某海上平臺直升機加油系統設計

楊泳東 熊曉陽 胡璐璐 彭輝 陳耿堅

摘要：隨著海洋市場的深入開發，人類的活動區域逐步向遠洋擴展，而直升機在其中發揮著重要作用。由于海洋環境及燃油的特性，決定了海上直升機加油系統與常規加油系統配置炯然不同。本文以某海上平臺為例，介紹一種直升機加油系統的設計，主要包括系統的功能、部件配置及注意事項等，可供相關設計人員提供參考。

關鍵詞：燃油儲存罐;泵組單元;分配單元;注入單元

中圖分類號：U675.79? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

Abstract： With the in-depth development of the marine market， the human activity area gradually expands to the ocean， and helicopters play an important role， but the marine environment and fuel characteristics determine the distinctive configuration of the marine helicopter refueling system different to the conventional refueling system. Taking a certain platform as an example， this paper introduces the design of a large capacity helicopter refueling system， mainly including its function， component configuration and precautions expected to provide reference for relevant engineers.

Key words： Fuel storage tank;Pump unit;Dispensing unit;Filling unit

1? 前言

隨著社會經濟的不斷發展，人類逐步從沿海走向深海，船舶和海上平臺的數量逐步增加，對船舶和海上平臺的設計、運維提出了更高的要求。由于船舶之間、船舶與海上平臺之間的交流越來越多，因此其輔助配置也不斷涌現，原陸用設施也逐步擴展應用于海域，其中直升機的海上應用是最明顯的案例。直升機在船舶、平臺、島礁、大陸之間起到了橋梁作用，為此派生出直升機加油站及維修處所為其提供服務。

本文簡要介紹某海上平臺大容量直升機加油系統的設計原理、構造、設備及布置要求，以及解決直升機加油系統某些問題的方案。

2? 直升機加油系統的功能

按某海上平臺規格書要求：需配備一套直升機加油系統用于風電居住服務，主要工作區域為英國和丹麥海域，平臺配備兩個直升機甲板，旁邊設置有供停放1臺 EH101型直升機和2臺EC145型直升機的專用機庫;配置相應加油系統，為兩個直升機平臺上停放的直升機和機庫停放的3臺直升機加油或燃油回收工作，也可為其他船舶或海上平臺上的直升機加油。

某海上平臺配備有3個35m3燃油儲存罐、1套泵組單元、1套分配單元、一套注入單元以及控制面板等。整套系統布置在直升機甲板上，留有足夠的設備維修空間及人行通道等。該系統原理圖，如圖1所示：

該系統主要有如下四個功能：直升機加油功能;直升機回油功能;航空煤油注入功能;航空煤油輸出功能。

（1）直升機加油功能

當直升機需要加油時，按下加油按鈕，泵組單元的泵組啟動，燃油儲存罐的航空煤油經管路和泵組單元輸送至分配單元，再通過加油軟管輸送到所需加油的直升機;

（2）直升機回油功能

需維修的直升機通常需將其油箱的航空煤油抽出，分配單元的回油軟管連接其油箱，分配單元內部的泵組將油品輸送到燃油儲存罐或相應的罐體儲存，待其維修工作完成后再對其加油;

（3）航空煤油注入功能

當燃油儲存罐需要加油時，外部輸入管連接至注入單元上的外部接口，將航空煤油輸送到燃油儲存罐;注入單元上設有相應的流量計、過濾器和取樣計等裝置;

（4）航空煤油輸出功能

當需要航空煤油對外輸出時，啟動泵組單元，把分配單元和閥件HRV1關閉、閥件HRV2打開，通過注入單元把油品輸送到外部所需的油品接收裝置（如油駁等）。

3? 直升機加油系統的配置

直升機加油系統，主要由3個35m3的燃油儲存罐、1套泵組單元、1套分配單元、一套注入單元及一個主控制面板等主要部件組成。各個部件的功能如下：

（1）燃油儲存罐

存儲航空煤油。具備液位顯示、高低位報警功能、溫度檢測、高溫報警、應急狀態下的破斷和自封閉等功能;

（2）泵組單元

把燃油儲存罐航空煤油加壓，以輸送到各個所需部件（分配單元和注入單元）。其配有一備一用兩個泵組，具有油品凈化功能;

