集装箱船载运危险货物电气联锁研究

黄家尧

摘 要： 集装箱船是当前货运主流船型之一，具有航速快，装卸速度快，停港时间短等优点，深受客户的青睐，近年来，世界各国进出口杂货有相当大比例采用集装箱船运输。集装箱船所载货物种类繁多，其中有一些属于危险货物，据统计，危险货物占货物总量比例能达到15%，为了经济效益，集装箱船在设计的时候就会考虑让一些货舱适用于装载危险货物。装载危险货物对船舶设计及船舶运营管理等多方面都有特殊的要求，单从电气设计的角度来说，是对船上相应的电气设备提出了特殊的要求，如在危险区域采用防爆设备，或者在装载危险品时关闭非防爆设备，本文研究的就是在装载危险品时如何有效的关闭危险区域内的非防爆设备，此关闭方法不是简单的关断设备，而是要彻底杜绝这些设备在装载危险品时被人为的误开启，并且此方法还要获得船级社的认可。

关键词：集装箱船 危险货物 电气联锁 防爆设备

中图分类号：U6 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）01-0302-01

一、意义

所谓危险货物是指《国际海运危险货物规则（IMDG Code）》所述的物质、材料和物品，总共分为九大类，这里不再赘述。按照规范要求，装载危险货物时，货舱内，货舱通风管道，货舱出风口一定范围内等区域属于规范定义的危险区域，危险区域内安装的电气设备应采用满足相应要求的防爆设备，然而，防爆设备价格昂贵，会在一定程度上增加的造船和维护成本，在不违反规范规定的基础上，部分船型采用的方法是装载危险品时利用电气联锁的方式彻底关闭部分非防爆设备，这既节约成本，又能满足规范要求，是一个很多船东理想的解决方案。

二、方法

集装箱船货舱区域常出现的电气设备主要包括：照明系统的灯具、货舱通风系统的风机、冷藏集装箱供电插座、燃油、压载、消防管系阀门遥控系统的遥控阀、液位遥测系统的液位传感器和液位开关等，由于阀门遥控系统和液位遥测系统在装载危险品的时候也不可避免的需要使用，因此这些电气设备没办法关停，如果确实需要安装在危险区域，只能采用防爆设备，本文主要讲述灯具、风机和冷藏箱插座的电气联锁。

首先，此电气联锁功能是装载危险品时使用的，涉及到船舶安全问题，使用不当会导致安全隐患的发生，所以这个联锁功能必须由专人负责，不能随便什么人都可以操作，因此在关键控制器上必须设置有限制控制权限的措施，通常可以采用带钥匙的转换开关，此转换开关可以设置在货控室的货控台上或者驾驶室的驾控台上，也可以两边均有，如果两处均设置控制权限时，为了解决同步问题，需在一处设置优先权，比如货控室优先，那么货控台上的转换开关应为三档，除了正常和危险品两档外，还需增加一档驾驶室控制。由于集装箱船分多个货舱，在装载危险品的时候也是按照货舱区分，比如某个或者某几个货舱装载危险品，其他货舱不装载危险品，所以危险品联锁开关应该根据打算载运危险货物的货舱数量分别设置，分别关闭每个货舱的电气设备。

为了在装载危险品的时候彻底关断相关电气设备，避免有人因为误操作开启相关设备，我们可以通过转换开关控制继电器，输出多付常开触点彻底断开相关设备的控制回路，正常情况下，这些触点闭合，转至危险品时，这些触点断开，也可以经过中间继电器转换常开或常闭触点。

先说照明系统，集装箱船货舱的照明系统，为了控制方便，通常设有多地控制功能，最方便可靠的控制方式是脉冲继电器加接触器控制照明分路（如图），脉冲继电器用于遥控照明，接触器用于带动照明负载，在脉冲继电器控制线路上并接多个非自锁常开按钮，任何一个按钮动作均可以改变脉冲继电器状态，从而实现控制照明系统的通断。联锁触点应接至接触器的控制线路上，当转至危险品状态时，触点变成常开状态，这样能立即切断照明回路，且其他任何地方的控制都无法开启照明。但是需注意，这里只能关闭正常照明，应急照明是逃生必须使用的，不能联锁关闭，所以应急照明灯具如果在危险区域，只能选用防爆设备。还有，正常照明一个分路上往往包含十几盏灯，如果有一盏非防爆灯在危险区域内，那么整个分路都需要联锁切断，或者将其更换为防爆灯。

再说货舱风机，集装箱船货舱通风量在装载冷藏箱和装载危险品时不同，装载危险品时需要的通风量少，可以参考轮机专业货舱通风计算书，在装载危险品时不需要使用的风机通常选用非防爆风机。我们知道，船上电机的控制方式是利用接触器控制，外部控制系统只控制接触器控制线路的通断，因此危险品联锁触点需接至接触器的主控制线路上，类似于外接的应急停止按钮，触点断开时，风机无法启动。这里需注意，货舱风机往往设有本地控制和遥控控制，遥控控制启动回路并接于本地启动回路上，因此联锁触点必须串接在主停止回路上，否则会导致遥控系统无法启动但是就地仍然可以启动的情况，笔者曾经遇到过这种情况，当时配电板原理设计时因为设计人员粗心导致的错误，现场调试发现问题后，验船师意见非常大，最后导致现场大量的修改。

最后说冷藏集装箱插座，集装箱船装载冷藏集装箱需要船上给冷藏集装箱供电，使用冷藏插座是最常用的方法，由于冷藏插座直接由分电箱供电，没有相关的控制线路，没办法像照明或者风机那样联锁，我们可以直接在供电断路器上想办法。不管船上选用的是什么品牌的断路器，只要是塑壳断路器，均可以加装分励脱扣线圈，在给线圈通电的时候，断路器会被强制切断，所以可以从联锁开关继电器上引出常开触点至冷藏插座断路器的分励脱扣线路上，当转换开关转至危险品状态时，触点闭合，分励脱扣线圈通电，相应的断路器会被强制切断，从而切断冷藏插座的电源。但是此做法其实有一个缺陷，分励脱扣线圈虽然能切断断路器，但是人为手动还是可以合闸相关断路器，只不过手放开的时候断路器还是能自动断开，笔者曾碰到有船检当时提出此做法还是存在安全隐患，只是考虑到目前行业上都是这么做的，而且也没有其他合适的方法，船检最终没有过于纠结这个问题。

还有一个经验分享，船上设备安装及定位受到很多现场因素的影响，设备实际的安装位置往往与图纸上的理论位置有偏差，这就导致了一些设备本来在图纸上不在危险区域，但现场实际测量时发现却在危险区域内，这就需要临时增加額外的联锁线路，所以在图纸及原理设计时，预留备用的联锁触点及电缆线路很有必要，能很好的避免现场返工。

三、结语

笔者在船厂负责过多种集装箱船型的电气设计及项目主管工作，看到过多家配电板厂关于此联锁系统的原理设计，由于很多配电板原理设计人员对货舱危险品联锁概念理解不够透彻，往往将原理设计搞错，导致现场的修改量非常大，而且现场修改往往线路混乱，一塌糊涂，船东和船检在这方面也被弄得非常头疼，希望此文所述能加深相关人员对此概念的理解。

参考文献

[1]《国际海上人命安全公约》，2004

[2]《国际海运危险货物规则（IMDG Code）》