船舶应急电源和应急发电机的实用规范
船舶应急电源和应急发电机的实用规范作者：吴信超(江苏远洋运输有限公司，南京市 210009)摘要:船舶应急电源和应急发电机是船舶机械设备和通讯导航的最后一道防线，事关人命安全和财产安全，所以各国PSC检察官和验船师对此方面的检验也是一丝不苟。本文根据“SOLAS公约”和“钢制海船入级规范”中的相关规定，分八个要点谈谈对公约内容的理解和工作中的对应内容和应对方法。引言：海员，驰骋在无边的大海，足遍亚欧名传四方。却又总是要顾忌各种公约、规范、标准、程序的细枝末节，稍有不慎就触碰了某一条“不合格”或“缺陷”。所谓“知其然、知其所以然”，船舶行业，亦是。在各国PSC检查的细致化与专业化的背景下，船员的业务水平和专业知识需要更加扎实牢固。在此，根据“SOLAS公约”和“钢制海船入级规范”中对船舶应急电源和应急发电机的相关规定，分八个要点谈谈对公约内容的理解以及船员日常工作中的对应内容和应对方法。现如今大多数海船都是使用应急发电机作为应急电源，所以本文主要围绕着应急发电机来谈谈相关规范中与其对应的强制性规定。（本文讨论的是作为应急电源的应急发电机，不是作为港内停泊时给日常设备供电的应急发电机。）
第一、对应急电源的一般要求。“SOLAS公约”第二章1-D部分43条 货船应急电源1.1应设有一独立的应急电源。3 应急电源可以是一台发电机，或者是一组蓄电池。对于供电时间也有明确规定；2可用的电源功率应足够对应急情况下安全所必需的设备供电，并适当地考虑到这些设备可能要同时使用。应急电源应能在下述时间内足以同时至少对下列设备供电（如这些设备由电力驱动），同时应考虑某些负载的起动电流和瞬变特性：2.1对相关公约所要求的每一集合和登乘地点和舷侧供电3h应急照明。2.2对下列处所的供电 18h应急照明：.1所有服务和居住处所的走廊、梯道和出入口、载人电梯及其围阱；.2机器处所和主发电站，包括它们的控制位置；.3所有控制站、机器控制室和每一主配电板及应急配电板处；.4储藏消防员装备的所有处所；.5操舵装置处；和.6本条 2.5所指的消防泵，喷水泵（如设有）和应急舱底泵（如设有）和它们的电动机起动位置。另外2.3和2.4则规定了对船舶航行灯和其他信号灯、相关无线电装置、紧急情况下所要求的所有船内通信设备、探火和失火报警系统、用于断续操作的白昼信号灯、船舶号笛、手动报警按钮和紧急时需要使用的所有船内信号供电18h。2.5如以应急发电机作为动力源，则应对第二章第二部分4.3.1和 4.3.3条所要求的消防泵之一供电18h。2.6.1 按第 29.14条要求的时间对操舵装置供电，如该条要求如此供电时。2.6.2定期从事短途航行的船舶，主管机关如确信能达到适当的安全标准，则可接受比本条2.2至2.5规定的18h为短的时间，但应不少于12h。3.4 1998年7月1日或以后建造的船舶，如果电源对恢复推进是必需的，其功率应能在全船失电后30min内，使之连同其他机器（如适合）一起从瘫船状态恢复至船舶的推进由以上内容综合来看，除非主管机关批准的从事短途航行的船舶，其它船舶应急电源都应该可以对2.1要求的集合点供电3小时，同时对其它所要求的应急设备供电18小时。注意，这里说的是“同时”。根据本条要求，也引申出一点，就是应急发电机作为应急电源时，其所配燃油柜的存油量必须达到可以让应急发电机满足以上所有设备供电时间的要求（18小时）。有些油柜还配有低油位报警功能，这个报警点所对应的应是18小时油量位置，为的就是提醒主管人员油量存量不足，及时补充！如果应急电源是瘫船启动时说必须的电源，则其应和其它机械设备一起在30min内使船舶从瘫船状态恢复至推进状态。这里除了规定应急电源需要给相关起动设备供电30min以外，也明确了船舶瘫船启动的时间要求！第二、应急发电机作为应急电源时的一般要求。