（3）分配單元

把泵組單元和維修設備輸送過來的油品，分配至直升機或把設備的油品輸送到艙柜，具有加油和回油的功能;

（4）注入單元

把平臺外部的油品轉運到自身的燃油存儲罐，也可以把自身燃油存儲罐的油品輸送到外部，具有檢測和計量油品的功能;

（5）主控制面板

監控直升機加油/回油和航空煤油注入/輸出功能的整個過程，控制泵組的啟停，監測其運行情況。

3.1? 燃油儲存罐

3個35m3的燃油儲存罐，體積較大，在裝滿油品的情況下，每個儲存罐總重量達31t。為此，需要在前期考慮儲存罐的布置位置，還需要考慮成本是否選用標準產品。其設計要點如下：

（1）燃油儲存罐本體可由不銹鋼或低碳鋼結構做成。如使用低碳鋼，罐體應內襯適當的耐燃油環氧樹脂;

（2）配有永久的標記燃油儲存罐的容量和序列號，序列號應標記上一次起動裝置檢查和初始/最后一次試驗的日期;

（3）配備四個主吊耳，使用不銹鋼緊固件和不銹鋼配件，吊耳安裝角度建議使用1/25坡度;

（4）配有一個Φ450mm或更大的檢修孔，允許人員進入燃油儲存罐的內部，方便罐體的清潔和檢修;

（5）配有檢查口。如果人孔位置或孔蓋類型不適合檢查儲存罐的下端，則應安裝一個Φ150mm的艙口蓋，以便進行檢查;

（6）設計一個液位計，能夠方便觀察儲存罐內煤油的容積;

（7）配有一個防風雨防閃電的DN65不銹鋼壓力/真空安全閥;

（8）取樣管線中應安裝位于儲油罐最低點的泄放閥，并配備一根延伸管，該延伸管的端部接有帶防塵罩的球閥;取樣管線應至少為DN20，最好為DN25直徑;取樣點應設計有足夠的操作通道、空間和高度;

（9）設置輸出口/注入口。輸出口/注入口連接DN80的法蘭閥門，端部設有DN65的自封連接器，并配有防塵蓋;儲油罐出口的排水點應至少比儲油罐最低點高150mm;

（10）儲油罐體和框架應涂上適當的底漆，然后用黃色進行表面處理，如果罐體由不銹鋼制成則可以不涂漆;所有側面，特別是油罐注入和附件上方，貼上清晰的產品識別標記;

（11）罐體內部應足夠光滑，以確保液體流出干凈，并允許在內部檢查期間將儲油罐擦試干凈;

（12）保證人員可到罐體頂部進行檢查，并有安全保護措施。建議設置直梯到儲存罐頂部，并且頂部做欄桿保護;

（13）罐體設有可靠的滅火/冷卻形式，可從直升機甲板泡沫系統接一路。支管到儲存罐，管路及噴頭可預先在儲存罐固定穩妥。

儲存罐示意圖，見圖2所示：

3.2? 泵組單元

（1）泵組可為電動或氣動，離心式或容積式。其壓頭和流量應適合特定裝置，在正常流量條件下，泵組能每分鐘輸送225L，并且泵組為一備一用;

（2）進出口位置設有閥門以便檢修整個單元;設置Y型濾器和去除殘留空氣用的放氣閥;

（3）泵組的進出口設有溫度計和壓力表;為避免回流現象，出口處閥件設置單向閥;

（4）為保證油品的潔凈度，在單元的出口處設置油水分離器，油水分離器配備自動空氣消除器，其尺寸應適合輸送系統的排放速率和壓力;濾芯為吸收燃油中存在的水分，進出口設有檢修用的閥門;

（5）在直升機甲板或緊靠直升機甲板和軟管儲存處，提供遠程啟動/停止單元的按鈕;

（6）在泵組單元附近設置一個本地緊急停止按鈕，并在直升機甲板上設置一個自動切換、閃爍的琥珀色泵運行警告燈;

（7）單元應設置吊裝用吊耳、良好的接地和設有泄放塞。

泵組單元原理圖，見圖3所示：

3.3? 分配單元

（1）進出口設有檢修用的閥件;

（2）為了進一步保證油品的潔凈度，在進口處設置過濾器并兼有檢測功能;過濾器配備自動空氣消除器，其尺寸適合輸送系統的排放速率和壓力，濾芯吸收燃油中的水分;進出口處設有檢修用的閥門和出口處設有去除殘留空氣的閥門;

