楊泳東 熊曉陽 胡璐璐 彭輝 陳耿堅(jiān)

摘要：隨著海洋市場的深入開發(fā)，人類的活動(dòng)區(qū)域逐步向遠(yuǎn)洋擴(kuò)展，而直升機(jī)在其中發(fā)揮著重要作用。由于海洋環(huán)境及燃油的特性，決定了海上直升機(jī)加油系統(tǒng)與常規(guī)加油系統(tǒng)配置炯然不同。本文以某海上平臺(tái)為例，介紹一種直升機(jī)加油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要包括系統(tǒng)的功能、部件配置及注意事項(xiàng)等，可供相關(guān)設(shè)計(jì)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：燃油儲(chǔ)存罐;泵組單元;分配單元;注入單元

中圖分類號(hào)：U675.79? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： With the in-depth development of the marine market， the human activity area gradually expands to the ocean， and helicopters play an important role， but the marine environment and fuel characteristics determine the distinctive configuration of the marine helicopter refueling system different to the conventional refueling system. Taking a certain platform as an example， this paper introduces the design of a large capacity helicopter refueling system， mainly including its function， component configuration and precautions expected to provide reference for relevant engineers.

Key words： Fuel storage tank;Pump unit;Dispensing unit;Filling unit

1? 前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人類逐步從沿海走向深海，船舶和海上平臺(tái)的數(shù)量逐步增加，對船舶和海上平臺(tái)的設(shè)計(jì)、運(yùn)維提出了更高的要求。由于船舶之間、船舶與海上平臺(tái)之間的交流越來越多，因此其輔助配置也不斷涌現(xiàn)，原陸用設(shè)施也逐步擴(kuò)展應(yīng)用于海域，其中直升機(jī)的海上應(yīng)用是最明顯的案例。直升機(jī)在船舶、平臺(tái)、島礁、大陸之間起到了橋梁作用，為此派生出直升機(jī)加油站及維修處所為其提供服務(wù)。

本文簡要介紹某海上平臺(tái)大容量直升機(jī)加油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理、構(gòu)造、設(shè)備及布置要求，以及解決直升機(jī)加油系統(tǒng)某些問題的方案。

2? 直升機(jī)加油系統(tǒng)的功能

按某海上平臺(tái)規(guī)格書要求：需配備一套直升機(jī)加油系統(tǒng)用于風(fēng)電居住服務(wù)，主要工作區(qū)域?yàn)橛偷満Ｓ?，平臺(tái)配備兩個(gè)直升機(jī)甲板，旁邊設(shè)置有供停放1臺(tái) EH101型直升機(jī)和2臺(tái)EC145型直升機(jī)的專用機(jī)庫;配置相應(yīng)加油系統(tǒng)，為兩個(gè)直升機(jī)平臺(tái)上停放的直升機(jī)和機(jī)庫停放的3臺(tái)直升機(jī)加油或燃油回收工作，也可為其他船舶或海上平臺(tái)上的直升機(jī)加油。

某海上平臺(tái)配備有3個(gè)35m3燃油儲(chǔ)存罐、1套泵組單元、1套分配單元、一套注入單元以及控制面板等。整套系統(tǒng)布置在直升機(jī)甲板上，留有足夠的設(shè)備維修空間及人行通道等。該系統(tǒng)原理圖，如圖1所示：

該系統(tǒng)主要有如下四個(gè)功能：直升機(jī)加油功能;直升機(jī)回油功能;航空煤油注入功能;航空煤油輸出功能。

（1）直升機(jī)加油功能

當(dāng)直升機(jī)需要加油時(shí)，按下加油按鈕，泵組單元的泵組啟動(dòng)，燃油儲(chǔ)存罐的航空煤油經(jīng)管路和泵組單元輸送至分配單元，再通過加油軟管輸送到所需加油的直升機(jī);

（2）直升機(jī)回油功能

需維修的直升機(jī)通常需將其油箱的航空煤油抽出，分配單元的回油軟管連接其油箱，分配單元內(nèi)部的泵組將油品輸送到燃油儲(chǔ)存罐或相應(yīng)的罐體儲(chǔ)存，待其維修工作完成后再對其加油;

（3）航空煤油注入功能

當(dāng)燃油儲(chǔ)存罐需要加油時(shí)，外部輸入管連接至注入單元上的外部接口，將航空煤油輸送到燃油儲(chǔ)存罐;注入單元上設(shè)有相應(yīng)的流量計(jì)、過濾器和取樣計(jì)等裝置;

