淺析閥門遙控系統(tǒng)在海工船舶上的應(yīng)用

劉寶晶

（廣新海事重工股份有限公司設(shè)計(jì)部，中山528400）

1 引言

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，船舶自動化技術(shù)發(fā)展迅速，閥門遙控系統(tǒng)在海洋工程船舶上得到了廣泛的應(yīng)用，在一些艙底水系統(tǒng)、壓載水系統(tǒng)以及貨物系統(tǒng)等需要對管路閥門進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的管道系統(tǒng)，使用遙控閥門系統(tǒng)的比例越來越高。通過閥門遙控系統(tǒng)對管路上閥門狀態(tài)、閥門開度顯示和報(bào)警等方面的監(jiān)測和控制，使船員能輕易的保證艙底水等系統(tǒng)各項(xiàng)功能的正常運(yùn)行。這不僅大大減輕了船員的工作強(qiáng)度，而且顯著提高了航運(yùn)的效益和安全。

下面以90 m DSV船（后文簡稱90 m船）作為示例，來簡單分析閥門遙控系統(tǒng)在海洋工程船舶上的應(yīng)用。

2 閥門遙控系統(tǒng)類型的選擇

2.1 驅(qū)動形式

船舶閥門遙控系統(tǒng)按閥門驅(qū)動裝置分類主要有：電力驅(qū)動、氣動驅(qū)動、液壓驅(qū)動以及電液驅(qū)動等。

各種驅(qū)動器的性能比較，如表1所列。

表1 各種閥門驅(qū)動器性能的比較

鑒于表1的特性，90 m船閥門遙控系統(tǒng)選取液壓驅(qū)動。因本船遙控閥門使用于艙底、壓載、貨油、貨淡和抗橫傾系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的管路的管徑較大，且分布在全船各處，尤其是抗橫傾系統(tǒng)，管路通徑為250 mm。

另外，考慮到系統(tǒng)的統(tǒng)一性，不可能采用不同動力的驅(qū)動形式，所以液壓驅(qū)動是最為合適的選擇。而選擇液壓驅(qū)動可能遇到的問題，將在該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中加以考慮和解決。

2.2 安裝場所

按照閥的安裝場所，可分為干式安裝和濕式安裝。

由于90 m船沒有需要浸沒安裝的場所，所以選擇成本較低的干式安裝的遙控閥門。

2.3 連接形式

蝶閥的法蘭連接形式一般分為法蘭式和對夾式。

90 m 船的閥門遙控系統(tǒng)包含有壓載水系統(tǒng)，而ABS船級社要求壓載水系統(tǒng)中直接連通壓載艙或海水總管的閥門只能采用法蘭連接形式，不能采用對夾式，因而90m船所有直接連通壓載艙或海水總管的遙控閥門均選用法蘭式遙控蝶閥。

2.4 單作用和雙作用

蝶閥的驅(qū)動器一般分為單作用和雙作用；單作用驅(qū)動器是指一邊是氣缸或油缸驅(qū)動閥開，另一邊為彈簧關(guān)閉閥；雙作用驅(qū)動器是指兩邊都是氣缸或油缸驅(qū)動閥的開關(guān)。

ABS船級社要求，壓載水系統(tǒng)的遙控閥在失去動力源時(shí)，該閥必須能夠自動關(guān)閉，否則該閥門應(yīng)鎖定在失去動力源時(shí)的最后位置，而且該閥門應(yīng)易于到達(dá)和可以本地手動關(guān)閉。所以如果遙控閥門位于花鋼板下或其他不易達(dá)到的位置，就只能選擇單作用的驅(qū)動器。根據(jù)90 m船壓載管系布置，閥門采用單作用的驅(qū)動器。

2.5 screw down型式

由于ABS船級社要求，直接連通艏尖艙的閥門必須是screw down型式且直接安裝在艙壁上，蝶閥不滿足要求，而閘閥在安裝方面會比較困難，因此90 m船最終選擇液壓截止閥作為直接連通首尖艙的閥門，既滿足規(guī)范要求又易于安裝。

3 液壓式閥門遙控系統(tǒng)的組成

液壓式閥門遙控系統(tǒng)的主要配置為：控制系統(tǒng)；液壓動力站；電磁閥箱；液壓驅(qū)動器和閥門；應(yīng)急操作單元等。圖1為液壓式閥門遙控系統(tǒng)的示意圖。

