油輪液貨艙透氣系統解析

辛 鋼

液貨船上針對壓力或真空的液貨艙結構保護系統，即液貨艙透氣系統是液貨船一種特殊的重要安全系統，不但能保證液貨艙內的壓力，防止由于壓力的變化對液貨艙的結構造成影響，也是確保液貨艙內可燃氣體和有毒有害氣體進行安全排放的有效途徑。

國際公約相關要求

國際海事組織的海上人命安全公約（SOLAS）有關液貨船上針對壓力或真空的液貨艙結構保護的要求規定，透氣裝置的設計和操作應能確保液貨艙內壓力和真空均不得超過設計參數，并確保：

1、在任何情況下，由于液貨艙內溫度變化所產生的少量貨油蒸氣、空氣或惰性氣體混合物能流經壓力/真空閥；和

2、在液貨裝載和壓載或卸載過程中，大量貨油蒸氣、空氣或惰性氣體混合物能夠通過。

同時，SOLAS要求液貨船應裝設允許貨油蒸氣、空氣或惰性氣體全流量釋放的輔助裝置，防止上述布置發生故障時出現超壓或負壓。作為替代，可以在公約所要求措施保護的每一液貨艙內安裝壓力傳感器，傳感器的監測系統應設于船舶貨物控制室或通常進行貨物操作的位置。監測設備上還應設有報警裝置，在探測到液貨艙內出現超壓或負壓時啟動。油輪液貨艙透氣系統有很多種設計方法，概括起來主要有兩類，即獨立式透氣方法和集中式透氣方法。

獨立式透氣方法是每一液貨艙采用獨立透氣管的方法，作為獨立裝置，透氣管不與惰氣系統相連。集中式透氣方法是多個液貨艙由一根或數根透氣管相連，在適當位置安裝透氣桅的方法。主透氣管即可以用于透氣，也可以用于填充惰氣。還有一些組合式方法，但原理依然可以歸為上述兩種范疇。主要方式有：

◆ FULL FLOW MAST RISER + INDEPENDENT FULL FLOW P/V VALVE PER TANK.

◆ FULL FLOW MAST RISER + PRESSURE SENSORS(with alarms and monitoring in CCR) per tank.

◆ INDEPENDENT FULL FLOW P/V VALVE PER TANK+ PRESSURE SENSORS(with alarms and monitoring in CCR)per tank.

◆ TWO (2) INDEPENDENT FULL FLOW P/V VALVES PER TANK.

液貨艙輔助透氣系統

透氣系統在裝貨時用于排出液貨艙內混合氣體，防止艙內壓力過高，透氣速率也決定了船舶的裝貨速率。由于液體貨物封閉于液貨艙內，受到外界種種條件變化的影響，如大氣溫度，海水溫度和陽光輻射等，使得液體貨物發生氣化或液化的物理變化，會使艙內壓力升高或下降，產生液貨艙壓力，作用于液貨艙艙壁并產生作用力。液貨艙在裝卸液體貨物時，也會使液貨艙內的壓力急劇增加或減少，甚至產生負壓。這些壓力如果超過液貨艙的結構強度，就會造成液貨艙結構變形，裂縫甚至破損。為防止液貨艙結構由于壓力的上升或下降過快后產生的影響，液貨艙都采用全流量式結構作為液貨艙的主要透氣系統。油輪的液貨艙輔助透氣系統，目前國內油輪多采用安裝壓力傳感器及其監測系統作為替代方式，這也包括兩種形式：

一是在每一液貨艙內安裝壓力傳感器作為這一要求的替代方式。船舶設計者選擇在每一液貨艙安裝壓力傳感器，傳感器的監測系統設于貨油控制室中，與配載儀（LOADING COMPUTER）保持在線連接，確保實時監控，同時可以在配載儀中設定警報值，避免因通風系統故障而導致液貨艙超壓或負壓。