（4）航空煤油輸出功能

當(dāng)需要航空煤油對外輸出時(shí)，啟動(dòng)泵組單元，把分配單元和閥件HRV1關(guān)閉、閥件HRV2打開，通過注入單元把油品輸送到外部所需的油品接收裝置（如油駁等）。

3? 直升機(jī)加油系統(tǒng)的配置

直升機(jī)加油系統(tǒng)，主要由3個(gè)35m3的燃油儲(chǔ)存罐、1套泵組單元、1套分配單元、一套注入單元及一個(gè)主控制面板等主要部件組成。各個(gè)部件的功能如下：

（1）燃油儲(chǔ)存罐

存儲(chǔ)航空煤油。具備液位顯示、高低位報(bào)警功能、溫度檢測、高溫報(bào)警、應(yīng)急狀態(tài)下的破斷和自封閉等功能;

（2）泵組單元

把燃油儲(chǔ)存罐航空煤油加壓，以輸送到各個(gè)所需部件（分配單元和注入單元）。其配有一備一用兩個(gè)泵組，具有油品凈化功能;

（3）分配單元

把泵組單元和維修設(shè)備輸送過來的油品，分配至直升機(jī)或把設(shè)備的油品輸送到艙柜，具有加油和回油的功能;

（4）注入單元

把平臺(tái)外部的油品轉(zhuǎn)運(yùn)到自身的燃油存儲(chǔ)罐，也可以把自身燃油存儲(chǔ)罐的油品輸送到外部，具有檢測和計(jì)量油品的功能;

（5）主控制面板

監(jiān)控直升機(jī)加油/回油和航空煤油注入/輸出功能的整個(gè)過程，控制泵組的啟停，監(jiān)測其運(yùn)行情況。

3.1? 燃油儲(chǔ)存罐

3個(gè)35m3的燃油儲(chǔ)存罐，體積較大，在裝滿油品的情況下，每個(gè)儲(chǔ)存罐總重量達(dá)31t。為此，需要在前期考慮儲(chǔ)存罐的布置位置，還需要考慮成本是否選用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

（1）燃油儲(chǔ)存罐本體可由不銹鋼或低碳鋼結(jié)構(gòu)做成。如使用低碳鋼，罐體應(yīng)內(nèi)襯適當(dāng)?shù)哪腿加铜h(huán)氧樹脂;

（2）配有永久的標(biāo)記燃油儲(chǔ)存罐的容量和序列號(hào)，序列號(hào)應(yīng)標(biāo)記上一次起動(dòng)裝置檢查和初始/最后一次試驗(yàn)的日期;

（3）配備四個(gè)主吊耳，使用不銹鋼緊固件和不銹鋼配件，吊耳安裝角度建議使用1/25坡度;

（4）配有一個(gè)Φ450mm或更大的檢修孔，允許人員進(jìn)入燃油儲(chǔ)存罐的內(nèi)部，方便罐體的清潔和檢修;

（5）配有檢查口。如果人孔位置或孔蓋類型不適合檢查儲(chǔ)存罐的下端，則應(yīng)安裝一個(gè)Φ150mm的艙口蓋，以便進(jìn)行檢查;

（6）設(shè)計(jì)一個(gè)液位計(jì)，能夠方便觀察儲(chǔ)存罐內(nèi)煤油的容積;

（7）配有一個(gè)防風(fēng)雨防閃電的DN65不銹鋼壓力/真空安全閥;

（8）取樣管線中應(yīng)安裝位于儲(chǔ)油罐最低點(diǎn)的泄放閥，并配備一根延伸管，該延伸管的端部接有帶防塵罩的球閥;取樣管線應(yīng)至少為DN20，最好為DN25直徑;取樣點(diǎn)應(yīng)設(shè)計(jì)有足夠的操作通道、空間和高度;

（9）設(shè)置輸出口/注入口。輸出口/注入口連接DN80的法蘭閥門，端部設(shè)有DN65的自封連接器，并配有防塵蓋;儲(chǔ)油罐出口的排水點(diǎn)應(yīng)至少比儲(chǔ)油罐最低點(diǎn)高150mm;