“SOLAS公约”第二章1构造（结构分舱与稳性机电设备）D部分43条 货船应急电源3.1当应急电源为发电机，它应是：.1由适当的原动机驱动，有独立的燃油供给，燃油闪点（闭杯试验）不低于43℃；.2除非按本条 3.1.3设有临时应急电源，否则在主电源发生故障时应自动起动，如应急发电机是自动起动的，则应自动与应急配电板接通；且本条4所指的那些设备应自动接通应急发电机；和.3除非设有应急发电机，既能向本条4所指的设备供电，又能在45s之内尽快地安全和实际可行地自动起动并能对规定的负载供电，否则应设有本条4规定的临时应急电源4本条 3.1.3 要求的临时应急电源，应由设置于应急时便于使用处所的蓄电池组组成。该蓄电池组应在整个供电期间保持其电压变化在额定电压的±12%以内而不必再充电，并具有足够的容量，以及布置成在主电源或应急电源发生故障时，能自动地至少向下列设备供电0.5h（如这些设备由电力驱动）.1本条 2.1、2.2和2.3.1要求的照明。在此过渡阶段，就机器处所、居住和服务处所而言，所要求的应急照明可以用固定安装并用继电器控制的蓄电池灯；和.2本条2.4.1、2.4.3和 2.4.4要求的所有设备，除非这些设备是由位于适合于应急使用处所的蓄电池组按规定的时间独立供电4.5应急电源为发电机时，应急配电板应与应急电源设置在同一处所，除非会妨碍应急配电板的操作。5.4在正常工作情况下，应急配电板应用互连馈线由主配电板供电，此互连馈线在主配电板上必须设有适当的过载和短路保护，并在主电源发生故障时，必须在应急配电板处自动切断。如此系统布置成反向供电时，则该互连馈线也必须在这应急配电板上至少设有短路保护。6应急发电机及其原动机和任何应急蓄电池组应设计和布置成在船舶正浮和横倾达22.5°或首、尾纵倾达10°,或在这些范围内出现的任何组合的倾斜角度时，保证它们仍能以全额定功率供电。7应作出规定，对整个应急系统进行定期试验，并应包括自动起动装置的试验.上述内容概况起来主要是：以应急发电机作为应急电源时，应急发电机的原动机应有独立的油柜供油，所使用的的燃油闪点不低于43℃，正常情况下应急配电板应该和应急发电机设置在同一个房间内，当主电源故障（失电）时，应急配电板应能自动与主配电板断开，应急发电机则45s内自动启动并且给应急配电板及其负载正常供电；如果45s内不能自动供电，则需要外加应急蓄电池给所需要的应急设备供电（0.5h）。主配电板应在与应急配电板的互连馈线上设有过载和短路保护，如果没有，在应急配电板上应设有短路保护。另外需要定期对整个应急系统进行测试并应该包括自动启动装置试验。
第三、对应急发电机启动装置的要求。“SOLAS公约”第二章1构造（结构分舱与稳性机电设备）D部分44条 应急发电机组的起动装置1应急发电机组应能在温度为0℃的冷态下迅速起动。如不可行或者可能遇到更低的温度时，则应采取主管机关能够接受的保持一定温度的加热措施，以保证发电机组能够迅速起动。2能够自动起动的每台应急发电机组均应设有主管机关认可的起动装置，该装置应储备至少供三次连续起动的能源。还应设有能在30mim中起动三次的第二能源，除非人工启动能被证明是有效的。2.1对 1994年10月1日或以后建造的船舶，应符合下述要求，以替代本条2中第二句的规定：储备的能源应受到保护，以免被自动起动系统耗尽，除非设有第二套独立的起动装置。此外，还应设有能在30mim中起动三次的第二能源，除非人工启动能被证明是有效的。3储备的能源应一直保持如下：.1电力和液压起动系统应由应急配电板来保持；.2 压缩空气起动系统，可用装有合适的止回阀的主或辅压缩空气瓶或应急空气压缩机来保持，该空气压缩机如是电力驱动的，则应由应急配电板供电；.3 所有这些起动、充电和能源储存设备均应设置在应急发电机处所内，这些设备除操纵应急发电机组外不应作它用。