新型混合動力燃料（LNG）船舶建造檢驗

占雷

摘 ?要： 對新型混合動力燃料（LNG）船舶檢驗中的難點、重點問題進行了探討，結(jié)合最新的LNG燃料動力船規(guī)范，重點對采用本質(zhì)安全型機艙船舶的檢驗要求做了具體敘述。

關(guān)鍵詞：混合動力 ?LNG ?船舶檢驗

最近幾年隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變和我國“節(jié)能減排”政策的實施，LNG替代傳統(tǒng)燃油作為船舶動力燃料已經(jīng)引起造船和航運界廣泛關(guān)注，我國混合動力燃料（LNG）船舶技術(shù)也取得了積極進展，天然氣燃料動力船舶規(guī)范、內(nèi)河天然氣燃料動力船舶法定檢驗暫行規(guī)定于2013相繼生效，標(biāo)志著混合動力燃料（LNG）船舶建造檢驗工作邁出了實質(zhì)性的一步，但由于目前此類船舶建造在國內(nèi)尚屬摸索階段，技術(shù)關(guān)鍵點、檢驗重點可能在建造檢驗工作中不能充分有效把握，存在很多隱患和不確定因素，下面筆者就自身經(jīng)驗本對建造檢驗中存在的難點、重點問題進行詳細(xì)的探討。

混合動力燃料（LNG）船舶簡介

93.8m混合動力燃料（LNG）內(nèi)河貨船圖紙于2014年8月審批通過，10月份在蕪湖市皖南船舶制造有限公司開工建造，驗船師正在承檢該船檢驗工作，現(xiàn)對船船舶基本參數(shù)介紹如下：

混合動力燃料（LNG）船舶建造注意事項

由于LNG超低溫特性，達到零下-162℃，公司提出該船供氣管路選用304不銹鋼管，該鋼管的正常使用溫度在-196℃～800℃，滿足LNG燃?xì)夤苈返囊?，具體的材質(zhì)、法蘭加工精度和尺寸、焊接材料、焊接方式、熱處理工藝等檢驗工作應(yīng)有序進行?，F(xiàn)結(jié)合93.8m混合動力（LNG）內(nèi)河貨船針對以下四大系統(tǒng)（圖一）檢驗要點進行探討：

圖1

1、LNG充裝系統(tǒng)部分

該船圖紙設(shè)計充裝站布置在艉樓二層開敞甲板處，整個開敞甲板危險區(qū)域劃分圖是指導(dǎo)電氣設(shè)備和電纜等級、通風(fēng)導(dǎo)管、主機進排氣管位置、船員艙室的門窗設(shè)置位置等依據(jù)，驗船師應(yīng)特別關(guān)注危險區(qū)域劃分圖，注意檢查是否滿足審批圖紙的要求;電氣設(shè)備防爆類別和溫度組別應(yīng)不低于IIA，T2，充裝操作站應(yīng)布置在危險區(qū)域以外適當(dāng)位置，增配至少兩臺便攜式防爆等級滿足環(huán)境要求的甚高頻無線電話，操作站通過本質(zhì)安全型電路對氣罐壓力、溫度和液位進行監(jiān)控，遙控截止閥的控制是通過充裝操作站的電磁閥控制壓縮空氣來實現(xiàn)自動切斷功能，充裝管路與燃料供應(yīng)方管路接地，法蘭的搭接要按照要求。

2、LNG儲存罐體以及供氣管系

該船LNG儲存罐體屬于C型罐體，布置在艉樓二層開敞甲板，設(shè)有氣罐連接處所（冷箱），氣罐壓力釋放閥排氣口的位置應(yīng)結(jié)合危險區(qū)域劃分圖充分考慮?，F(xiàn)場驗船師一定要搞清楚氣罐主閥，主氣體燃料閥，因為氣罐主閥和主氣體燃料閥的控制功能要求非常多，對做效應(yīng)試驗?zāi)芷鸬胶艽蟮膸椭?

