有關(guān)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組起動(dòng)裝置案例分析

一、公約規(guī)范要求SOLAS公約Ⅱ-1章第44條對(duì)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)裝置有明確的要求：對(duì)1994年10月1日或以后建造的船舶，凡屬自動(dòng)起動(dòng)的應(yīng)急發(fā)電機(jī)組，均應(yīng)設(shè)有主管機(jī)關(guān)認(rèn)可的起動(dòng)裝置，其儲(chǔ)能容量至少能供連續(xù)三次起動(dòng)，且儲(chǔ)備的能源應(yīng)受到保護(hù)，以免被自動(dòng)起動(dòng)系統(tǒng)耗盡，除非設(shè)有第二套獨(dú)立的起動(dòng)裝置。此外，還應(yīng)設(shè)有能在30min內(nèi)起動(dòng)三次的第二能源，除非人工啟動(dòng)能被證明是有效的。儲(chǔ)備的能源應(yīng)一直保持如下：１）電力和液壓起動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)由應(yīng)急配電板保持能量；２）壓縮空氣起動(dòng)系統(tǒng)可由主或輔壓縮空氣瓶通過(guò)一個(gè)合適的止回閥保持供氣，或由一個(gè)應(yīng)急空氣壓縮機(jī)保持供氣，該空氣壓縮機(jī)如系電力驅(qū)動(dòng)，則應(yīng)由應(yīng)急配電板供電；3）所有這些起動(dòng)、充電和儲(chǔ)能裝置均應(yīng)設(shè)置在應(yīng)急發(fā)電機(jī)處所內(nèi)；這些裝置除操縱應(yīng)急發(fā)電機(jī)組外，不得有任何其他用途。但這并不排除通過(guò)設(shè)在應(yīng)急發(fā)電機(jī)處所內(nèi)的一個(gè)止回閥，由主或輔壓縮空氣系統(tǒng)向應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的空氣瓶供氣。中國(guó)船級(jí)社《鋼制海船入級(jí)規(guī)范》第三篇對(duì)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)裝置的要求基本與SOLAS公約一致，在此不再敘述。49000DWT系列散貨船是國(guó)際航行船舶，需要遵守SOLAS公約，其系列船均在2013年后安放龍骨，且在船舶主電源失電后要求應(yīng)急發(fā)電機(jī)組能夠自動(dòng)起動(dòng)供電，因此上述SOLAS公約Ⅱ-1章第44條完全適用于該系列船舶。二、案例分析1、依據(jù)公約核查起動(dòng)裝置配備在對(duì)問(wèn)題分析前，首先需要核查發(fā)電機(jī)組起動(dòng)方式的配備是否滿足公約要求，若配備都不滿足要求，就無(wú)需再對(duì)問(wèn)題進(jìn)行研究。該系列散貨船應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)方式是由蓄電池組起動(dòng)和手搖蓄能器起動(dòng)組成?，F(xiàn)主要從公約中提到的儲(chǔ)備能源、第二套獨(dú)立的起動(dòng)裝置、第二能源這三方面對(duì)其進(jìn)行判斷。蓄電池組起動(dòng)裝置是通過(guò)蓄電池組給電起動(dòng)馬達(dá)供電運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)機(jī)組中柴油機(jī)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)使柴油機(jī)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而讓發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電。同時(shí)通過(guò)PLC控制技術(shù)，可以做到主電源失電時(shí)，能夠自動(dòng)起動(dòng)發(fā)電機(jī)組供電。因此滿足公約對(duì)自動(dòng)起動(dòng)的應(yīng)急發(fā)電機(jī)組，均應(yīng)設(shè)有主管機(jī)關(guān)認(rèn)可的起動(dòng)裝置的要求。（1）儲(chǔ)備能源圖1起動(dòng)蓄電池組起動(dòng)蓄電池組通過(guò)專門為其配備的充電裝置與應(yīng)急配電板相連，且發(fā)電機(jī)組不工作時(shí)保持浮充狀態(tài)，且設(shè)有相關(guān)保護(hù)報(bào)警（如圖1），保證了起動(dòng)蓄電池組儲(chǔ)能的長(zhǎng)期有效性，同時(shí)該蓄電池組和其充電裝置僅為應(yīng)急發(fā)電機(jī)組服務(wù)，安放在應(yīng)急發(fā)電機(jī)室內(nèi)。