二是在惰氣主管線內安裝壓力傳感器作為這一要求的替代方式。有部分VLCC船舶在設計建造時考慮成本等多種因素，只在惰氣主管線中安裝了壓力傳感器，因為設計者認為VLCC主要是用來進行原油運輸的，原油運輸通常具有大宗貨物且各種油品性質相近，不存在各種貨物之間出現空氣污染而需要分倉隔離（這和某些成品油需要將透氣系統完全隔離不同），在原油裝卸及運輸過程中，每一液貨艙的惰氣隔離閥處于常開狀態，理論上液貨艙內和惰氣主管線處于連通狀態，惰氣主管線中的壓力傳感器所監測到的壓力理論上就是液貨艙的壓力。同樣監測系統也設于貨油控制室內，與配載儀保持在線連接，保證實時監控和在配載儀中設定警報值，避免因通風系統故障而導致液貨艙超壓或負壓。

每一液貨艙安裝壓力傳感器的替代方式，是OCIMF各大石油公司所接受的方式。在惰氣主管線內安裝壓力傳感器的替代方式，這樣的設計被部分船級社認可，但大部分大石油公司不接受這樣的解釋，而根據船舶國際防止油污證書（IOPPC）附件B1.11所確定的設計船舶類型的不同，有關液貨艙保護裝置的要求也不盡相同，又分為兩種情況：

1、如果國際防止污染證書附件B1.11項所指明該船舶是原油船，大部分石油公司接受上述解釋，允許此種船舶靠泊其碼頭進行裝卸貨作業，但該種船舶就不可以裝運除原油以外的其它油品。

2、如果船舶的國際防止污染證書附件B1.11項所指明的船舶類型為原油/成品油船，上述解釋為多數石油公司所不接受，此種船舶將不被接受在其所屬的碼頭靠泊進行裝卸貨等作業操作。同時也會在石油公司檢查中被檢查官作為信息項在發現項清單中列出，信息項雖然不等同于發現項，但審核報告的專家，通常認為這樣的布置所存在問題的嚴重性不亞于高風險項，因為是設計上的問題，所以會被Exxon、Chevron及中東部分石油公司所拒絕接受，甚至導致船隊所有船不被接受，或者影響船公司與石油公司的諸如租船等合作業務。

混合氣體回收裝置

而在安裝了壓力傳感器作為輔助通風系統，且滿足上述情況的油輪上，為了確保輔助通風系統有效工作，起到保護貨油艙的壓力處于正常結構強度范圍內，與其相關的貨油艙惰氣壓力報警值的設定就顯得尤為重要，該問題也是比較容易出現理解錯誤的內容，也是石油公司檢查中的關注點。對于油輪，VIQ7-8.19條款要求船舶應遵守SOLAS有關液貨艙輔助通風系統的要求。貨油艙混雜大量貨油蒸汽、空氣和惰性氣體混合物，為了防止艙內產生過高壓力和真空負壓，設置了防止壓力過高和過低保護裝置，當主要通風系統故障不工作時，輔助的第二套貨油艙混合氣體通風系統開始工作，起到對主要通風系統的保護作用。輔助的保護裝置選擇的是壓力探頭安裝在每個貨油艙，對第一套系統起監控作用，該系統監視部分安裝在貨油控制室或者正常貨油操作位置，系統設置的監控報警功能，能靈便地監測貨油艙壓力過高和過低。

對于已安裝混合氣體回收裝置的船舶，要有壓力探頭設備，在主惰氣管線上的探頭具備以下功能：

1、貨油操作位置安裝壓力指示器，在貨油操作中有效的監控惰氣管線的壓力。

2、貨油操作位置，可以有效監控惰氣高壓和低壓警報，高壓和低壓警報具有以下功能：

? 當達到設定高壓或者低壓值的情況下，將發出音響警報和可視燈光警報，貨油操作將受到約束。

? 高壓報警值不超過液貨艙通風系統的最低壓力釋放閥設定值的90%。

? 惰化液貨船，低壓報警不低于4英寸水柱表壓(0.144 psig)；非惰化液貨船，低壓壓力達到液貨艙透氣系統的真空釋放閥最低設定值報警(CFR 46 39.20-13)。

