78m 錨作供應船升級周期無人值班機艙的設計

劉寶晶

（廣東省五金礦產進出口集團有限公司中山分公司，廣東 中山 528437）

0 引言

進入21 世紀，隨著科技的發展和進步，船舶自動化技術發展迅速，機艙自動化系統在海洋工程船舶上得到了廣泛的應用，周期無人值班機艙系統受到了重點關注，此系統不僅避免船員的誤判和不當操作，而且減輕了船員大量重復體力損耗，提高了船舶運營安全和運行效率，降低了船舶維養和管理費用[1]。

78m 錨作/海工供應船（簡稱“78m 船”），船號為GS13177，入美國船級社（ABS），船型為雙機雙舵漿、單艉側推雙艏側推、具備二級動力定位（DP2）、一級對外消防（FFV-1）、溢油回收（OSR-C1）等功能的平臺供應/溢油回收船。原始設計為有人值班機艙系統，按照重啟后新船東的升級要求，增加無人機艙自動化入級要求（ABS-ACCU），升級為周期無人值班機艙系統。下文就以78m 船作為示例來研究海工船舶升級為周期無人值班機艙系統遇到的主要問題和解決措施。

1 增設消防控制站

依據ABS-ACCU 入級符號要求，78m 船在初始設計基礎上，應增加消防控制站，并且需在消防控制站增加遙控設備，或者具備以下功能：機艙風油切斷按鈕一套，在機艙失火情況下，可以切斷機艙通風風機電源；增設一個火災報警板和手動火警按鈕；消防泵遙控按鈕，在本船失火情況下，可以遠程啟動消防泵，使消防管路系統得到足夠壓力的消防水；機艙水霧遙控系統，在機艙失火情況下，可以遠程啟動機艙水霧滅火；CO2滅火系統的遠程控制，在機艙失火時，可遙控釋放CO2滅火；遠程關閉氣動快關閥，快速切斷燃油艙吸入口處的氣動快關閥；遠程關閉機艙通風百葉窗，在釋放CO2時，需要遙控關閉機艙通風百葉窗。即本船可以考慮尋找一個位置合適、空間足夠的房間增設一個獨立的消防控制站，實際考慮到78m 船初始設計并無合適的空余房間作為獨立的消防控制站，如果設計一個單獨的消防控制站，修改工程量和施工時間將會顯著增大，這個方案被淘汰。經過技術分析，78m 船選擇駕駛室兼做消防控制站是最合適可行的，最終以此作為解決方案，以實現減小船舶的改造工程量和降低升級成本的目的。

1.1 機艙風油切斷

在78m 船駕駛室增設遙控板，帶機艙風油切斷按鈕，實現在駕駛室遠程遙控切斷機艙里的燃油供給和通風。

1.1.1 遠程關閉機艙通風百葉窗

78m 船現有機艙通風百葉窗為本地手動控制，應改為氣動或電動百葉窗，讓船員能在駕駛室遠程關閉百葉窗。在選擇遙控方案是，考慮到氣動方案較為成熟，使用案例較多，風險較小，本船最終選擇升級為氣動百葉窗。在下一步具體詳細設計過程中，考慮到氣動百葉窗控制箱的尺寸較大，長寬高分別為800mm×550mm×1240mm，放在駕駛室不太可行，不僅占用空間太大并且影響駕駛室的美觀，需在駕駛室外部尋找空間布置。經過上船實地查看，可以將氣動百葉窗控制箱安裝于上艏樓甲板有遮擋的過道艙壁上，此位置較為寬闊，且為為半開放空間，能遮擋大部分的雨水，現場改造施工及以后船員操作維護都會非常方便。設計時，需在氣動百葉窗控制箱的壓縮空氣釋放管路上并聯兩個電磁閥，并在駕駛室增設一個遙控面板來控制此電磁閥的開啟關閉。氣動百葉窗控制原理是，當船員在駕駛室按下遙控面板的開啟按鈕時，氣動百葉窗控制箱里壓縮空氣瓶出口的電磁閥打開，氣瓶中的壓縮空氣經由管路到達氣動百葉窗，并驅動百葉窗開啟。同理，在駕駛室按下關閉按鈕時，使氣動百葉窗關閉，以此實現駕駛室能在緊急情況下迅速切斷機艙通風。修改設計后的氣動百葉窗控制原理如圖1 所示。

圖1 氣動百葉窗控制原理

設計和采購時需要注意，壓縮空氣瓶的容積大小要經過計算后才能確定，保證空氣瓶在不充氣的情況下能關閉所有氣動百葉窗兩次，空氣瓶需提供ABS 船級社產品證書。

1.1.2 遠程關閉燃油系統快關閥

78m 船現有的燃油系統快關閥遙控箱安裝在機艙外面的大拖纜機房內，并不能在駕駛室遠程控制，需修改設計使其延伸到駕駛室控制，此時有兩個修改方案可供選擇。

方案A。快關閥遙控箱移動到駕駛室。優點是不用修改或新增設備，只需移動快關閥遙控箱和延伸空氣管路連接快關閥遙控箱即可。缺點是快關閥遙控箱占用空間太大，長寬高分別為880mm×520mm×1430mm，并且影響駕駛室整體布局的美觀，原有的9 路壓縮空氣管路需相應延伸到駕駛室里，從主甲板穿越多層甲板和艙壁，管路修改量較大，大約需增加400m 壓縮空氣管路。

方案B。快關閥遙控箱位置不變，將快關閥遙控箱內的釋放壓縮空氣的2 個手動閥改為電磁閥，在駕駛室安裝遙控板，控制此電磁閥的開啟/關閉，通過開啟/關閉這2 個電磁閥以達到在駕駛室遠程關閉機艙的氣動快關閥，相對A 方案修改量較小。

