三用工作船（AHTS）散料系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐與作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)分析

秦榮明 甘兆斌 北部灣大學(xué)

1.三用工作船及散料系統(tǒng)

1.1 三用工作船簡(jiǎn)介

三用工作船（AHTS是Anchor Handling Tug Supply Vessel的縮寫）是一種主要從事海上鉆井平臺(tái)、無(wú)動(dòng)力大型工程船舶的起拋錨、拖航、物料供應(yīng)補(bǔ)給以及值班守護(hù)、水下工程設(shè)備安裝支持等工程作業(yè)的大型海工拖輪。

1.2 散料系統(tǒng)輸送原理和系統(tǒng)簡(jiǎn)介

散料系統(tǒng)是三用工作船的最重要的系統(tǒng)之一，采用氣力輸送原理，實(shí)現(xiàn)粉狀干散料在岸基—三用工作船—海上鉆井平臺(tái)之間密閉地長(zhǎng)距離運(yùn)輸和裝卸作業(yè)。散料系統(tǒng)主要由散料罐、輸送管系、各種電磁閥、球閥、空壓機(jī)、干燥機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和顯示控制設(shè)備等部分組成。通常散料系統(tǒng)設(shè)置4個(gè)罐體，4個(gè)散料罐分為兩組，每組為一個(gè)獨(dú)立的輸送單元，在船舯部左、右舷各有2個(gè)散料進(jìn)料口，具備同時(shí)向兩組罐輸送散料的流程設(shè)置。在船艉部左、右舷各有兩個(gè)散料輸出口，可同時(shí)輸送2種不同的散料?？紤]到管路內(nèi)散料殘量的清掃和必要時(shí)提供助吹或排除堵塞故障，每組管路均設(shè)有一組掃線閥件。干散料排放時(shí)輸送壓縮空氣進(jìn)入罐內(nèi)加壓，氣化器充入壓縮空氣使干散料形成氣、料兩相流態(tài)化，將儲(chǔ)存罐內(nèi)的干散料排放至輸送系統(tǒng)管路，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離，高速度輸送?？諌簷C(jī)為散料系統(tǒng)提供動(dòng)力風(fēng)源，通常使用電動(dòng)螺桿空壓機(jī)。散料艙內(nèi)所有閥件均采用電控氣動(dòng)雙作用方式，除甲板面的閥門外，整個(gè)系統(tǒng)的工作控制可在駕駛室集控臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控，應(yīng)急情況下也可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作各類閥件。各罐的工作情況和控制氣源壓力信息、料位料量信息可在集控臺(tái)上監(jiān)測(cè)。散料系統(tǒng)的作業(yè)分為接料和供料作業(yè)。接料作業(yè)是由岸上儲(chǔ)存設(shè)施將散料輸送至三用工作船散料儲(chǔ)存罐內(nèi)的作業(yè)。供料作業(yè)則是由三用工作船將自身散料罐內(nèi)的散料供至海上平臺(tái)或者海上需要散料的接收設(shè)施。三用工作船上的空氣壓縮機(jī)不僅為供料過(guò)程提供動(dòng)力風(fēng)源，還兼有助吹和掃線的功能。圖1為兩個(gè)罐體的一個(gè)獨(dú)立單元簡(jiǎn)易圖。

圖1 簡(jiǎn)易罐體圖

2.裝載作業(yè)