（10）儲(chǔ)油罐體和框架應(yīng)涂上適當(dāng)?shù)牡灼?，然后用黃色進(jìn)行表面處理，如果罐體由不銹鋼制成則可以不涂漆;所有側(cè)面，特別是油罐注入和附件上方，貼上清晰的產(chǎn)品識(shí)別標(biāo)記;

（11）罐體內(nèi)部應(yīng)足夠光滑，以確保液體流出干凈，并允許在內(nèi)部檢查期間將儲(chǔ)油罐擦試干凈;

（12）保證人員可到罐體頂部進(jìn)行檢查，并有安全保護(hù)措施。建議設(shè)置直梯到儲(chǔ)存罐頂部，并且頂部做欄桿保護(hù);

（13）罐體設(shè)有可靠的滅火/冷卻形式，可從直升機(jī)甲板泡沫系統(tǒng)接一路。支管到儲(chǔ)存罐，管路及噴頭可預(yù)先在儲(chǔ)存罐固定穩(wěn)妥。

儲(chǔ)存罐示意圖，見圖2所示：

3.2? 泵組單元

（1）泵組可為電動(dòng)或氣動(dòng)，離心式或容積式。其壓頭和流量應(yīng)適合特定裝置，在正常流量條件下，泵組能每分鐘輸送225L，并且泵組為一備一用;

（2）進(jìn)出口位置設(shè)有閥門以便檢修整個(gè)單元;設(shè)置Y型濾器和去除殘留空氣用的放氣閥;

（3）泵組的進(jìn)出口設(shè)有溫度計(jì)和壓力表;為避免回流現(xiàn)象，出口處閥件設(shè)置單向閥;

（4）為保證油品的潔凈度，在單元的出口處設(shè)置油水分離器，油水分離器配備自動(dòng)空氣消除器，其尺寸應(yīng)適合輸送系統(tǒng)的排放速率和壓力;濾芯為吸收燃油中存在的水分，進(jìn)出口設(shè)有檢修用的閥門;

（5）在直升機(jī)甲板或緊靠直升機(jī)甲板和軟管儲(chǔ)存處，提供遠(yuǎn)程啟動(dòng)/停止單元的按鈕;

（6）在泵組單元附近設(shè)置一個(gè)本地緊急停止按鈕，并在直升機(jī)甲板上設(shè)置一個(gè)自動(dòng)切換、閃爍的琥珀色泵運(yùn)行警告燈;

（7）單元應(yīng)設(shè)置吊裝用吊耳、良好的接地和設(shè)有泄放塞。

泵組單元原理圖，見圖3所示：

3.3? 分配單元

（1）進(jìn)出口設(shè)有檢修用的閥件;

（2）為了進(jìn)一步保證油品的潔凈度，在進(jìn)口處設(shè)置過濾器并兼有檢測功能;過濾器配備自動(dòng)空氣消除器，其尺寸適合輸送系統(tǒng)的排放速率和壓力，濾芯吸收燃油中的水分;進(jìn)出口處設(shè)有檢修用的閥門和出口處設(shè)有去除殘留空氣的閥門;

（3）加油管路和回油管路之間，設(shè)有隔離用的單向閥;

（4）出口處設(shè)有流量計(jì)，流量計(jì)為容積式，方便核實(shí)燃油流量的輸出;

（5）回油管路配備直升機(jī)油箱泄油所需的泵組，泵組進(jìn)出口設(shè)有檢修用的閥件;

（6）配有加油和回油用軟管。軟管為經(jīng)批準(zhǔn)的半導(dǎo)電型，符合EN 1361 C型、2級、38mm內(nèi)徑;由于只設(shè)置一套分配器并且布置在單舷的位置，軟管長度應(yīng)滿足使用要求，建議配置兩條加油軟管（左右弦各一條），管路延伸到直升機(jī)平臺(tái)附近;

（7）提供適當(dāng)可見的連接電纜，電纜滿足規(guī)格書要求直升機(jī)機(jī)身接地;

（8）配備防風(fēng)雨保護(hù)裝置，包含軟管和加油槍，以防止軟管劣化以及灰塵和水進(jìn)入噴嘴;

（9）單元設(shè)置吊裝用吊耳、良好的接地和低洼處設(shè)有泄放。

分配單元原理圖，見圖4所示：

3.4? 注入單元

（1）進(jìn)出口設(shè)有檢修用的閥門;