已經安裝惰氣系統的船舶，假如壓力探頭安裝在惰氣總管及每個貨油艙作為通風系統輔助安全保護系統，其惰氣壓力警報值應準確的設定為高出貨艙高速壓力-真空閥（PV閥）10%。為了對本條款有一個比較清楚的認識，首先要明白哪些屬于主要通風系統，那些屬于輔助通風系統。以集中式透氣系統為主要透氣系統，以每一液貨艙安裝壓力傳感器為輔助通風系統的船舶為例，分析其警報設置及發現警報后應采取的措施。

1、設在主甲板每個貨油艙的高速壓力-真空閥（P/V閥）動作壓力值設置為+1400mmwg/-350mmwg毫米水柱；壓力真空破壞器PV（breaker valve）設置+2100mmwg/-700mmwg毫米水柱；惰氣釋放桅（MAST RISER）旁通設置壓力真空器壓力設置為+1400mmwg/-350mmwg毫米水柱；監控設備探測惰氣總管和各貨油艙分支管相連的綜合壓力和含氧量，顯示器分別設在貨空室；駕駛臺；機艙控制室。其設定高壓為12.6Kpa/1285mmwg,低壓為2.0Kpa/204mmwg,超低壓為1.0Kpa/102mmwg, 含氧量為8%和5%，這些設定值任何一項超過標準立即發出警報，提醒值班人員注意。

2、輔助保護系統應包括混合氣體回收裝置和電子探測裝置：

A．VAPOUR ALARM SYSTEM警報系統安裝在貨油控制室，船中部貨油管岐管出口處設有校正箱，監控惰氣管線的壓力設置低壓10Mbar/102mmwg；高壓120Mbar/1224mmwg；含氧量8%，每年由岸上專業人員校正一次，船上有標準氣瓶定期檢查。

B．設置在每個貨油艙的電子SENSOR探頭裝置，監測貨油艙的壓力、溫度、空檔，這些監測數據通過配載儀（LOADING COMPUTER）分別顯示。

3、油氣回收裝置設置的含氧量警報小于8%，惰氣低壓警報10Mbar/102mmwg;設置的高壓警報120Mbar/1224mmwg。高壓警報不超過甲板貨油艙壓力真 空 器PV 1400mmwg的90%（1400mmwg x 90%=1260mmwg）。

根據VIQ7-8.19條款，船舶高速壓力-真空閥按制造商出廠要求設定為高壓1400mmwg毫米水柱，那么，在配載儀（LOADING COMPUTER）中高壓警報值設定為1540mmwg毫米水柱，即大于P/V閥高壓動作值1400mmwg的10%。根據條款中要求，為了避免貨油艙零壓力，真空壓力低壓報警值設定應大于0，而不是大于真空閥動作值-350mmwg的10%，至于具體數值，可根據各管理公司的要求而定，通常設為100mmwg。

這項VIQ的條款，主要是為保護貨艙結構而設置。當甲板各貨油艙壓力-真空閥在其高壓動作值1400mmwg失靈，系統不能起到透氣作用時，艙內壓力將繼續上升，當達到配載儀（LOADING COMPUTER）設置的高壓1540mmwg的警報設定值時，警報開始工作，發出聲光警報，提醒值班人員注意，這時必須采取人為干預高壓閥動作的措施，強行釋放壓力，避免壓力超過液貨艙結構強度而使液貨艙變形，甚至破裂造成人身傷害和環境污染。同樣當壓力降低到100mmwg時，配載儀發出聲光警報，提醒值班人員注意，此時需要啟動惰氣系統，向低壓的液貨艙填充惰氣，避免液貨艙產生負壓。有研究表明，液貨艙的負壓，對結構的影響要遠遠大于高壓的影響，其破壞性可能類似于液貨艙的變形甚至破裂。油輪液貨艙透氣系統及其輔助透氣系統的強制要求，以及上述的設定更有利于監控液貨艙避免過高壓力，使液貨艙始終保持在正常壓力狀態下，起到對透氣系統的保護作用，保證油輪液貨艙的安全，提高了船員的人身安全，減少對環境污染的可能性。船舶在營運過程中，透氣系統的良好工作狀態是保證液貨船安全營運的重要設備，同時船員應加強對透氣系統的維修保養，定期檢查，也要熟悉了解整個系統的工作原理，在發生意外情況時能及時有效的進行處理，保證人員、環境的安全。