供氣管路進入機艙后所有的閥件都布置在閥件處所內(nèi)（閥箱），該船機艙設(shè)計為本質(zhì)安全型機艙，進入機艙內(nèi)的供氣管路采用雙壁管形式，外管采用防爆風(fēng)機通風(fēng)來實現(xiàn)內(nèi)管的環(huán)圍保護，核對機艙外氣罐連接處所（冷箱）的通風(fēng)風(fēng)機的功率，滿足通風(fēng)次數(shù)的要求。氣罐主閥、主氣體燃料閥應(yīng)能在機艙、駕駛室、控制站等位置人工關(guān)閉，機艙低壓供氣管路進入發(fā)動機空氣進氣總管可免除雙壁管的要求，需增設(shè)氣體探測器的要求。閥箱空間不大于2 m3時可作為雙壁管通風(fēng)導(dǎo)管的一部分，可免除閥箱處所的可燃?xì)怏w探測器的設(shè)置。

機艙設(shè)置固定火災(zāi)探測系統(tǒng)，燃?xì)夤┙o控制系統(tǒng)應(yīng)能有主電源和應(yīng)急電源兩路供電。設(shè)置機艙機械通風(fēng)：可燃?xì)怏w探測裝置的聽覺和視覺報警應(yīng)布置在駕駛室和機艙控制處所;配置一套便攜式可燃?xì)怏w按測器;氣體探測器及保護系統(tǒng)動作應(yīng)滿足規(guī)范功能;艙風(fēng)機應(yīng)與雙燃料發(fā)動機實現(xiàn)燃?xì)饽Ｊ竭\行連鎖，風(fēng)機開啟10min以后，發(fā)動機才能采用燃?xì)膺\行;風(fēng)機故障，發(fā)動機自動轉(zhuǎn)換成燃油模式;進出風(fēng)口設(shè)置以及可燃?xì)怏w探測器設(shè)置位置，風(fēng)道內(nèi)設(shè)置故障安全型自動防火風(fēng)閘;報警點的設(shè)置，駕駛室、控制站和機艙;風(fēng)機和氣體探測器工作指示燈設(shè)置;氣體燃料加熱器燃料出口處的溫度監(jiān)控;氣體探測器的自檢功能;熱交換器水泵的功率應(yīng)計入電力負(fù)荷計算書;

3、雙燃料發(fā)動機（ECU）

發(fā)動機ECU應(yīng)持有CCS證書。其工作狀態(tài)和工作模式，在駕駛室、機艙集控室和操縱臺設(shè)置指示器。發(fā)動機ECU應(yīng)能由主配電源和應(yīng)急電源供電。該船機艙為本質(zhì)安全型機艙，采用雙壁管機械通風(fēng)對進入機艙的燃料供應(yīng)管路進行環(huán)圍保護，燃料供應(yīng)管路氣體壓力小于1MPa，屬于低壓供氣系統(tǒng)，氣罐處所、充裝站布置在艉樓開敞二層甲板處，未進入機艙前供氣管路上的閥件布置在“冷箱”內(nèi)，進入機艙所有閥件布置在“閥箱”內(nèi)，主機采用國內(nèi)最新的缸內(nèi)多點噴射雙燃料發(fā)動機。

要求燃?xì)夤?yīng)管路材質(zhì)必須是耐低溫材質(zhì)，鋼管應(yīng)持有船檢認(rèn)可的船用產(chǎn)品證書，管材的加工工藝，焊接工藝，熱處理工藝，安裝工藝需經(jīng)過船檢認(rèn)可，存在LNG泄漏風(fēng)險的位置應(yīng)設(shè)置集液盤，該船在氣罐供氣管路設(shè)有“冷箱”，冷箱可以替代集液盤，充裝處所的集液盤所在位置應(yīng)進行有效的隔熱，并應(yīng)通過一根向下并靠近水面的排放管排出舷外水面以上的位置，避免泄露后對人體和船體帶來低溫傷害，排放管材質(zhì)應(yīng)為耐低溫材料制成，可以在充裝操作時臨時設(shè)置，所有耐低溫材料必須提供船檢認(rèn)可產(chǎn)品證書，經(jīng)檢驗人員確認(rèn)合格后才能上船安裝。

由于少量LNG液態(tài)燃料能氣化為大量氣體。1體積LNG大致能夠轉(zhuǎn)化為600-625體積氣體，若控制不當(dāng)引起泄漏會造成超壓或氣體大量聚集的危險;規(guī)范4.3.1.4指出低壓供氣管路通風(fēng)導(dǎo)管的設(shè)計壓力應(yīng)不低于供氣管路的最大工作壓力，因此供氣通風(fēng)管路、“冷箱”以及“閥箱”的強度要求較高，上船后供氣管路、通風(fēng)導(dǎo)管、“冷箱”以及“閥箱”強度試驗可以通過氣密試驗來實現(xiàn)。為避免供氣管路燃?xì)庑孤?，在通風(fēng)導(dǎo)管出口設(shè)有燃?xì)馓綔y器，實時對整個供應(yīng)管路監(jiān)控，避免燃?xì)庑孤┰斐蓹C艙氣體聚集的危險。