2.1 裝載作業(yè)前準(zhǔn)備工作

作業(yè)前，應(yīng)做好裝載的準(zhǔn)備工作。

一是要查看每個(gè)罐體總?cè)萘浚煌拇肮摅w容量有差異；二是要了解船上裝料管路接頭管徑、型號(hào)以及連接方式（凸式或凹式），通常船上提供的是5英寸凹式接頭（FEMALE，俗稱母接頭）；三是要熟悉操控臺(tái)管系的布置和各類閥門的符號(hào)，如進(jìn)氣閥（A1、A2、A3、A4）、放氣閥（V1、V2......）、加裝閥(F1......)、排出閥(D1......)、助吹閥(P1......),各閥位置見(jiàn)圖2，特別是對(duì)于新手，必須現(xiàn)場(chǎng)摸清楚管路和閥門的實(shí)際布置；四是要提前與供料方溝通，做好散料作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)分析(JSA)并填好JSA單和裝載、外供檢查表；五是要打開(kāi)控制空氣氣動(dòng)閥，檢查散料罐系統(tǒng)各管路閥件，確保各閥件處于正常，并確認(rèn)各開(kāi)關(guān)處在關(guān)閉狀態(tài)；六是要檢查并確認(rèn)加料管線正確連接，確保管線接口密封完好，打開(kāi)透氣管系和加裝管系正確的閥門，并確保別的閥在關(guān)閉的位置，透氣管加裝軟管配重放置于海水面以下，做好船舶防污染措施，保持通訊暢通。

圖2 操作面板管路布置圖

2.2 裝載操作

接料時(shí)，依次逐罐進(jìn)行加料，以便控制加裝量。當(dāng)加料至罐體總?cè)萘康?0%的時(shí)候換罐。如裝料期間發(fā)生加料高位報(bào)警，必須立即通知供料設(shè)施停止供料；當(dāng)裝比重大的散料如重晶石粉的時(shí)候，應(yīng)該加裝在船尾部的罐內(nèi)，以便供料的時(shí)候縮短輸送的管線距離，增加供料效率；打開(kāi)透氣閥、加料閥，確保散料系統(tǒng)其它所有閥門處于關(guān)閉狀態(tài)；加料前先進(jìn)行空氣掃線，確保加料系統(tǒng)管線全線暢通，檢查并確認(rèn)各法蘭接口、道門密封以及加料管連接正確，吹通管線后通知岸站加料；加料過(guò)程中，按一定時(shí)間詢問(wèn)供料方供料量情況，直至裝載到計(jì)劃容量；加料完成后，通知供料方繼續(xù)用空氣吹管路5～10分鐘，防止散料沉積在管路中造成管路堵塞；釋放罐體內(nèi)和管路內(nèi)余氣，確保罐內(nèi)沒(méi)有壓力，打開(kāi)放殘閥，再次確認(rèn)系統(tǒng)管路沒(méi)有余壓，關(guān)閉所有閥件，拆除管線。(系統(tǒng)操作界面見(jiàn)圖3)

圖3 系統(tǒng)操作面界面

3.外供作業(yè)

3.1 外供前準(zhǔn)備

同裝載前準(zhǔn)備工作程序相同：檢查散料系統(tǒng)空壓機(jī)、干燥機(jī)的油位，打開(kāi)冷卻水泵，同時(shí)給運(yùn)行部件加油活絡(luò)，檢查各運(yùn)行參數(shù)，特別注意冷卻水溫變化情況，超過(guò)100°C會(huì)高溫報(bào)警，確認(rèn)正常后將控制鍵轉(zhuǎn)換到遙控位置，兩臺(tái)動(dòng)力源空壓機(jī)間連通閥打開(kāi),啟動(dòng)一臺(tái)空壓機(jī)，另外一臺(tái)備用。

3.2 外供操作

（1）供料準(zhǔn)備，依次逐罐進(jìn)行，在駕駛室操縱臺(tái)，遙控打開(kāi)散料系統(tǒng)管線氣動(dòng)閥門，通知甲板人員連接好各管線，手動(dòng)打開(kāi)甲板外供閥，遙控啟動(dòng)空氣干燥機(jī)和空壓機(jī)，使用比例控制閥（P1/P2）進(jìn)行空氣吹管掃線，確認(rèn)外供管路系統(tǒng)暢通。比例閥吹管掃線時(shí)，比例閥一般控制在70～80%左右。