因此該蓄電池組及其充電裝置就滿足了公約對(duì)儲(chǔ)備能源的要求。起動(dòng)蓄電池組的容量通過(guò)連續(xù)起動(dòng)試驗(yàn)認(rèn)證，滿足公約對(duì)儲(chǔ)備能源容量的要求。（2）第二套獨(dú)立的起動(dòng)裝置圖2三次起動(dòng)失敗功能該應(yīng)急發(fā)電機(jī)組設(shè)有三次起動(dòng)失敗功能（如圖2），其功能是使發(fā)電機(jī)組在三次不能正常起動(dòng)工作后不能再自動(dòng)起動(dòng)。它是對(duì)蓄電池組作為儲(chǔ)備能源的一種保護(hù)，可以防止被應(yīng)急發(fā)電機(jī)組自動(dòng)起動(dòng)系統(tǒng)耗盡。因機(jī)組設(shè)有的三次起動(dòng)失敗功能夠做到對(duì)蓄電池組作為儲(chǔ)備能源有可靠地保護(hù)，避免其被自動(dòng)起動(dòng)系統(tǒng)耗盡，故該機(jī)組就沒(méi)設(shè)公約中要求的第二套獨(dú)立的起動(dòng)裝置。（3）第二能源圖3手搖蓄能器該機(jī)組的手搖蓄能器起動(dòng)裝置（如圖3）是通過(guò)人工盤動(dòng)機(jī)構(gòu)給蓄能器輸入能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，然后再通過(guò)人工釋放機(jī)構(gòu)將蓄能釋放，起動(dòng)發(fā)電機(jī)組，其可作為人工起動(dòng)方式。故不再配有公約中要求的在30min內(nèi)起動(dòng)三次的第二能源。因此總體來(lái)看49000DWT系列散貨船上應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)裝置，只要手搖蓄能器能夠正常有效地起動(dòng)發(fā)電機(jī)組，就滿足公約要求。2、不能起動(dòng)原因分析在確認(rèn)該船應(yīng)急發(fā)電機(jī)組配有的起動(dòng)裝置滿足公約要求后，筆者對(duì)手搖蓄能器起動(dòng)裝置作為人工起動(dòng)方式不能有效工作的狀況進(jìn)行研究。目前船用的應(yīng)急發(fā)電機(jī)組均是由柴油機(jī)作為驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)交流同步發(fā)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，但并不意味柴油機(jī)起動(dòng)后就能使發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電。只有整個(gè)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)數(shù)穩(wěn)定才能保證輸出電壓和頻率的穩(wěn)定，要使整個(gè)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)數(shù)穩(wěn)定就要求柴油機(jī)具有與外界負(fù)荷匹配的恒定轉(zhuǎn)速。因此在柴油機(jī)起動(dòng)后需要調(diào)速器對(duì)其調(diào)速。調(diào)速器的種類有很多，目前常用的就是機(jī)械調(diào)速器和電子調(diào)速器兩種。機(jī)械調(diào)速器主要是由飛重、滑動(dòng)套筒及調(diào)速?gòu)椈傻戎饕考M成，如圖4所示。圖4機(jī)械式調(diào)速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖飛重安裝在飛重架上通過(guò)轉(zhuǎn)軸由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)高速回轉(zhuǎn)，且飛重和彈簧組成的轉(zhuǎn)速感應(yīng)元件按力平衡原理工作。其工作原理是直接利用飛重產(chǎn)生的離心力去移動(dòng)油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以調(diào)節(jié)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到發(fā)電機(jī)組輸出功率與外界負(fù)荷匹配。電子調(diào)速器是由電磁執(zhí)行器、轉(zhuǎn)速傳感器、負(fù)荷傳感器和速度控制器等主要部件組成，如圖5所示。