高壓二氧化碳系統釋放箱內球閥故障識別與封閉

■ 王丹青

（中遠海運能源運輸股份有限公司，上海 200125）

1 常規高壓二氧化碳系統的檢驗

大型高壓二氧化碳系統，目前主要按照MSC.1-Circ.1318，CCS《船用消防系統檢測機構服務指南》《船用固定滅火系統維修保養操作指導書》以及制造商的要求，按照不同的周期進行維護保養，檢驗、維保的內容主要包括：氣瓶稱重及檢驗、管路泵壓試驗、管路密性試驗、管路暢通試驗、氣缸及施放總閥的動作試驗、壓力表年檢校正、泄漏報警測試、效能試驗、鋼瓶10年抽樣水實驗、橡膠制高壓軟管換新等。然而，幾乎都是針對釋放箱以后的系統及管路，不能有效涵蓋釋放箱內球閥的檢測。

2 二氧化碳系統釋放箱及釋放球閥

二氧化碳釋放箱是高壓二氧化碳系統重要的組成部分。以筆者公司船隊常見的Unitor系統來說，系統內一般包括通向泵艙、凈油機間、機艙等不同區域的釋放箱。釋放箱內有設有微動開關，在打開釋放箱的同時激發微動開關，激活釋放區域的釋放報警、切斷釋放區域的通風。釋放箱內一般配有2個球閥，分別用于打開指定區域系統鋼瓶瓶頭閥和對應區域釋放總閥。船員通過打開特定區域的釋放箱、操作箱內釋放球閥，來完成向特定區域釋放二氧化碳的工作。

3 案例

2018年某日，某輪在盤錦港匯報高壓二氧化碳系統泄漏報警，報警點位于二氧化碳間內總管，總管上壓力表顯示壓力2MPa，泵艙保護區域二氧化碳第一鋼瓶瓶頭閥動作，無其他釋放報警和風機切斷情況。

筆者緊急要求該輪在經過測氧安全后，安排人員進入二氧化碳間，將所有泵艙保護區域鋼瓶的安全銷插上，防止進一步釋放。同時，斷開泵艙氣路的總閥氣路，并要求船上加強對泵艙的巡回檢查，降低火災風險。

次日，筆者協同設備供應商工程師一同登輪對系統進行泄壓并檢查，最終確定本次泄漏的鏈路是：1）二氧化碳啟動鋼瓶瓶頭閥老化失效，啟動瓶內氣體溢出進入管內，各個釋放箱氣源管路承壓；2）泵艙保護區釋放箱內用于打開指定區域系統鋼瓶瓶頭閥的球閥故障漏氣，導致壓力逐步傳遞到系統鋼瓶瓶頭閥，最終瓶頭閥動作，鋼瓶內氣體被釋放，形成泄漏報警。

正常情況下，即使啟動瓶意外啟動，啟動氣體將會全部被釋放箱內球閥阻攔，啟動瓶附近壓力表顯示管內壓力，整個系統不會被激活釋放。不難看出，釋放箱內部球閥故障導致啟動氣體意外激活系統，是本次故障的重要原因。進一步拆解故障球閥發現，故障原因是球閥的復合材料閥座開裂。

本次系統故障中，除鏈路中最后環節總管泄漏報警外，未發生其他任何形式報警。

最終，我們將已釋放的鋼瓶重新水壓、重裝后裝船，更換故障釋放箱內球閥閥座，并對其余5個閥座進行檢查，復位總管泄漏報警。裝復系統后，對系統進行了鋼瓶稱重和必要的效能測試。

4 風險識別

高壓二氧化碳系統釋放箱部分，決定了二氧化碳釋放的區域。釋放箱內球閥故障，可能會導致二氧化碳不能全部正確地釋放到指定的保護場所。二氧化碳可能釋放到其他區域，將會造成火災抑制失效，如果釋放到有人員區域，將會產生導致人員窒息死亡的嚴重后果。

按照正常釋放流程，打開釋放箱球閥的過程與系統的響應是：打開釋放箱門，觸發限位開關，通風切斷，對應保護區域的二氧化碳釋放報警，操作人員打開對應的釋放箱內球閥激活系統，而球閥故障導致不必打開釋放箱，就能跳過限位開關聯動，直接允許啟動氣瓶的氣體通過，進入鋼瓶陣列或打開對應區域的釋放總閥。如某輪故障中，啟動瓶泄漏，直接導致在釋放區域無任何提示的情況下、人員無足夠時間逃離的情況下，系統沉默啟動，直接導致系統意外釋放的嚴重事故。釋放箱故障，是這一嚴重事故鏈的重要推手。

此外，當船舶發生火災需要釋放大型二氧化碳系統時（假設故障發生在機艙釋放箱內，火災發生在泵艙等區域），操作二氧化碳系統，打開泵艙對應的釋放箱球閥后，打開啟動瓶，由于機艙釋放箱球閥故障等效常開，二氧化碳將會被釋放到機艙，后果非常可怕，不但可能造成真正需要釋放的保護區域內二氧化碳濃度不夠，而且可能在毫無防備的情況下導致機艙區域的人員窒息死亡。

5 措施

為了有效提升安全管理水平，封閉風險，經過研究決定，我們在原有檢驗、維保的基礎上，增加了針對釋放箱機構的檢查，用于識別釋放箱部分可能存在的故障。

5.1 建立完善的檢查流程

我們和設備制造商、檢驗服務商成立了一個專項小組，對額外維護保養釋放箱球閥部分的方法和過程進行了全面的風險評估，以確保維保過程安全有效。當船舶在塢修時進行全船隊排查和保養，過程如下：

1）斷開釋放箱內球閥以后的系統連接。

2）斷開啟動箱內啟動瓶和系統管路的連接，并將實驗用的CO2滅火器連接到系統管路上。

3）保持所有釋放箱內的釋放球閥處于關閉狀態。

4）打開CO2滅火器瓶頭閥，檢查所有釋放球閥后端管路是否有氣體泄漏。有的話，就是球閥故障。

5）依次打開、關閉釋放球閥，觀察其動作是否正常。如果不能打開或打開后不能關閉，就是球閥故障。

6）對故障球閥進行拆解維修或更換。

7）在整個過程中，巡查啟動箱到釋放箱之間的對應管路（尤其是消防站到CO2間的釋放箱）是否存在泄漏。

5.2 提升安全管理水平

1）將檢查、維保加入到大型高壓CO2系統全生命周期的保養計劃中，每次塢修必查。

2）建立修理記錄，分析故障的特點。

從2018年中旬實施釋放箱球閥檢查至今，筆者共記錄到釋放箱球閥故障6艘次，涉及到故障球閥7個。其表現全部是釋放箱內的球閥故障：球閥雖然處在關閉狀態，但卻沒有密閉效果，等效閥門常開。經過進一步的數據挖掘，筆者發現球閥故障多集中于2007年至2012年由廣船國際建造的船舶高壓二氧化碳系統。筆者將相關的數據反饋給系統制造商，對方反饋，該閥座是一種高分子塑料，筆者反饋的船名屬于同一批次閥件。筆者進一步向廠家索取了涉及該批次產品的所有船舶信息，并對這些船舶的閥座統一進行了更換。通過以上手段，已經完成對大型高壓CO2系統釋放箱部分故障的閉環，加強了系統的可靠性。

6 結語

一個高壓二氧化碳的閥座僅僅需要25元人民幣，但是卻可能帶來巨大的安全隱患。筆者建議各船舶管理公司應該建立更完善的高壓二氧化碳系統維護保養內容和流程，切實保障船舶安全。