（2）開(kāi)始供料，供1號(hào)罐散料，打開(kāi)散料罐進(jìn)氣閥（A1），關(guān)閉比例控制閥P1，對(duì)1號(hào)罐內(nèi)進(jìn)行加壓，通常根據(jù)散料種類以及接收設(shè)施情況加壓，密度大的壓力加到0.5 MPa，密度小加壓到0.45MPa；在加壓的過(guò)程中，注意觀察對(duì)比空壓機(jī)工作壓力與灰罐內(nèi)的壓力差，如果壓差過(guò)大，可能存在兩個(gè)問(wèn)題，一是空氣管路或者閥件被堵，二是儀表顯示問(wèn)題，通知人員對(duì)各相關(guān)連接部位及散料罐道門進(jìn)行氣密檢查，同時(shí)與機(jī)艙校對(duì)罐頂壓力表與操作臺(tái)壓力表的讀數(shù)；確認(rèn)上述檢查正常后，將比例控制閥P1調(diào)節(jié)至50%，打開(kāi)散料排放閥D1（DISCHARGE簡(jiǎn)稱D1閥），開(kāi)始供料，必須逐罐進(jìn)行供料。

（3）輸料過(guò)程中，注意平臺(tái)排氣口的煙量濃度變化、出料軟管的抖動(dòng)狀況、以及罐體內(nèi)壓力變化等來(lái)判斷輸料情況。實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)比例控制閥P1比例，保持出料軟管連續(xù)抖動(dòng)。當(dāng)罐內(nèi)壓力下降至50%工作壓力左右(0.25MPa)，關(guān)閉排出閥，重新對(duì)罐體內(nèi)加壓至工作壓力，打開(kāi)排出閥繼續(xù)排放，重復(fù)操作3次，以確保供應(yīng)充分。

（4）當(dāng)罐內(nèi)散料容量到低位時(shí)（10%左右），安排人員到散料罐底部打開(kāi)清罐閥進(jìn)行清罐，當(dāng)罐內(nèi)散料清空后，關(guān)閉清罐閥、進(jìn)氣閥A1和出料閥D1，打開(kāi)泄壓閥排空罐內(nèi)余壓。（早期的散料系統(tǒng)沒(méi)有清罐閥）

（5）換罐供料，需將比例控制閥調(diào)節(jié)至80%左右進(jìn)行空氣吹管(掃線)，以避免排放管線堵塞。吹管時(shí)間根據(jù)平臺(tái)散料罐透氣情況而定，一般為5～10分鐘左右；吹通管線后，重復(fù)第（2）（3）（4）步驟，如此循環(huán)，直至所有罐內(nèi)散料排放完畢，繼續(xù)保持掃線10分鐘左右，停止空壓機(jī)及干燥機(jī)運(yùn)行，打開(kāi)泄壓閥釋放系統(tǒng)內(nèi)的空氣壓力，關(guān)閉所有相關(guān)閥件，拆除甲板上的供料軟管；排空的散料罐，等罐內(nèi)灰塵沉淀后，打開(kāi)道門檢查罐內(nèi)清潔情況；如有必要，需要在海上進(jìn)行二次排放，徹底清空罐內(nèi)散料，避免散料沉積在罐內(nèi)。如果換裝散料，還需要請(qǐng)專業(yè)人員用吸塵器徹底清罐(系統(tǒng)操作界面見(jiàn)圖3)。

4.存在風(fēng)險(xiǎn)

散料系統(tǒng)是三用工作船最重要的關(guān)鍵設(shè)備之一，做好系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)、余料處理、保證設(shè)備隨時(shí)可用狀態(tài)是三用工作船船員日常維護(hù)保養(yǎng)的重要工作，但是最容易被疏忽。

4.1 余料風(fēng)險(xiǎn)