但这并不排除通过设在应急发电机处所内的止回阀，由主或辅压缩空气系统向应急发电机组的空气瓶供气。4.1如不要求自动起动时，可允许人工起动，例如人工曲柄、惯性起动器、人工充液液压蓄能器、或火药填充筒，如它们能被证明是有效的。4.2当人工起动不可行时，应符合本条 2和3的要求，但可用人工初始起动能源者除外。这一节的内容是对应急发电机启动装置的要求；应发应能在环境温度为0℃或者可能遇到更低温度时启动，如果不能，则需要外加加热装置，使其能够迅速启动。大多数船舶采取空间加热的方式，比如在应急发电机间设置有加热装置，寒冷天气时打开为应急发电机保温。应发在自动启动状态时，其启动装置和能源应该保证其能够连续启动三次，如果三次都启动失败，需要设有保护装置从而不再使用该能源启动，防止把该能源耗尽；并且需要设有独立的第二启动能源以满足应发能在30min内再次启动三次。如果没有保护装置，则需要另外设置独立的第二套启动装置。如果没有第二套能源，则应有人工启动的其它方式（例如人工曲柄、惯性起动器、人工充液液压蓄能器、或火药填充筒，如它们能被证明是有效的）。上面说的有点绕口，其实就是替代作用，第二套独立的启动装置可以代替三次启动失败后的保护装置，人工启动方式可以代替第二启动能源！！这就是为什么有些船有两个独立并联的启动空气瓶，并且连续自动启动三次失败后会发出报警并停止启动。或者只有一组蓄电池供电的电启动，连续自动启动三次失败后也会发出报警并停止启动，但会外加独立的人工蓄能启动。这里的人工蓄能启动其实就是代替了第二组蓄电池，也就是第二能源，如果没有人工蓄能启动装置，则要再加一组蓄电池供电，但这两组蓄电池应该并联给启动马达供电，并且有转换开关，正常状态时只有一组给启动马达供电，另外一组则处于备用状态，测试时两组蓄电池都应该能独立连续启动应急发电机三次。本条3中规定的储备能源要求简单明了，但是有些人可能不太理解4.2的意思。其实4.2是想说，如果应发有人工启动装置，但是检查时发现不好用，这个时候如果应发满足之前条款的要求，比如：自动启动装置和能源能保证其能够连续启动三次，三次失败后有保护装置，并且有供再启动三次的第二能源。这时候即使人工启动无效，依然认为应急发电机符合本条要求。但是如果人工启动能源是自动启动的先决条件（比如自动启动前提是人工首先蓄能），那么，这时候人工启动失效，就会认定为不符合公约要求。第四、对应急发电机燃油柜速闭阀的要求。“SOLAS公约”第二章2部分 构造（防火探火和灭火） 第 15条 燃油、滑油和其他易燃油类的布置中要求对建造于2002年7月1日以后的船舶，对于设在双层底以上的容积500L及以上的燃油柜，应为其在油柜上直接装设遥控速闭阀。同时应注意：对应急发电机燃油柜阀门的遥控操作控制应位于一单独的位置，与位于机器处所内的油柜的其他阀门的遥控操作控制的位置相分开。此项应理解为：假设机舱失火，导致全船断电，应急发电机起动进行供电。当船员要控制火灾，首先要关闭油柜速闭阀，但是此时应急发电机正在供电，它的燃油柜速闭阀不能关闭，所以在设计上它的燃油柜速闭阀遥控操作控制应与其他位置相分开。在实际船舶建造时，如果船舶油柜速闭阀遥控操作控制设计成通过气动控制来实现时，那么应急发电机燃油柜速闭阀空气控制管路应与机器处所其它油柜速闭阀空气控制管路单独控制，才能到隔离的目的。当应急发电机燃油柜速闭阀的操作是通过单独钢丝来控制，也可以达到隔离的目的。但是对于应急发电机的燃油柜容积在500L以下，建造于2002年7月1日以后的船舶，则不需要设计燃油速闭阀；建造于2002年7月1日之前的船舶，仍然需要有速闭阀。第五、对应急发电机报警项目设定的要求。