圖5電子調(diào)速器結(jié)構(gòu)圖其工作原理是：將轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化用電信號(hào)傳到控制單元，進(jìn)行比較后再輸出一個(gè)電信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作拉動(dòng)齒條加油或減油，來(lái)達(dá)到發(fā)電機(jī)組輸出功率與外界負(fù)荷匹配。從兩種調(diào)速器工作原理可以看出，兩者之間最大的區(qū)別就是機(jī)械調(diào)速器是純機(jī)械式無(wú)需用電，而電子調(diào)速器是通過(guò)大量電子元件傳輸電信號(hào)完成其調(diào)速功能，因此需要對(duì)其供電。此外也可以看出電子調(diào)速器比機(jī)械調(diào)速器具有響應(yīng)時(shí)間快、調(diào)節(jié)精度高、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。因電子調(diào)速器比機(jī)械調(diào)速器在機(jī)組外界負(fù)荷突加突卸時(shí)具有更好的調(diào)速特性，船東要求船廠選型時(shí)更換為電子調(diào)速器，在更換后船廠忽略了給電子調(diào)速器提供電源。因此在使用手搖蓄能器起動(dòng)裝置起動(dòng)時(shí)，由于電子調(diào)速器無(wú)法工作，導(dǎo)致應(yīng)急發(fā)電機(jī)組不能起動(dòng)發(fā)電合閘。3、方案制定在找出手搖蓄能器起動(dòng)裝置不能起動(dòng)發(fā)電機(jī)組原因后，船廠針對(duì)電子調(diào)速器沒(méi)有電源供電，先后提出了三個(gè)方案。筆者對(duì)三個(gè)方案進(jìn)行了分析后予以否定，并提出了另外的解決方案。（1）方案1方案1是，船廠希望通過(guò)將電子調(diào)速器與應(yīng)急配電板相連，由應(yīng)急配電板給電子調(diào)速器供電。該方案筆者對(duì)其否定是從“癱船”角度出發(fā)，IACSUI“統(tǒng)一解釋”中的SC184對(duì)公約中“癱船”的解釋已經(jīng)非常明確：即主推進(jìn)裝置、鍋爐和輔助設(shè)備處于不工作狀態(tài)，且在恢復(fù)推進(jìn)時(shí)，應(yīng)假定無(wú)儲(chǔ)能可用于啟動(dòng)和使主推進(jìn)裝置、主電源和其他重要輔助設(shè)備工作。如應(yīng)急電源是一臺(tái)符合SOLAS第Ⅱ-1/44條、UISC185和UISC124規(guī)定的應(yīng)急發(fā)電機(jī)時(shí)，則該發(fā)電機(jī)可用于恢復(fù)主推進(jìn)裝置、鍋爐和輔助設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)確保供主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的任何供電保持和啟動(dòng)時(shí)類似的水平。船上配備的應(yīng)急發(fā)電機(jī)組符合在“癱船”狀態(tài)下對(duì)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源的要求，其次該船本身也是使用應(yīng)急發(fā)電機(jī)組在癱船時(shí)作為應(yīng)急電源幫助船舶恢復(fù)正常推進(jìn)狀態(tài)。因此，在公約中所述的“癱船”狀態(tài)下，應(yīng)急發(fā)電機(jī)組未起動(dòng)發(fā)電合閘前，應(yīng)急配電板此時(shí)是無(wú)任何能源，就無(wú)法給電子調(diào)速器供電，此時(shí)若起動(dòng)蓄電池組被消耗殆盡，只能使用手搖蓄能器起動(dòng)時(shí)，應(yīng)急發(fā)電機(jī)組仍無(wú)法正常起動(dòng)供電，讓船舶從“癱船”狀態(tài)恢復(fù)至正常推進(jìn)狀態(tài)，就會(huì)危及船舶的安全。故此方案是不滿足公約要求的，不可行。（2）方案2方案2是，通過(guò)外部的充放電板讓蓄電池室內(nèi)的蓄電池給電子調(diào)速器供電，船廠技術(shù)人員認(rèn)為該方案即使在“癱船”狀態(tài)也是可行的。因?yàn)樾铍姵厥覂?nèi)蓄電池本身就作為在船舶主電源故障失電時(shí)，應(yīng)急發(fā)電機(jī)未起時(shí)，作為臨時(shí)應(yīng)急電源，因此任何狀態(tài)下都可以給電子調(diào)速器供電。該方案筆者主要是依據(jù)兩點(diǎn)對(duì)其否定：1）從應(yīng)急發(fā)電機(jī)組起動(dòng)裝置的角度出發(fā)，公約中已經(jīng)明確要求：所有用于應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)、充電和儲(chǔ)能裝置，除操縱應(yīng)急發(fā)電機(jī)組外，不得有任何其他用途。