拉回到停车位置，同时，观察缸头部位是否有水和油吹出，以确认主机的冷却水和燃油有无泄漏。试车时，关闭主机示功阀，将主机操作手柄分别推到顺车、倒车的DEAD SLOW位置，待主机发火后拉回到停车位，从而完成顺车、倒车试验，以确认主机供油正常。如果试车过程中各系统参数正常，则可以与驾驶台确认备车，继而由驾驶台操纵主机，船舶恢复正常航行。主机本地控制和集控室ACC20控制板如图4图5所示。

图4 主机本地控制图

图5 集控室ACC20控制板

5.防止船舶失电的安全措施

一般情况下，在船舶应急发电机系统和应急发电机控制屏将其控制模式置于自动位置，再根据船舶发电机系统的运行情况，主配电板同步屏与联络开关选择备用发电机启动顺序，将发电机控制单元均置于遥控位。正常情况下，当船舶发生失电后，应急发电机、备用发电机应能够在规定时间内启动，本例中发生故障的发电机系统滑油泵由于机械故障停止运转，滑油泵的输送泵置于手动位，备用发电机控制单元没有置于自动位置，致使备用发电机未能正常启动导致全船失电。

轮机管理人员要加强学习，规范管理，善于发现并纠正机舱各设备和器材的缺陷，贯彻防重于治、养重于修的原则，注重设备日常维护保养，消除隐患，防患于未然，使机器处于良好的技术状态。同时加强机舱应急应变演练，全员全面做好防止船舶失电的安全措施。

（1）做好配电板、控制箱等的维护保养工作；

（2）加强对发电机原动机、电机及其拖动设备的日常管理，及时修理与更换有关部件；

（3）在恶劣海况、狭窄水道、进出港等机动航行时增开一台发电机并联运行，尽量避免配电板操作，尽量避免同时使用几台大功率设备；

（4）恪尽职守，做好岗位值班管理工作。

6.结束语

在学生随船实习过程中，出于对船舶航行安全的考量，通常不可能为使学生掌握某项技能而人为地设置故障。轮机模拟器很好地解决了这一问题，其利用预建的数学模型采用半实物仿真方法构建系统平台，打破船舶状况、航行区域及环境等因素的桎梏，为受训者提供与实船相近的环境体验，完成实际中无法或不允许的操作训练，有效避免危险的发生且可以反复使用和操作。学生通过使用轮机模拟器进行全船失电实验，从模拟的场景中学习岗位职业技能，提升了团队协作能力，提高了自身的判断力、决策力和应急应变能力。