“钢质海船入级规范” 第3篇 轮机 第 9章 第 9 节 应急柴油机的报警与安全保护9.9.1 一般要求9.9.1.1 应急柴油机主要包括：（1） 作为应急电源的发电机用柴油机；（2） 应急消防泵所用的柴油机；（3） 作为操舵所要求的独立电源用柴油机；（4） 其他用于应急目的的柴油机。9.9.1.2 本节规定适用于应急情况下能立即投入工作，并能够遥控或自动运行的柴油机。9.9.2 报警和安全保护系统9.9.2.1 安全系统和报警系统应按照“故障安全原则”设计，并满足本规范第 7 篇 2.1.3 的要求。9.9.2.2 不管柴油机输出如何，如设有表 9.9.2.5 要求以外的停车（超速保护停车除外），则航行期间当柴油机处于自动或遥控方式时，越控应能自动实施。9.9.2.3 报警系统（包括显示）应符合本规范第 7 篇第 2 章第 4 节和 3.8.2 的要求，但显示和报警的项目在驾驶室控制站也可仅设 1 个组合报警。9.9.2.4 除在应急柴油机所在处所之外能够切断燃油的供给外，应设有就地停车装置。9.9.2.5 在应急柴油机所在处所，应至少设有表 9.9.2.5 所要求的报警显示项目，且在报警系统和安全系统发生故障时，仍应保持正常显示状态。急柴油机的报警和安全保护项目表 表 9.9.2.5参 数显示≥ 220kW＜ 220kW滑油进机压力压力低低滑油进机温度—高冷却水或冷却空气出口温度温度高高冷却水压力或流量—低转速—超速时报警并停车高压燃油管泄漏—漏油时漏油时曲轴箱油雾浓度①—过高注：① 仅适用于功率≥ 2250kW 或缸径＞ 300mm 的柴油机“钢质海船入级规范” 第 7 篇 自动控制与遥控 第 3 章 AUT-0 附加标志船舶的自动化监视项目表a：a 类保护动作，如紧急停车、停炉、切断电源等；Y： 一般故障的组合报警。项目显示极限报警安全系统动作类别报警方式备注11 应急柴油机▲滑油进机压力压力低—Y过低a仅适用于驱动应急发电机的柴油机滑油进机温度—高—Y仅适用于功率≥ 220kW 的柴油机冷却水或冷却空气出口温度温度高—Y冷却水压力或流量—低—Y仅适用于功率≥ 220kW 的柴油机转速—超速时aY仅适用于功率≥ 220kW 的柴油机高压燃油管泄漏—泄漏时—Y曲轴箱油雾浓度—过高aY仅适用于功率 >2250kW 或缸径 >300mm 的柴油机起动动力源（压缩空气或蓄电池组）气压/电压失压—Y仅适用于驱动应急发电机的柴油机，且电压可由指示灯代替根据钢规要求，大家可以依据船上应急发电机的功率大小对照表格找到所对应的报警要求项目。比如应急发电机功率在220kW以下的，只需要有滑油低压报警、冷却水或冷却空气出口高温报警、高压油管泄漏报警三个项目；如果机舱是AUT-0 的，则需增加“起动动力源（压缩空气或蓄电池组）的失压报警。”对于安保停车项目则要求AUT-0的机舱，应急发电机在220kW以下的，只需滑油低压保护性停车；220kW以上的还要求有飞车保护。但是在应急发电机处于自动状态时，滑油低压保护停车是越控的，也就是不起作用，这就要求大家在做应急发电机自动启停试验时特别注意滑油压力的变化。这些报警项目在应急发电机房应能正常显示，在集控室、驾驶室可以设有一个组合报警项。第六、应急发电机发出电压的稳定性要求。“钢质海船入级规范” 第4篇 电气装置 第3章 交流发电机3.2.8.2 由调速特性符合本规范第 3 篇第 7 章或第 8 章或第 9 章要求的原动机驱的交流发电机连同其励磁系统，应能在负载自空载至额定负载范围内，且其功率因数为额定值情况下，保持其稳态电压的变化值在额定电压的 ±2.5% 以内。应急发电机可为 ±3.5% 以内。 3.2.8.3 交流发电机在负载为空载，转速为额定转速，电压接近额定值的状态下，突加和突卸60% 额定电流及功率因数不超过 0.4( 滞后 ) 的对称负载时，当电压跌落时，其瞬态电压值应不低于额定电压的 85%；当电压上升时，其瞬态电压值应不超过额定电压的 120%，而电压恢复到与最后稳定值相差 3% 以内所需的时间应不超过 1.5s。