（2）出口處設(shè)有流量計(jì)，用于檢測航空煤油輸入/輸出的流量;

（3）配備油水分離器，油水分離器配備自動(dòng)空氣消除器，并帶吸收水分的? ? ?濾芯，建議進(jìn)出口設(shè)有取樣短管;

（4）基于兼顧航空煤油輸入/輸出功能，兩種功能的管路需增加單向閥隔離;

（5）設(shè)置吊裝用吊耳、良好的接地和低洼處設(shè)有泄放。

注入單元原理圖，見圖4所示：

3.5? 控制面板

主要對電動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)的監(jiān)控，如：電動(dòng)泵組、閥件控制及壓力、溫度等;設(shè)有本地和遙控控制的切換功能。

4? 直升機(jī)加油系統(tǒng)的設(shè)備布置

直升機(jī)加油系統(tǒng)服務(wù)于直升機(jī)平臺(tái)停放的機(jī)組和機(jī)庫內(nèi)的機(jī)組?？傮w布置需考慮預(yù)留足夠設(shè)備布置的空間及人員操作空間。本海上平臺(tái)直升機(jī)加油設(shè)備的布置要點(diǎn)如下：

（1）考慮到燃油儲(chǔ)油罐的體積為35m3，在注滿油的情況下每個(gè)儲(chǔ)油罐重達(dá)31t，三個(gè)共約93噸。需考慮本平臺(tái)的重量重心和穩(wěn)性問題，在船舯的位置布置一個(gè)儲(chǔ)油罐，其余兩個(gè)左右對稱布置;

（2）儲(chǔ)油罐的四周需考慮人員通道及閥件操作的空間，設(shè)備前后預(yù)留800mm的人員通道空間，罐體之間也要預(yù)留800mm左右的維修操作空間;

（3）根據(jù)總布置圖，軟管吊布置在直升機(jī)甲板的右舷，考慮到接駁船軟管使用的需要，注入單元應(yīng)布置的軟管吊運(yùn)行范圍內(nèi)，以便航空煤油能通過注入單元輸送到儲(chǔ)油罐;

（4）由于空間的限制，右舷已經(jīng)沒有空間布置設(shè)備，故分配單元和泵組單元并列布置在平臺(tái)的左舷;考慮到分配單元連接加油軟管到直升機(jī)，分配單元需布置管路到相應(yīng)的位置方便軟管操作，泵組單元?jiǎng)t布置在靠左弦的位置;

（5）由于直升機(jī)甲板還配備了直升機(jī)甲板泡沫單元和直升機(jī)甲板機(jī)庫泡沫單元，為方便設(shè)備的吊裝、設(shè)備的集中布置和控制，泡沫單元都集中布置在軟管吊的右舷附近。

加油系統(tǒng)布置圖，見圖6所示：

5 其他設(shè)計(jì)要求

（1）航空煤油屬于可燃的液態(tài)物質(zhì)，罐體應(yīng)劃分為0區(qū)（爆炸性氣體環(huán)境連續(xù)出現(xiàn)或長時(shí)間存在的場所），泵組單元、分配單元、注入單元及控制面板劃分為1區(qū)（在正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)爆炸性粉塵環(huán)境的場所），電氣設(shè)備應(yīng)采用防爆型;

（2）直升機(jī)加油系統(tǒng)建議由專業(yè)廠家進(jìn)行協(xié)助設(shè)計(jì)，并送船級社審查;燃油儲(chǔ)存罐、三個(gè)單元及控制面板宜成套供貨，船廠負(fù)責(zé)連接的管路，為保證管路的潔凈度要求，建議管路采用不銹鋼316;

（3）成套系統(tǒng)應(yīng)提供船級社船用產(chǎn)品證書（含軟管）。

6? 結(jié)論

本文簡要介紹了某海上平臺(tái)的直升機(jī)加油系統(tǒng)配置及設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)具有航空燃油輸出和回收功能，設(shè)計(jì)滿足規(guī)范要求，船東滿意。當(dāng)然，根據(jù)各類船舶的不同使用需求，可選擇性的增、減系統(tǒng)功能和配置。

參考文獻(xiàn)

[1] 船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊（第3版）輪機(jī)分冊{M}.北京：國防工業(yè)出版社.2013.

[2] CAP437? Offshore Helicopter Landing Areas-Guidance on Standards? Chapter 7.Safety Regulation? Group .2008.