LNG可燃性和爆炸性。一般環(huán)境條件下，5%-15%（體積比）天然氣和空氣混合是可燃的，由于泄漏會引起燃燒或爆炸;①通風(fēng)導(dǎo)管出口處和主機上方均設(shè)有燃?xì)鈾z測傳感器，對燃?xì)庑孤┠軌蚱鸬郊皶r監(jiān)控作用，該船機艙設(shè)計為本質(zhì)安全型機艙，但在發(fā)動機上方增設(shè)燃?xì)馓綔y器來免除空氣進氣總管雙壁管的要求，滿足規(guī)范要求;②防止供氣管路上的回火，應(yīng)在燃?xì)夤?yīng)管路上混合器之前加裝回火阻燃器，防止回火導(dǎo)致的安全事故;③發(fā)動機排氣總管防爆閥的安裝位置確定，排氣總管中會有一部分新鮮空氣與天然氣的混合氣體在掃氣的過程中被廢氣帶出，造成排氣總管內(nèi)存在一定濃度的天然氣，防止混合氣體燃燒爆炸，故在排氣總管適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)有安全閥，安全閥的位置應(yīng)設(shè)置合理，避免造成船員傷害。

4、混合動力燃料（LNG）船舶監(jiān)控系統(tǒng)

如圖1所示，閥件的控制點，液位、溫度、壓力傳感器的監(jiān)測點多達32處，所有閥件的控制是通過危險區(qū)域外的充裝控制站電磁閥控制壓縮空氣來實現(xiàn)的，大大降低設(shè)備的成本，提高了監(jiān)控系統(tǒng)的安全系數(shù)，同時大量的監(jiān)控項目對檢驗人員如何做功能試驗也提出了更高的要求，承建方應(yīng)提供切實可行試驗大綱方案經(jīng)檢驗人員認(rèn)可，并能夠準(zhǔn)確、完整的完成監(jiān)控系統(tǒng)的功能試驗。

其他

危險區(qū)域的劃分。尤其注意風(fēng)管的進出口、透氣閥的出口位置的設(shè)置，盡量減小危險區(qū)區(qū)域的范圍。遙控閥閥件盡量通過電磁閥在安全區(qū)域控制壓縮空氣來達到遙控的功能，防爆遙控閥成本非常高，基本依靠進口。特別考慮艉燈、岸電箱等的設(shè)置位置，建議岸電箱供電通過變壓器隔離供電船舶。

控制和監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)有多處氣體探頭、各種傳感器、報警指示燈等，應(yīng)提供詳細(xì)的布置圖。增強型機艙互鎖閥其中靠近上游的自動截止閥位置設(shè)置，互鎖閥還應(yīng)用于發(fā)動機的正常停車。

監(jiān)控系統(tǒng)分成三部分：①充裝監(jiān)控控制系統(tǒng);②氣體燃料監(jiān)控控制系統(tǒng);③主機ECU監(jiān)控控制系統(tǒng);充裝站、駕駛室和機艙控制處監(jiān)控的具體項目;依據(jù)規(guī)范43-45頁設(shè)計具體監(jiān)控功能表。

規(guī)范未涉及到LNG動力船的配電系統(tǒng)要求，依據(jù)此類船舶與汽油船危險系數(shù)相當(dāng)，理應(yīng)設(shè)置三相三線制絕緣系統(tǒng)，并應(yīng)設(shè)置連續(xù)的絕緣監(jiān)控裝置。規(guī)范對充裝監(jiān)控系統(tǒng)的供電要求未說明，依據(jù)規(guī)范對供氣控制系統(tǒng)和發(fā)動機ECU的供電要求，理應(yīng)為主電源和應(yīng)急電源兩路供電。

建議本質(zhì)安全型機艙氣罐連接處所和機艙處所之間的供氣管路也設(shè)置雙壁管，可共用通風(fēng)導(dǎo)管風(fēng)機并減少風(fēng)機進出口數(shù)量。

參考文獻：

[1]中國海事局，內(nèi)河天然氣燃料動力船舶法定檢驗暫行規(guī)定于（2013）.

[2]中國船級社，天然氣燃料動力船舶規(guī)范（2013）.

（作者單位：安徽省皖江船舶檢驗局）