应急发电机电压恢复到与最后稳定值相差 4％以内所需的时间，可不超过 5s此篇要求的电压稳定性，主要是对应急发电机的调速器和AVR的要求，在日常检查测试时，可以通过模拟BLACK OUT，应急发电机自动启动并网供电时电源电压的变化来判断。第七、驾驶台通导设备应急供电要求。“SOLAS公约”第4章 无线电通导设备 C部分 第13条 电源1船舶在海上时，应始终可获得足够的电源供无线电装置工作，并对作为无线电装置的一个或多个备用电源组成部分的蓄电池进行充电。2每艘船舶应设有一个或多个备用电源，当船舶主电源和应急电源发生故障时，向无线电装置供电，以便进行遇险和安全通信。该一个或多个备用电源应能同时供电给第 7.1.1所要求的VHF 无线电装置，和第 9.1.1条所要求的 MF无线电装置、第10.2.1条或 11.1条所要求的 MF/HF 无线电装置，或第 10.1.1条所要求的 INMARSAT船舶地面站（视船舶为之配备的海区或多个海区而定），以及供电给本条 4、5和8所提及的任何附加负载，其供电时间至少为：.1对于船舶配有的应急电源，如其完全符合第 II-1/42 条或 43条有关要求，包括向无线电装置供电，1H；和.2对于船舶配有应急电源不完全符合第 II-1/42 条或 43条有关要求，包括向无线电装置供电，6H。1个或多个备用电源不必同时向各自独立的 HF和 MF无线电装置供电。3 1个或多个备用电源应独立于船舶推进动力及船舶电力系统。4 除VHF无线电装置以外，当本条2所提及的两个或两个以上的其他无线电装置能同一个或多个备用电源相连时，如适合，应能在本条2.1 或 2.2所规定的时间内，同时向VHF无线电装置和下述装置供电：.1能同时与 1个或多个备用电源相连的所有其他无线电装置；或.2如果其他无线电装置中仅1台能同时和 VHF无线电装置一起与1个或多个备用电源相连时，则应取其他无线电装置中耗电最大的 1台。5 1个或多个备用电源可以用来向第 6.2.4条所要求的电气照明供电。6 当一备用电源是由1个或多个可充电的蓄电池组成时，则：.1应设有对这些蓄电池自动充电的装置，该装置应能在10h内通过充电使蓄电池达到最小容量要求；和.2应在不超过 12个月的间隔期内，使用适当的方法对不在航的船舶检查蓄电池或蓄电池组的容量。7 作为备用电源的蓄电池的位置和安装应保证：.1最有效的使用；.2 合理的寿命；.3合理的安全；.4不论充电与否，蓄电池的温度应保持在出厂说明书规定的温度范围内；和.5在任何气候条件下，充足电的蓄电池应至少满足所要求的最少工作小时数。8 如果需要将船舶的导航或其他设备的信息连续输入到本章要求的无线电装置中以确保其适当的性能时，应具有能确保在船舶主电源或应急电源发生故障时继续提供此类信息的措施。对于驾驶台通导设备的供电要求整理如下需要主电源、应急电源、备用电源（蓄电池）都可以独立供电（并联）的GMDSS设备 包括1）VHF设备；2）MF/HF设备；3）INMARSAT-C船站；4）为以上通信设备提供位置信息的GPS设备；5）GMDSS的应急照明。AIS （5000总吨以下的船舶不需要）对于应急电源符合“SOLAS公约”第二章1-D部分43条规定的（也就是本文开始所讨论的应急电源供电规定），备用电源（蓄电池组）需满足给这些设备供电1h的要求。如果不符合43条规定的船舶，应急电源需要满足给这些设备供电6h的要求。如果备用电源是由1个或多个可充电的蓄电池组成时，应设有对这些蓄电池自动充电的装置，该装置应能在10h内通过充电使蓄电池达到最小容量要求；和应在不超过 12个月的间隔期内，使用适当的方法对不在航的船舶检查蓄电池或蓄电池组的容量。检查蓄电池容量的一种方法是，用正常工作电流和时间（例如 10h）对蓄电池彻底地放电和充电。