紧急停车装置对于在应急情况下避免险情发生或进一步扩大有着至关重要的作用,也是船舶安全检查中重点关注的项目。但由于该装置很少在船舶正常营运情况下使用,为保证其可靠工作需要经常对其进行保养测试,尽管目前法规中并没有对该项目的测试做出明确规定,但基本上在公司的体系文件中都会把柴油机应急停车装置的测试作为船舶维护保养的一项重要内容。遗憾的是很多船员对该装置不熟悉,不敢轻易对其测试,又或者是疏忽对其保养,导致该机构工作失常的案例时有发生。此外对于海事监管者来说,很多年轻安检员没有实际船舶工作经验,对应急停车机构不了解,在安检过程中也常常不敢要求船舶进行测试,也导致了此类缺陷不能及时发现,给船舶的安全航行带来极大隐患。因此有必要对常见船用柴油机紧急停车装置工作原理和技术规范以及该装置在检查中易出现的问题和检查重点进行分析,以期对船舶安检人员在实际工作中能够有所启示和帮助。
一、常见柴油机应急停车装置
装置1:电磁铁控制机械连杆机构式应急停车装置(一)
该主机紧急停车装置是由弹簧蓄能缸、电磁吸铁、手柄及伺服器等四部分组成(图1)。弹簧蓄能缸是由摇臂(11)压住活塞(6)上的限位螺母(7),使活塞向右压缩弹簧(5)和(14)而起蓄能作用,电磁铁和连杆机构位于柴油机中部位置,常应用于功率较小的中速四冲程柴油机。其动作过程分述如下:
(图1)
1、当柴油机润滑油表压低于限定值时,压力继电器即自动接通电磁吸铁(13)的电源,在磁吸力作用下推杆(12)冲击摇臂(11)向左转动一个角度,使滚轮脱开限位螺母(7),蓄能缸的活塞(6)在弹簧力的作用下向左边迅速打出,撞击摆臂(8),把油量控制拉杆推向停止供油位置,柴油机便立即停止转动。
2.当柴油机转速超过最大规定值时,超速限制器的压力油便经管接头(10)流入伺服缸,推动活塞(9)向右移动。把摇臂(11)向左转动一个角度,使滚轮脱开限位螺母(7),便与上述“1”的相同动作使柴油机停止转动。
3.在柴油机出现故障需要紧急停车时,操作人员可迅速提起手柄(1)并向左拨动摇臂(11),这样与上述“1”的相同动作而达到紧急停车目的。
4.柴油机要重新起动,则先要把蓄能缸活塞(6)推回右端的极限位置,此时可拨动特设的二位三通阀的复位手柄,把压缩空气从管接头(2)经针阀(3)节流进入蓄能缸内腔,把活塞推向右端至摇臂(11)在扭力弹簧的作用下复位,重新压住限位螺母(7),然后把手柄扳回原位,切换气源,这时气缸内的压缩空气迅速通过单向阀经二位三通阀孔排泄通往大气。
装置2:电磁阀控制停车气缸式应急停车装置
该主机紧急停车系统包括控制装置、紧急停车电磁阀和停车气缸。紧急停车电磁阀由两个并联设置的二位三通电磁阀组成。通常电磁阀和气缸连杆机构位于柴油机首或尾端位置。(见图2)
(图2)
在柴油机正常运转时,两个二位三通电磁阀处于闭合状态,此时外部压缩空气不进入停车气缸;当需要紧急停车时,按下紧急停车按钮,正常情况下两个二位三通电磁阀均换向变成接通状态,外部压缩空气可经紧急停车电磁阀进入停车气缸,使停车气缸的顶柱顶出,把柴油机的喷油泵油齿打到零供油位置,使柴油机紧急停车(停止运转),实现安全防护功能。
装置3:高压空气直接控制油泵齿条的紧急停车装置(见图3)
(图3)
该装置中的进气管路连接有高压空气发生装置,高压空气通过进气管路进入主机紧急停车控制阀,当需要紧急停下柴油机时,按下紧急停车控制阀的启动按钮,高压空气就经过紧急停车控制阀进入到阀后端出气管中,然后再进入喷油泵,给喷油泵的齿条一股巨大的冲击力,从而马上将喷油泵齿条拉到停油位置,切断燃油的供油系统,从而强制柴油机转速瞬间降下来并停止工作。
柴油机停止工作后,按紧急停车控制阀的复位按钮,出气管内就不再有空气进入喷油泵中,喷油泵又处于可以供油状态,同时紧急停车控制阀的残余空气就通过其本身的放气管放出,柴油机恢复正常状态。这种停车装置省去了机械联动机构,提高了工作的可靠性。
装置4:调速器内置停车杆式应急停车装置
目前新造船上经常采用这种方式, 柴油机的调速器中内置停车杆。工作原理如下:
调速器的外部装有一个停车电磁阀,应急停车按钮按下时,电磁阀向停车位移动时,调速齿条上升,与停车杆上的螺母接触。停车阀进一步移动,抬起停车杆和浮动杠杆的内端,这样就提起了柱塞,打开在滑阀套上的控制油孔。动力活塞下的油流入油腔,在动力活塞上面油压的作用下,动力活塞移向零供油位,发动机就会停机。
上述几种应急停车装置是目前四冲程柴油机经常采用的应急停车方式,对于常规大型低速二冲程柴油机(非电喷式),采用的方式大多数为通过应急停车电磁阀控制高压空气进入高压油泵,通过泵体顶部的刺破阀(punctual valve),破坏高压燃油行成条件,从而停止向气缸内供油达到停车目的。详细工作原理不在此赘述。
二、公约法规解读
尽管柴油机紧急停车装置在保障船舶设备及船员人身安全以及防止事态扩大和险情升级方面发挥了重要作用。但是关于柴油机紧急停车装置的要求,在公约和国内法规中相关条文内容都不多。在SOLAS公约第II-1章第31条机器的控制中要求,主机应配备能由驾驶室操作的独立于驾驶室控制系统的紧急停机装置;在国内规则中要求也很简单,就是上文提到的一句话:靠近主柴油机的操纵台处都应设有迅速切断燃油或其他有效的紧急停车装置。甚至在船级社的入级和建造规范中也甚少对该装置的安装和设置做出明确的技术规定。这种仅做出功能性要求的规定导致在船舶的实际设计中,紧急停车装置的设置型式千差万别。此外对于如何在日常维护保养中对该装置进行功能性测试,公约和法规也未做出明确规定。鉴于目前国内安检员普遍缺乏船舶实际工作经验,特别是轮机工作经验的实际状况,再加上机舱检查专业性强、测试困难,导致该项缺陷的发现相对困难。在实施安检过程中,很多安检员对于该项目的检查经常感到无从下手。
针对上述难点,安检员在日常培训学习中,除进一步深入学习公约法规外,还应适当了解掌握一些船舶主要及关键设备的基础知识和基本功能,以拓宽知识面,提高技能;此外,还应切记,凡涉及操作性检查的项目,一是要有充分预案,与船员深入沟通,避免造成额外机损或人员伤亡事故,二是要切勿自己动手,以免引起争议。
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