（3）加油管路和回油管路之間，設有隔離用的單向閥;

（4）出口處設有流量計，流量計為容積式，方便核實燃油流量的輸出;

（5）回油管路配備直升機油箱泄油所需的泵組，泵組進出口設有檢修用的閥件;

（6）配有加油和回油用軟管。軟管為經批準的半導電型，符合EN 1361 C型、2級、38mm內徑;由于只設置一套分配器并且布置在單舷的位置，軟管長度應滿足使用要求，建議配置兩條加油軟管（左右弦各一條），管路延伸到直升機平臺附近;

（7）提供適當可見的連接電纜，電纜滿足規格書要求直升機機身接地;

（8）配備防風雨保護裝置，包含軟管和加油槍，以防止軟管劣化以及灰塵和水進入噴嘴;

（9）單元設置吊裝用吊耳、良好的接地和低洼處設有泄放。

分配單元原理圖，見圖4所示：

3.4? 注入單元

（1）進出口設有檢修用的閥門;

（2）出口處設有流量計，用于檢測航空煤油輸入/輸出的流量;

（3）配備油水分離器，油水分離器配備自動空氣消除器，并帶吸收水分的? ? ?濾芯，建議進出口設有取樣短管;

（4）基于兼顧航空煤油輸入/輸出功能，兩種功能的管路需增加單向閥隔離;

（5）設置吊裝用吊耳、良好的接地和低洼處設有泄放。

注入單元原理圖，見圖4所示：

3.5? 控制面板

主要對電動設備及系統的監控，如：電動泵組、閥件控制及壓力、溫度等;設有本地和遙控控制的切換功能。

4? 直升機加油系統的設備布置

直升機加油系統服務于直升機平臺停放的機組和機庫內的機組。總體布置需考慮預留足夠設備布置的空間及人員操作空間。本海上平臺直升機加油設備的布置要點如下：

（1）考慮到燃油儲油罐的體積為35m3，在注滿油的情況下每個儲油罐重達31t，三個共約93噸。需考慮本平臺的重量重心和穩性問題，在船舯的位置布置一個儲油罐，其余兩個左右對稱布置;

（2）儲油罐的四周需考慮人員通道及閥件操作的空間，設備前后預留800mm的人員通道空間，罐體之間也要預留800mm左右的維修操作空間;

（3）根據總布置圖，軟管吊布置在直升機甲板的右舷，考慮到接駁船軟管使用的需要，注入單元應布置的軟管吊運行范圍內，以便航空煤油能通過注入單元輸送到儲油罐;

（4）由于空間的限制，右舷已經沒有空間布置設備，故分配單元和泵組單元并列布置在平臺的左舷;考慮到分配單元連接加油軟管到直升機，分配單元需布置管路到相應的位置方便軟管操作，泵組單元則布置在靠左弦的位置;

（5）由于直升機甲板還配備了直升機甲板泡沫單元和直升機甲板機庫泡沫單元，為方便設備的吊裝、設備的集中布置和控制，泡沫單元都集中布置在軟管吊的右舷附近。

加油系統布置圖，見圖6所示：

5 其他設計要求

（1）航空煤油屬于可燃的液態物質，罐體應劃分為0區（爆炸性氣體環境連續出現或長時間存在的場所），泵組單元、分配單元、注入單元及控制面板劃分為1區（在正常運行時可能出現爆炸性粉塵環境的場所），電氣設備應采用防爆型;

（2）直升機加油系統建議由專業廠家進行協助設計，并送船級社審查;燃油儲存罐、三個單元及控制面板宜成套供貨，船廠負責連接的管路，為保證管路的潔凈度要求，建議管路采用不銹鋼316;

（3）成套系統應提供船級社船用產品證書（含軟管）。

6? 結論

本文簡要介紹了某海上平臺的直升機加油系統配置及設計。該系統具有航空燃油輸出和回收功能，設計滿足規范要求，船東滿意。當然，根據各類船舶的不同使用需求，可選擇性的增、減系統功能和配置。

參考文獻

[1] 船舶設計實用手冊（第3版）輪機分冊{M}.北京：國防工業出版社.2013.

[2] CAP437? Offshore Helicopter Landing Areas-Guidance on Standards? Chapter 7.Safety Regulation? Group .2008.