對比2 個方案，因為78m 船是建造接近完工的船舶，修改量最小的方案無疑是最適合的，修改設計最后選擇了B 方案，快關閥遙控箱位置不變，在駕駛室安裝遙控板經由電磁閥來遠程關閉氣動快關閥。快關閥控制系統原理如圖2 所示。

圖2 快關閥控制系統原理

1.2 固定式二氧化碳（CO2）滅火系統

78m 船原始設計是固定式CO2滅火系統有兩個遙控釋放站，分別在機艙入口和CO2室遙控控制CO2釋放，并不能在駕駛室遠程控制，需修改設計使其延伸到駕駛室控制，此系統修改設計思路與上文中快關閥遙控控制系統相似，解決方案選擇將氮氣（N2）瓶手動瓶頭閥，改為電磁瓶頭閥，在駕駛室安裝遙制板，控制電磁瓶頭閥的開啟/關閉，實現能在駕駛室遠程釋放CO2氣體到機艙滅火的功能，如圖3 所示。同時，考慮到CO2滅火系統如果與風油切斷聯動對本船動力定位模式下單點故障及船舶安全的影響，CO2滅火系統選擇不與風油切斷聯鎖，僅在駕駛室獨立控制[2]。

圖3 駕駛室遠程釋放CO2 滅火

1.3 增設一個火災報警板和手動火警按鈕

在消防控制站即78m 船的駕駛室內，需在原有的報警板基礎上增加火災報警板和手動火警按鈕，以滿足ABS-ACCU 入級符號要求，修改較為簡單。

1.4 消防泵遠程遙控

同上在78m 船駕駛室增設消防泵遙控啟/停按鈕和指示燈，確證應急消防泵能在駕駛室遠程啟動和停止。當本船出現火災的緊急情況下，可以迅速從駕駛室遠程啟動消防泵，使消防總管能立即獲得可供滅火的消防水，保證內消防系統可以快速滅火解除險情[3]。原始設計的FIFI 系統（對外消防系統）的閥件已設計為電動蝶閥，可以在駕駛室后控制臺完全遙控，消防水炮可以在駕駛室里遙控，不需要額外修改升級。

1.5 固定式機艙水霧滅火系統

固定式機艙水霧系統要能在駕駛室后控制臺遠程遙控，由于78m 船原始設計已能在駕駛室控制，不需要額外修改升級。

2 通海閥

機艙海水總管上的2 個通海閥原本為手動蝶閥，按ABS-ACCU 入級符號要求需改為能在機艙平臺上方操作。由于原通海閥和海水總管在船東提出升級改造時，都已經在船上安裝完成，而且78m 船也已經下水了，如果整個通海閥重新更換，本船需要進塢更換才能避免海水浸沒機艙，這樣修改的話，工程量較大且耗時耗力，經考慮最終確定了解決方案：通海閥閥體不更換，僅將通海閥的控制手輪更換為電動驅動頭。需要注意的是，更換的電動驅動頭要求為IP68 的防護等級，將其遙控箱安裝在主甲板上的工作間內。通海閥電動驅動頭如圖4 所示。

圖4 通海閥電動驅動頭

3 機艙監測報警系統升級

根據ABS-ACCU 入級符號的要求，78m 船還對機艙報警系統進行升級。包括增加機艙值班報警（死人報警）；集控臺增加一套工作站；延伸報警板增加單獨的火災報警蜂鳴器；增加死人報警指示器；機艙內所有污水井設置高位報警等[4]。

4 主推進系統的監測報警系統升級

78m 船機艙設置有集控室（ECR），集控室內安裝有主配電板、主發電機組啟動按鈕和主機、輔機的控制和監測報警系統。78m 船主推進系統備用泵要有自動起動功能，并送出泵出口低壓報警、備用泵起動報警到監測報警系統，并確保所有推進系統的相關設備滿足ABS 船級社的ACCU 入級符號的要求。經逐一確認，78m 船僅主發電機需安裝新增的傳感器，以滿足監測及自動化報警點要求，其余設備在初始設計時均已滿足要求。另外，主機啟動空氣和控制空氣壓力低信號送到監測報警系統并在駕駛室顯示和報警[5]。

5 無人機艙海上試驗

經過完成上述主要升級設計工作后，78m 船按升級方案完成了升級改造，隨后進行海上航行試驗包括無人機艙試驗。要求下述功能試驗必須在試航或碼頭完成。包括推進器啟動、切換；推進器控制響應驗證；推進控制電源故障的響應；自動推進停車；自動推進減速；推進緊急停止裝置的啟動。還要進行推進主機機旁控制機切換功能測試。最終，在主機85%負荷試驗期間，模擬無人機艙試驗4h，在此期間，主機應自駕駛室控制，非緊急情況下，不得操作機艙內設備，無關人員不得進入機器處所。并且記錄所有報警情況，當報警發生時，應根據實際情況和報警原因，證明報警是正常的。4h 后，78m 船順利完成了無人機艙功能驗證試驗，船東船檢對試驗過程和結果反映良好，充分證明此次78m 船無人機艙的升級設計改造極為成功。

6 結語

78m 重啟后，通過4 個多月的攻關克難和不懈努力，分析無人機艙升級各種方案的技術可行性，在78m船自身功能多、設備雜、空間狹小等復雜的情況下，終于完成了這次艱巨的無人機艙升級設計、改造和試航，給后續其他類似項目提供了技術參考借鑒，并且持續優化和改進設計方案，對海工船舶升級無人機具有重大意義。