在任何时候都可对充电情况进行评定，但是，当船舶在海上时，不应进行大量放电。需要主电源和应急电源都可以独立供电的电罗经 （5000总吨以下的船舶不需要应急电源供电）雷达 （5000总吨以下的船舶不需要应急电源供电）一般内置UPS电源ECDIS 电子海图 （5000总吨以下的船舶不需要应急电源供电）一般内置UPS电源测深仪 （5000总吨以下的船舶不需要应急电源供电）航行灯和NAVTEX另外磁罗经虽然不需要任何电源供电，但是磁罗经照明需要主电源和应急电源供电；如以标准磁罗经的电气复示罗经作为操舵罗经，其发送系统应由主电源和应急电源(或备用电源)供电。5000总吨以上海船在应急发电机自动启动测试中，需要模拟全船BLACK OUT ，这时驾驶台通导设备是由主电源供电的，如果同时断掉主电源，则GMDSS设备和AIS会自动转为应急蓄电池供电。此时雷达和电子海图因为有内置UPS不间断电源暂时供电，可以留有时间等待应急发电机的供电，如果应急发电机无法供电，值班驾驶员应手动关停雷达和电子海图，以防数据丢失和其它硬件因失电造成损害。另外，在测试前建议先手动关停磁罗经，特别是航行中，不然磁罗经在失电后再恢复运行需要较长时间。第八、检查应急发电机起动及供电测试。第一，对应急发电机进行机旁起动试验（包括电起动、气起动和手动起动等等），但此种方式只能测试原动机（柴油机）状况，未检查应急配电板供电情况。原动机起动后，应检查原动机的转速表、压力表、温度表等仪表是否正常。还应注意听原动机起动过程的声音是否正常，观察振动情况，是否有滴油、漏水、漏气等。第二，测试应急发电机在45s内自动起动并对应急配电板进行供电。应急配电板一般有模拟测试断电自动起动的联络开关，使用模拟试验开关，可以使船舶在航行期间无需船舶电网断电进行试验。正常状态下，主配电板通过应急配电板对应急设备进行供电，当把模拟试验开关从“O”位扳到试验位置，自动应急控制系统立即发出断电模拟信号，使主配电板与应急配电板脱开，应急设备失电，可观察到应急发电机室内的应急灯灭。然后，应急发电机应能够在45s内自动起动并对应急配电板进行供电，应急灯亮，表明应急电源系统供电良好。此时，船舶主配电板由主供电系统供电和应急配电板由应急发电机供电，处在同时供电状态，只是两路电没有交叉，要结束试验时，将模拟试验开关扳回“O”位，自动应急控制系统检测到有电，应急配电板与主配电板连接，应急发电机停止供电。但此时应急发电机不会立刻自动停车，可以手动停止或者延时几分钟自动停车。第三，测试应急发电机起动贮备能源保护装置，要测试此装置，应首先假设应急发电机存在故障，不能正常起动。例如，听许多前辈表示，在测试时可以通过切断燃油管路（关闭燃油柜速闭阀），来模拟原动机燃油系统存在故障，然后拨动模拟试验开关，来测试应急发电机在连续自动起动三次失败后，贮备能源保护装置能否自动切断起动电路并发出报警。笔者曾经试过通过关闭燃油速闭阀来达到启动三次失败的目的，但是依然可以启动成功，即使把燃油速闭阀后的管路拆开，依靠残油，应急发电机仍可以启动成功，除非等到把管路系统中的燃油消耗完毕或者在机旁高压油泵处把油放掉。后来我通过关掉启动空气瓶的供气阀（两组启动空气瓶供气的压缩空气启动方式）来测试自动启动，发现连续三次启动都没成功，之后，贮备能源保护装置则自动切断启动电路停止启动，并发出报警。但不知是否能得到检查官的认可。结语现如今应急发电机作为大多数船舶在应急情况下为船舶提供应急电源的设备，关乎船舶安全和人员安全，基本上是PSC和FSC必查的项目，船上轮机人员要高度重视，熟练掌握其操作程序，定期测试，认真研习相关资料，注意维护保养，有任何问题应想法解决或寻求公司岸基支持，绝不可以存在侥幸心理，对工作负责，也是对自己负责！作者简介：吴信超 二管轮 江苏远洋运输有限公司