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关于船舶主机紧急停车装置故障案例的探讨和研究

发布时间：2021/2/24 14:24:55 来源：

目前大多数的船舶都在使用内燃机中的往复式柴油机作为船舶主机，作为船舶的主推进装置，其技术性能以及在船舶进出港、靠离码头、恶劣天气等负荷经常变化时对航行安全影响极大。当柴油机在运行中如发生异常声响、飞车或润滑油突然中断等故障，又或者在航行中如果船舶突发险情，比如航向控制失败、紧急避让等，应能迅速切断燃油和空气或采用其他有效措施，使柴油机迅速停车，以此保护船舶和人员的安全，避免事故进一步扩大。为此，国际公约及国内海船法定检验技术规则均对船用柴油机的紧急停车装置提出了相关要求并历经数次修订。本文通过对该装置相关的典型案例分析，介绍船用柴油机的紧急停车装置工作原理,探讨该装置安全检查的要点及缺陷处理原则，以引起船舶安检人员的重视。
本期旨在通过典型案例解读，推动各方观点趋于一致。

典型案例

案例一：船舶概况

检查情况：2019年5月，安检员对B轮实施FSC检查，检查过程中询问该轮轮机长是否定期对主机进行应急停车实验，轮机长回答经常实验，一般每月一次，但在进一步询问中，轮机长对于应急停车的设置位置及如何操作却答不上来。安检员怀疑船舶根本没做过此项实验，于是要求轮机长在主柴油机机旁的操纵台处对主机紧急停车装置进行测试操作，结果发现主机紧急停车装置控制电磁阀与连杆机构不动作，主机紧急停车装置失效。（见图1、图2）

图1

图2

案例二：船舶概况

检查情况：2019年6月，船舶安全检查员对靠泊在码头的S轮进行FSC检查，船方现场测试操作主机紧急停车装置，当按下紧急停车装置按钮时，装置上的停车电磁阀工作状态不是很明显，阀身后面有漏气的声音，喷油泵油门上的油门拉杆无动作，无法断油停车，导致船舶主机紧急停车装置失效。（见图3）

图3

上述案例处理意见：30 禁止离港。
依据：《国内航行海船法定检验技术规则2004》第4篇第2-1章2.3.3（1）：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。
以上案例是船舶主机紧急停车装置故障的典型案例，鉴于该装置在突发应急状况下防止事态和险情升级的重要性，在实施安检过程中经常会被检查官重点关照，而且一旦发现问题，往往会直接判定为滞留性缺陷。

专家观点

关于柴油机应急停车装置的要求，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。

案例1中，现场要求轮机长对船舶主机紧急停车装置进行测试操作，观察到主机紧急停车装置进气管路另一端所连接的紧急停车控制阀阀芯不动作，主机紧急停车装置失效。进一步调查发现，该轮柴油机的紧急停车装置构成组件如下：在柴油机喷油泵的油门上设有油门拉杆,油门拉杆上设置有挡板；同时在柴油机上设置一个紧急停车控制阀（电磁阀）及机械连杆机构,通过电磁阀的开闭和连杆机构动作,带动所连接拨杆运动,使拨杆能够拨动挡板至油门最小位置,使柴油机断油停车；装置失效原因是由于主机紧急停车按钮 (远程触点)与紧急停车电磁阀之间的电路连接出现断线故障，供电不正常，导致无法控制紧急停车电磁阀的情况。

案例2中的紧急停车装置与案例1稍有不同，其执行机构为一停车气缸，通过高压压缩空气推动气缸顶柱将柴油机喷油泵齿条顶到零位，实现柴油机断油停车。检查过程中，当船员按下柴油机紧急停车装置按钮时，紧急停车电磁阀（两位三通电磁阀）换向变成接通状态，但是连接的气缸连杆机构不动作，阀身后面有明显漏气声音，经进一步排查，发现为紧急停车控制装置输入气体的管路破裂，外部压缩空气无法经紧急停车电磁阀进入停车气缸，不能实现停车气缸的顶柱顶出，柴油机喷油泵油齿无法打到零供油位置，柴油机紧急停车装置失效。

以上两个案例中导致缺陷发生原因不尽相同，但最终的表现形式都是紧急停车装置功能失效，无法在紧急情况下对柴油机进行断油停机，从而避免事态扩大。缺陷的性质比较严重，应该判定为滞留性缺陷。

行业建议

正如本文开篇所提，不管是由于机器运转突发状况所引起的机损及人员伤亡事故，还是航行中的失控或紧急避碰，紧急停车装置对避免事故发生或升级至关重要。在以往的事故调查中发现，船员实际操作失误是造成重大事故直接因素的一个重要方面。案例一检查中发现，船员对紧急停车的操作很不熟练，甚至不知道停车按钮位置，明显缺乏实操经验。实际上无论是SOLAS公约，还是国内船舶检验技术规则，涉及船舶柴油机的安全检查项目和技术要求甚少，船员缺乏学习和掌握实操技能的主动性，实操数量和质量远远达不到规定要求，因此，海事管理机构应将船舶现场操作性检查列为重点，提高船员的安全实操技能，强化应急实操演练并提高演练的质量，务必使船舶遇到险情后，船员能提高自救能力和生存能力。
本文案例中出现的缺陷还涉及到船员对船用柴油机维护保养不到位，关于设备的维护保养和试验，除救生和消防设备外，一般不会在法规中做出明确规定。具体的维护保养要求大都在公司的安全管理体系文件中体现。实际情况中，很多船舶对实施和保持SMS的认识度不足，没有严格按照公司体系文件所要求，制定详细的维护保养计划定期对关键性设备进行测试保养。船公司也未及时对船员实操性技能及维护保养工作进行有效跟踪和监督，从而导致船舶缺陷率较高，安全管理水平较低。因此船公司应该加强对NSM规则的学习和运用，加强船岸人员培训工作，特别应注意岸基人员对船舶安全管理体系运行状况的监督，不断改进提升船舶的安全管理水平。

【延伸阅读】关于船舶主机紧急停车装置的法规解析

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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