载运危险货品船舶管弄的通风设计

2021-07-29中船黄埔文冲船舶有限公司熊晓阳郝立国王冬梅刘富均

中国船检 2021年7期

中船黄埔文冲船舶有限公司熊晓阳郝立国王冬梅刘富均

散货船/集装箱船的管弄设置在双层底内，位于中心线处，与货舱相邻，内部布置有舱底水及压载水系统、液位遥测系统、阀门遥控系统及各类管弄照明等电气设备。货舱底部设有污水井，用于收集货舱内的污水，由设置在管弄里的舱底水管将货舱污水井内的污水集中排放至舷外或污水沉淀舱。本文主要介绍在满足相关规范要求的前提下，应如何设置载运危险货品船舶的管弄通风系统。

规范要求

1、危险区的定义

根据IMO《国际海运危险品规则》 (《IMDG 规则》)和《国际海运固体散货规则》 (《IMSBC规则》)的有关规定，需对电气设备采取安全措施的危险货物分为有包装的危险货物、散装固体危险货物等若干类。

船舶由于载运这些规定的危险货物可能产生的危险区域可分为以下两类：

（1）在正常工作状态下可能出现爆炸性环境的区域或处所，称为危险区；

（2）在正常工作状态下不太可能出现爆炸性环境，即使出现也仅仅是偶然的和短时间的区域或处所，称为扩大危险区。

2、规范对于管弄是否属于危险区域的要求

对于载有危险货品的散货船/集装箱船，根据《IEC60092-506-2003 载运特殊危险货物和散装危险材料的船舶》要求，载运闪点低于 23℃有包装的易燃液体（3 类、6.1类或8类）、铝熔炼/再熔炼副产品（UN3170）、经加工的铝熔炼/再熔炼副产品（ MHB）、硅铁（MHB）和硅铁（ UN1408），其带有法兰、阀门、泵的舱底水管路构成了释放源，含有该释放源的围蔽处所（例如管弄、舱底泵舱等）应作为一个扩大危险区（等同于2 区），除非具有满足IEC要求的正压保护，该正压保护包括了正压通风、失压的声光报警等等措施规定要求。

可实施方案分析

1、管弄作为安全区域，避免构成危险释放源

将管弄内的舱底水管路设置成不可拆形式，如采用对接焊或套管承插焊接，将所有的法兰、阀门、泵等含有可拆接头的位置集中至单一密封舱室布置，该密封舱室设置为扩大危险区域，管弄则设置为安全区域。管弄按常规安全区域方案配置相关风、水、电系统。此方案并未完全避免危险区域的存在，且不可拆接头形式对船厂施工工艺要求较高，对舱底水管道及阀门的设置要求较高。

2、管弄作为危险区域，电气设备采用防爆型

将管弄作为危险区域对待，舱底水系统在管弄中采用常规法兰、阀门及水泵设计，管弄内部所有电器元件、设备均采用防爆型，包括并不限于压载及舱底水系统的遥控阀件、液位遥测传感器、电缆、管弄风机等。防爆型电器元件及设备造价较高，此设计方案对成本影响较大。

3、管弄作为安全区域，采用正压保护

具有满足IEC要求的正压保护，该正压保护包括了正压通风、失压的声光报警等措施规定要求。管弄作为安全区域，按常规安全区域设置管系及电气设备。

（1）规范对正压保护的要求

IEC60092-506第7节对正压保护的要求如下：

①整个管弄处所应维持至少25Pa以上的正压，并且与管弄相关的门、逃生口、舱口盖等应保持关闭。

②在管弄内布置的电气设备初次启动或关闭之后，在为管弄内任何电气设备通电之前，如果管弄内没有正压的情况下，则必须确保管弄内部气体无害，或进行足够时间的事先吹扫，使管弄内部气体可视为无害气体，并且给管弄加压。

注：规范认为，当管弄空间内所有测量点的爆炸性气体或蒸汽的浓度低于爆炸下限的30%时，气体可视为无害气体，应选择适当的测量点，以确保可测量出爆炸性气体或蒸汽的最高浓度。

③应加装传感器以确保管弄维持正压。

④管弄应能够在任何门或开口打开状态下保持要求的正压水平，或应能在任何门或开口处设置开关报警。

⑤如果正压失效，应采取以下保护措施以应适用于在危险区域使用时未受保护的电气设备：设置声光报警，并立即恢复正压。如果正压恢复需要一段时间或空气内可燃气体上升至危险水平，则应断开所有电气设备。

（2）规范解读

通过解读分析，管弄可采用机械送风、自然排风，管弄排风口设置压差传感器，传感器低于25Pa时能输出报警信号至有人值守的地方，机械送风风机应能提供运行、报警信号至有人值守的地方。风机故障后应立即检修故障风机，以便尽快恢复正压。管弄内电气设备应能在正压失效后手动切断管弄内的电气设备（阀门遥控及液位测量系统、管弄内的照明及插座）电源。在风机恢复运行、气体安全、且管弄大于25pa的正压后，可恢复管弄内的电气设备供电。