三用工作船給平臺(tái)供料的時(shí)候，散料用量平臺(tái)很難精準(zhǔn)計(jì)算，正常都是備料比平臺(tái)預(yù)計(jì)會(huì)多出一些，會(huì)留下部分散料在灰罐內(nèi)，這種情況下如何處理散料是一個(gè)很棘手的問(wèn)題。如果長(zhǎng)期儲(chǔ)存在罐體內(nèi)，散料容易變質(zhì)結(jié)塊，將給清倉(cāng)帶來(lái)巨大的工作量，而且也可能造成管路堵塞，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常使用。如果余料排放入海，對(duì)環(huán)境有影響，目前為止，余料回收最好的辦法，是岸上設(shè)置專業(yè)的接收設(shè)施回收余料，但是回收成本非常大。

4.2 揚(yáng)塵風(fēng)險(xiǎn)

隨著國(guó)家對(duì)海洋環(huán)保要求的提高，裝料時(shí)揚(yáng)塵的處理也是個(gè)問(wèn)題。現(xiàn)在裝料時(shí)揚(yáng)塵處理方式主要是排放入海，因?yàn)檠b料一般都在港口，有些港口不允許散料揚(yáng)塵直接入海，特別是一些對(duì)海洋環(huán)境影響大的散料，更是禁止入海。

4.3 系統(tǒng)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)

散料系統(tǒng)主要包括散料罐、輸送管系、各種電磁閥、球閥、空壓機(jī)、干燥機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和顯示控制設(shè)備等主要設(shè)備，由于三用工作船和海工的作業(yè)性質(zhì)，設(shè)備很多時(shí)候會(huì)閑置很久不用。當(dāng)不用的時(shí)候，很容易忽視設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，而設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間不維護(hù)保養(yǎng)，閥門容易卡死、管路可能結(jié)塊堵塞、罐體內(nèi)容易積存變質(zhì)結(jié)塊散料，空壓機(jī)也可能無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)此，必須按時(shí)運(yùn)行維護(hù)保養(yǎng)，定期啟動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，活絡(luò)各個(gè)部位。

5.改進(jìn)建議

5.1 余料處理

若要減少余料對(duì)環(huán)境的影響，首先可以從散料使用者預(yù)算著手，精準(zhǔn)計(jì)算，盡可能減少余料。理論上可以做到用多少料，運(yùn)送多少料，但是實(shí)際不可能做到?jīng)]有余料，所以我們可以對(duì)散料系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，在系統(tǒng)內(nèi)加裝余料處理裝置，類似放殘艙之類的設(shè)備，以便回收系統(tǒng)余料。

5.2 揚(yáng)塵處理

目前國(guó)內(nèi)三用工作船散料系統(tǒng)普遍沒(méi)有揚(yáng)塵回收裝置。當(dāng)船舶到達(dá)一些對(duì)環(huán)保要求高的港口裝料時(shí)，而港口禁止揚(yáng)塵直接入海，船舶就無(wú)法裝料了。要想解決揚(yáng)塵問(wèn)題，我們可以從系統(tǒng)設(shè)備入手，在散料系統(tǒng)設(shè)計(jì)加裝揚(yáng)塵回收裝置，解決裝料時(shí)揚(yáng)塵問(wèn)題。

5.3 散料系統(tǒng)設(shè)備保養(yǎng)

散料系統(tǒng)的保養(yǎng)至關(guān)重要，必須按時(shí)運(yùn)行維護(hù)保養(yǎng)，定期啟動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，活絡(luò)各個(gè)部位。系統(tǒng)關(guān)鍵部位通常的保養(yǎng)可以按表1要求的頻率進(jìn)行保養(yǎng)。

表1 設(shè)備保養(yǎng)要求

5.4 堵管時(shí)的應(yīng)急措施

當(dāng)發(fā)現(xiàn)出料管路堵塞時(shí)，立即關(guān)閉散料出口閥D，全開(kāi)比例控制閥P；如果管線還是不通，則關(guān)閉比例控制閥并全開(kāi)甲板助吹閥數(shù)秒后再全開(kāi)比例控制閥P，如此循環(huán)，直到管線暢通。