因此用蓄電池間的蓄電池兼用是完全不符合公約要求的。2）公約明確說(shuō)明：所有這些起動(dòng)、充電和儲(chǔ)能裝置均應(yīng)設(shè)置在應(yīng)急發(fā)電機(jī)處所內(nèi)。蓄電池室內(nèi)的蓄電池與應(yīng)急發(fā)電機(jī)組不在同一處所，故不符合公約要求。（3）方案3方案3是，船廠希望通過(guò)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組廠家將起動(dòng)蓄電池組改成在使用手搖蓄能器起動(dòng)時(shí)也給電子調(diào)速器供電。對(duì)于該方案筆者否定的依據(jù)是：該船手搖蓄能器作為應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的一種人工起動(dòng)方式，其是作為公約要求第二能源的一種替代。因此手搖蓄能器是在起動(dòng)蓄電池組儲(chǔ)備能源失效的情況下，作為起動(dòng)發(fā)電機(jī)組的保障。故起動(dòng)蓄電池組不能在使用手搖蓄能器時(shí)，給電子調(diào)速器供電。若是這樣，手搖蓄能器將不能作為一種有效地人工起動(dòng)方式以替代公約要求第二能源。（4）筆者提供的方案筆者方案是：首先，專門增配一塊蓄電池在使用手搖蓄能器起動(dòng)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組時(shí)作為電子調(diào)速器的供電電源。然后，通過(guò)發(fā)電機(jī)組服務(wù)商將該蓄電池與機(jī)旁控制箱相連，做到在使用手搖蓄能器起動(dòng)時(shí)，增設(shè)的蓄電池能通過(guò)機(jī)旁控制箱給電子調(diào)速器供電，保證機(jī)組的正常起動(dòng)。同時(shí)，為該蓄電池增設(shè)充電裝置與應(yīng)急配電板相連平時(shí)保持浮充，蓄電池和充電裝置均安放在應(yīng)急發(fā)電機(jī)室內(nèi)，同時(shí)該蓄電池也納入船上《蓄電池維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃》，對(duì)其進(jìn)行有效地維護(hù)跟蹤。這樣既解決了用手動(dòng)蓄能器不能起動(dòng)的問(wèn)題，也滿足了公約對(duì)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組起動(dòng)裝置和在“癱船”狀態(tài)下的要求。此外，對(duì)于蓄電池組起動(dòng)裝置中，起動(dòng)蓄電池組兼做電子調(diào)速器的電源，筆者個(gè)人意見是最好不要兼用，還是專門為電子調(diào)速器配有單獨(dú)電源。因?yàn)槠饎?dòng)蓄電池組是專門作為應(yīng)急發(fā)電機(jī)組電起動(dòng)裝置的儲(chǔ)備能源，其能源儲(chǔ)備公約中有明確要求，其再作為電子調(diào)速器的電源，必然對(duì)其有消耗，減少發(fā)電機(jī)組起動(dòng)次數(shù)，可能造成滿足不了公約要求至少能連續(xù)起動(dòng)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組三次的要求。4、總結(jié)分析正如上述的案例一樣，隨著PLC控制技術(shù)的發(fā)展和引入，電子調(diào)速器因其響應(yīng)時(shí)間快、調(diào)節(jié)精度高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于應(yīng)急發(fā)電機(jī)組，但本身需要供電才能工作，而目前公約、規(guī)范又未對(duì)其供電有單獨(dú)明確要求，船廠因?qū)?yīng)急發(fā)電機(jī)組起動(dòng)裝置公約要求理解不透徹，導(dǎo)致電子調(diào)速器供電出現(xiàn)不滿足公約對(duì)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組起動(dòng)裝置要求的情況時(shí)有發(fā)生。因此驗(yàn)船師在檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)對(duì)電子調(diào)速器的供電問(wèn)題高度關(guān)注，現(xiàn)在筆者就對(duì)其檢驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。