实船应用

以成功建造的某64000吨散货船为例，研究正压通风措施。该根据该船规格书要求，货舱可能会装载危险货物，管弄和货舱分隔，没有开口或通道。但管弄内设有舱底管系，包括法兰、阀门、伸缩接头等可拆接头。该船的管弄还将布置遥控阀、液位遥测传感器、照明灯、插座等电气设备，综合成本等因素，采用正压保护方案将管弄空间按非危险区域设计。

1、管弄通风的综合布置

（1）管弄通风方案

如图1所示，该船的管弄设置在双层底内，位于第2至第7货舱的中心线处。

图1

管弄采用1台轴流风机进行机械送风，布置在主甲板上，出风口采用自然排风口，主甲板处设有菌型通风筒，排风口处设有开度式压差风闸，用以精确控制该管弄内正压范围，并可同时显示管弄正压状态及输出报警信号。通风布置图如图2所示：

图2

（2）管弄风机选型

根据管弄实际布置位置，计算出整个管弄的容积，约为2224.3m3，按规格书要求换气次数6次/小时，通过计算公式：

Q=V*N=2224.3*6=13345.8m3/h

Q——风量（m3/h）

V——容积（m3）

N——换气次数（次/小时）

按计算出的风量选用管弄轴流送风机参数如下：风量13350m3/h，静压1000Pa，风机型号CZF50C，电机采用德州Y160M1-2H型，功率11KW，电制采用440V/60HZ/3相交流电，考虑为室外布置，防护等级为IP56，绝缘为F级。

注：各个船级社入级规范对正压要求的管弄换气次数均为6次。

管弄风机的布置如图3所示：

图3

（3）压差风闸的设置

差压风闸的布置如图4所示，安装在主甲板面菌型通风筒与底座之间。

图4

该船选用压差风闸外形及组成部件如图5所示：

图5

当室内外压差小于25Pa时，智能微压差变送器输送电压信号为0V，通过电控箱数字转换器同样输出0V信号到风闸电动执行器，电动执行器控制压差风闸处于关闭状态，送风机持续送风给管弄加压。

当室内外压差大于30Pa时，智能微压差变送器输出2-10V电压信号到电控箱，通过电控箱信号反馈到电动执行器，电动执行器控制压差风闸的叶片开启一定的角度，实行卸压，至管弄压力维持在25Pa。如此反复，可精确控制管弄正压范围在25～30Pa之间，即保证了规范要求的管弄正压，又避免了正压过大导致的通向管弄的门、逃口等开启或关闭困难。

电控箱、智能微压差变送器及电动执行器电制均为DC24V。压差风闸为开度型，输送信号时，可控制风闸叶片角度在0°～90°区间变化，并可保持在某一固定角度不变。如果智能微压差变送器给出的电压信号是稳定的，则风闸可以固定在某一角度不变，以此实现管弄正压精确控制。风闸的电动执行器也可以进行手动控制，以确保风闸电气故障后进行手动操作。

（4）电气设置

该船设有独立的风机运行远程开关状态指示，并设有故障声光报警。风机采用主配电板电源供电，应急配电板作为备用电源，可进行自动切换。

管弄内电气设备可一键切断电源，一旦管弄失压，可立即进行手动切断。风机运行不与管弄电气设备供电连锁，因为一旦风机故障，直接自动切断阀门遥控、液位遥测以及横倾水泵等重要系统的供电，这样操作有可能会影响船舶的航行安全。重要系统（例如舱底和压载系统）应采用适合在危险区域2中使用的合格防爆型设备。

管弄失压后，须立即采取措施恢复正压，若不能立即恢复正压，在人可操作的地方切断电源，安装在管弄中在失压情况下还需要运行的电气设备，不得断开，应保持通电，且电气设备需满足危险区域2的要求。

在驾驶室和集控室布置警示牌“在装运危险品货物时，必须保证管弄大于25pa的正压，若管弄风机故障，必须手动切断管弄内的电气设备（阀门遥控及液位测量系统、管弄内的照明及插座）电源。在风机恢复运行，且管弄大于25pa的正压后，恢复管弄内的电气设备供电。”

船舶操作手册中包含关于在长时间内无法恢复正压或易燃气体上升到危险水平时，断开管弄内未受保护的电气设备电源的程序说明。

（5）关于设置冗余机械通风装置的说明

该船未设置风机冗余，若成本许可，可设置两台管弄风机，一用一备用，常规设置如图6所示，风机下方设置了电动关断风闸，以便两台风机互相连锁控制，一台出现故障以后，另一台风机可立即启动，风机与其对应的电动关断风闸连锁控制，同开同关。