圖1 液壓式閥門遙控系統(tǒng)的組成

3.1 控制單元

控制單元包括遠(yuǎn)程控制板和現(xiàn)場控制板。

遠(yuǎn)程控制板裝在控制室或機(jī)艙集控室的控制單元上，并配有模擬管系圖顯示閥門和閥位的狀態(tài)，在系統(tǒng)運(yùn)行中能直觀地了解系統(tǒng)運(yùn)行情況并方便控制。

對于選擇遠(yuǎn)程操作分散控制的閥門，可以由現(xiàn)場控制板控制。

90 m 船的控制系統(tǒng)為集中型，并且將液位遙測系統(tǒng)和閥門遙控系統(tǒng)集成到駕駛室的計(jì)算機(jī)單元中。

3.2 液壓動力站

液壓動力站一般配備2臺液壓泵，每臺液壓泵根據(jù)液壓工作壓力設(shè)定自動起停和互為備用，泵的運(yùn)行模式為間歇式工作，啟動壓差一般為1.5 MPa。

3.3 電磁閥箱

電磁閥箱根據(jù)布置場所可分為普通型和本安型，選用普通型即可。

電磁閥箱數(shù)量可為一個(gè)或幾個(gè)，90 m船由于遙控閥門較多，有3個(gè)電磁閥箱。

液壓式閥門遙控的工作原理也是通過公共液壓動力站液壓泵工作，油泵輸出10～15 MPa，液壓油工作壓力到達(dá)電磁閥箱中各個(gè)電磁閥，通過由控制單元發(fā)出的控制信號或由計(jì)算機(jī)單元發(fā)出的指令信號，來控制電磁閥的換向和液壓油控制管到液壓驅(qū)動器控制閥門開關(guān)。

3.4 液壓驅(qū)動器和閥門

液壓驅(qū)動器是安裝在閥體上且由電磁閥控制的執(zhí)行器件，分為單作用和雙作用兩種，根據(jù)閥的功能選擇。船舶上使用的大部分閥門為蝶閥，也有截止閥、球閥和閘閥等，如90 m船就選用液壓截止閥作為直接連通首尖艙的閥門。

3.5 應(yīng)急操作單元

應(yīng)急操作單元是通過便攜式手動泵或固定式手動泵操作驅(qū)動器。

應(yīng)急操作單元分為甲板安裝和驅(qū)動器上直接安裝兩種方式：甲板安裝方式用于浸沒式或操作人員難以到達(dá)的驅(qū)動器，以便于手動泵連接進(jìn)行應(yīng)急操作；直接安裝方式用于非浸沒式且操作人員可以直接到達(dá)的驅(qū)動器，用手動泵連接直接對驅(qū)動器進(jìn)行應(yīng)急操作。90 m船選用便攜式手動泵作為應(yīng)急操作單元。

由于是液壓驅(qū)動器，液壓油的工作壓力高，一般從電磁閥箱到每個(gè)遙控閥的液壓驅(qū)動器的液壓控制管采用不銹鋼多芯管。多芯管的優(yōu)點(diǎn)在于控制管很少有卡套接頭，保證控制管不會泄漏，提高了遙控閥的工作可靠性。90 m船采用多芯管與液壓閥門遙控系統(tǒng)配套使用，減少接頭和泄露以達(dá)到閥門遙控系統(tǒng)的安全和可靠。

4 船級社規(guī)范要求

90 m船入級ABS船級社，需要注意ABS規(guī)范對遙控閥門系統(tǒng)相關(guān)的一些要求。

如艙底水系統(tǒng)，ABS船級社要求艙底水遙控閥門能在艙壁甲板上操作，所以90 m船將控制箱和液壓動力站安裝在甲板面上。而對于抗橫傾系統(tǒng)，從其功能來說，它應(yīng)歸屬于壓載水系統(tǒng)，所以需要滿足上文2.3和2.4的要求。此外，各系統(tǒng)的控制單元處都應(yīng)具有現(xiàn)場閥位的開關(guān)指示。

當(dāng)然，不同船級社對以上要求不完全相同。例如BV船級社就要求當(dāng)遙控閥失去控制電源和液壓壓力時(shí)，該閥必須鎖定在最后命令的位置上或自動關(guān)閉，所以要優(yōu)先選擇雙作用驅(qū)動器。而所有船級社基本都要求遙控閥必須提供本地的應(yīng)急操作。

以上的這些規(guī)范要求，都需要在閥門遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行考慮和滿足。

5 結(jié)論

閥門遙控系統(tǒng)能極大的提高海工船舶的自動化程度，以便實(shí)現(xiàn)閥門快速、高效、可靠和便捷的遠(yuǎn)程遙控。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，海工船舶趨于大型化和智能化，必然會有更多的海工船舶采用閥門遙控系統(tǒng)。