由于目前的應(yīng)急發(fā)電機(jī)組既可以電起動(dòng)，也可以蓄能器起動(dòng)，也可以壓縮空氣起動(dòng)，因此不僅是上述案例中使用蓄能器時(shí)，會(huì)出現(xiàn)因電子調(diào)速器無(wú)電源供電導(dǎo)致應(yīng)急發(fā)電機(jī)組不能起動(dòng)供電的情況，在使用壓縮空氣起動(dòng)時(shí)也同樣會(huì)出現(xiàn)。即使在電起動(dòng)時(shí)，若起動(dòng)蓄電池組不給電子調(diào)速器供電，應(yīng)急發(fā)電機(jī)組不能起動(dòng)供電的情況也會(huì)發(fā)生。故在檢驗(yàn)前，首先要特別關(guān)注電子調(diào)速器在每種起動(dòng)方式下是否均具有電源為其供電。其次關(guān)注其供電電源應(yīng)只為應(yīng)急發(fā)機(jī)組服務(wù)，不能為應(yīng)急發(fā)電機(jī)組以外其他任何設(shè)備供電。筆者在此再次建議最好專門為電子調(diào)速器配備單獨(dú)的電源和設(shè)立單獨(dú)的供電回路，確保在任何起動(dòng)方式下，機(jī)組都能正常起動(dòng)發(fā)電。最后關(guān)注電子調(diào)速器的供電電源是否滿足公約要求能夠通過(guò)應(yīng)急配電板保持能量，且其安裝位置是否與應(yīng)急發(fā)電機(jī)組安放在同一處所。在對(duì)電子調(diào)速器供電來(lái)源這一新問(wèn)題關(guān)注的同時(shí)，筆者認(rèn)為在進(jìn)行應(yīng)急發(fā)電機(jī)組起動(dòng)裝置檢驗(yàn)時(shí)，還應(yīng)關(guān)注以下兩個(gè)方面。1）起動(dòng)裝置目前新造船應(yīng)急發(fā)電機(jī)組常用的符合公約要求的起動(dòng)方式配備有三種：a）最常用的是電起動(dòng)和手搖蓄能器起動(dòng)，也是案例中船舶使用的；b）電起動(dòng)和壓縮空氣起動(dòng)；c）壓縮空氣起動(dòng)和手搖蓄能器起動(dòng)。以上三種雖然常用，但仍存在其他滿足公約要求的配備形式被用于船上。因此需要對(duì)公約中提及的第二種獨(dú)立起動(dòng)裝置、第二能源、儲(chǔ)備能源的保護(hù)、人工起動(dòng)方式等概念十分清晰，且明確知道什么時(shí)候該配第二能源，什么時(shí)候該配第二種獨(dú)立起動(dòng)裝置等。如筆者檢驗(yàn)過(guò)的65000DWT系列散貨船，其應(yīng)急發(fā)電機(jī)組是由蓄電池組起動(dòng)裝置作為其起動(dòng)裝置，外加三次起動(dòng)失敗作為對(duì)起動(dòng)蓄電池組能源的保護(hù)，再由一組蓄電池作為第二能源，且第二組蓄電池平常也與應(yīng)急配電板相連保持浮充狀態(tài)且設(shè)有相關(guān)保護(hù)報(bào)警。該種組合配備也完全滿足公約要求，其與案例中船舶起動(dòng)裝置配備最大區(qū)別是用增配一組蓄電池作為蓄電池組起動(dòng)裝置的第二能源，替代了案例中船舶手搖蓄能器作為人工起動(dòng)方式。2）儲(chǔ)備能源對(duì)于儲(chǔ)備能源檢驗(yàn)主要關(guān)注電起動(dòng)方式中的蓄電池組和壓縮空氣起動(dòng)方式中的壓縮空氣。對(duì)蓄電池組作為儲(chǔ)備能源，其檢驗(yàn)要點(diǎn)已經(jīng)在上述案例中闡述，故不再贅述。此外主要闡述壓縮空氣作為儲(chǔ)備能源時(shí)關(guān)注要點(diǎn)。首先對(duì)于儲(chǔ)存壓縮空氣用來(lái)起動(dòng)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的應(yīng)急起動(dòng)空氣瓶，首先關(guān)注其供氣來(lái)源。公約中已經(jīng)明確闡述其既可被由位于機(jī)艙內(nèi)主或輔壓縮空氣瓶通過(guò)管路保持供氣，也可由應(yīng)急空氣壓縮機(jī)保持供氣。若是通過(guò)機(jī)艙內(nèi)主或輔壓縮空氣瓶進(jìn)行供氣，應(yīng)急起動(dòng)空氣瓶上的供氣閥應(yīng)為止回布置，且注意該閥不能倒立或側(cè)臥布置，使止回失去作用。若是通過(guò)應(yīng)急空壓機(jī)保持供氣，該空壓機(jī)不能兼做他用，且須安放在應(yīng)急發(fā)電機(jī)室內(nèi)，如系電力驅(qū)動(dòng)，則還應(yīng)由應(yīng)急配電板供電。此外該空氣瓶也必須位于應(yīng)急發(fā)電機(jī)室內(nèi)，且容量應(yīng)能滿足至少能供應(yīng)急發(fā)電機(jī)組連續(xù)三次起動(dòng)。三、結(jié)束語(yǔ)通過(guò)上述的案例可以看出，雖然公約