浅析阀门遥控系统在海工船舶上的应用
2016-1-6 来源：广新海事重工股份有限公司 作者：刘宝晶
摘 要：随着船舶自动化技术的迅速发展，阀门遥控系统在海洋工程船舶上得到了广泛的应用，这不仅大大减轻了船员的工作强度，而且显著提高了航运的效益和安全。
关键词：阀门遥控；海工船舶
1 引言
进入21世纪，随着科技的发展和进步，船舶自动化技术发展迅速，阀门遥控系统在海洋工程船舶上得到了广泛的应用，在一些舱底水系统、压载水系统以及货物系统等需要对管路阀门进行远程控制的管道系统，使用遥控阀门系统的比例越来越高。通过阀门遥控系统对管路上阀门状态、阀门开度显示和报警等方面的监测和控制，使船员能轻易的保证舱底水等系统各项功能的正常运行。这不仅大大减轻了船员的工作强度，而且显著提高了航运的效益和安全。
下面以90 m DSV船（后文简称90 m船）作为示例，来简单分析阀门遥控系统在海洋工程船舶上的应用。
2 阀门遥控系统类型的选择
2. 1 驱动形式
船舶阀门遥控系统按阀门驱动装置分类主要有：电力驱动、气动驱动、液压驱动以及电液驱动等。
各种驱动器的性能比较，如表1所列。
鉴于表1的特性，90 m 船阀门遥控系统选取液压驱动。因本船遥控阀门使用于舱底、压载、货油、货淡和抗横倾系统，这些系统的管路的管径较大，且分布在全船各处，尤其是抗横倾系统，管路通径为250 mm。
另外，考虑到系统的统一性，不可能采用不同动力的驱动形式，所以液压驱动是最为合适的选择。而选择液压驱动可能遇到的问题，将在该系统的设计中加以考虑和解决。
2. 2 安装场所
按照阀的安装场所，可分为干式安装和湿式安装。
由于90 m 船没有需要浸没安装的场所，所以选择成本较低的干式安装的遥控阀门。
2. 3 连接形式
蝶阀的法兰连接形式一般分为法兰式和对夹式。90 m 船的阀门遥控系统包含有压载水系统，而ABS船级社要求压载水系统中直接连通压载舱或海水总管的阀门只能采用法兰连接形式，不能采用对夹式，因而90m船所有直接连通压载舱或海水总管的遥控阀门均选用法兰式遥控蝶阀。
2. 4 单作用和双作用
蝶阀的驱动器一般分为单作用和双作用；单作用驱动器是指一边是气缸或油缸驱动阀开，另一边为弹簧关闭阀；双作用驱动器是指两边都是气缸或油缸驱动阀的开关。
ABS船级社要求，压载水系统的遥控阀在失去动力源时，该阀必须能够自动关闭，否则该阀门应锁定在失去动力源时的最后位置，而且该阀门应易于到达和可以本地手动关闭。所以如果遥控阀门位于花钢板下或其他不易达到的位置，就只能选择单作用的驱动器。根据90 m 船压载管系布置，阀门采用单作用的驱动器。
2. 5 screw down型式
由于ABS船级社要求，直接连通艏尖舱的阀门必须是screw down型式且直接安装在舱壁上，蝶阀不满足要求，而闸阀在安装方面会比较困难，因此90 m 船最终选择液压截止阀作为直接连通首尖舱的阀门，既满足规范要求又易于安装。
3 液压式阀门遥控系统的组成
液压式阀门遥控系统的主要配置为：控制系统；液压动力站；电磁阀箱；液压驱动器和阀门；应急操作单元等。图1为液压式阀门遥控系统的示意图。
3. 1 控制单元
控制单元包括远程控制板和现场控制板。
远程控制板装在控制室或机舱集控室的控制单元上，并配有模拟管系图显示阀门和阀位的状态，在系统运行中能直观地了解系统运行情况并方便控制。对于选择远程操作分散控制的阀门，可以由现场控制板控制。
90 m 船的控制系统为集中型，并且将液位遥测系统和阀门遥控系统集成到驾驶室的计算机单元中。
3. 2 液压动力站
液压动力站一般配备2台液压泵，每台液压泵根据液压工作压力设定自动起停和互为备用，泵的运行模式为间歇式工作，启动压差一般为1. 5 M Pa。
3. 3 电磁阀箱
电磁阀箱根据布置场所可分为普通型和本安型，选用普通型即可。
电磁阀箱数量可为一个或几个，90 m 船由于遥控阀门较多，有3个电磁阀箱。
液压式阀门遥控的工作原理也是通过公共液压动力站液压泵工作，油泵输出10~15 M Pa，液压油工作压力到达电磁阀箱中各个电磁阀，通过由控制单元发出的控制信号或由计算机单元发出的指令信号，来控制电磁阀的换向和液压油控制管到液压驱动器控制阀门开关。
3. 4 液压驱动器和阀门
液压驱动器是安装在阀体上且由电磁阀控制的执行器件，分为单作用和双作用两种，根据阀的功能选择。船舶上使用的大部分阀门为蝶阀，也有截止阀、球阀和闸阀等，如90 m 船就选用液压截止阀作为直接连通首尖舱的阀门。
3. 5 应急操作单元
应急操作单元是通过便携式手动泵或固定式手动泵操作驱动器。
应急操作单元分为甲板安装和驱动器上直接安装两种方式：甲板安装方式用于浸没式或操作人员难以到达的驱动器，以便于手动泵连接进行应急操作；直接安装方式用于非浸没式且操作人员可以直接到达的驱动器，用手动泵连接直接对驱动器进行应急操作。90 m船选用便携式手动泵作为应急操作单元。
由于是液压驱动器，液压油的工作压力高，一般从电磁阀箱到每个遥控阀的液压驱动器的液压控制管采用不锈钢多芯管。多芯管的优点在于控制管很少有卡套接头，保证控制管不会泄漏，提高了遥控阀的工作可靠性。90 m 船采用多芯管与液压阀门遥控系统配套使用，减少接头和泄露以达到阀门遥控系统的安全和可靠。
4 船级社规范要求
90 m 船入级ABS船级社，需要注意ABS规范对遥控阀门系统相关的一些要求。
如舱底水系统，ABS船级社要求舱底水遥控阀门能在舱壁甲板上操作，所以90 m 船将控制箱和液压动力站安装在甲板面上。而对于抗横倾系统，从其功能来说，它应归属于压载水系统，所以需要满足上文2. 3和2. 4的要求。此外，各系统的控制单元处都应具有现场阀位的开关指示。
当然，不同船级社对以上要求不完全相同。例如BV 船级社就要求当遥控阀失去控制电源和液压压力时，该阀必须锁定在最后命令的位置上或自动关闭，所以要优先选择双作用驱动器。而所有船级社基本都要求遥控阀必须提供本地的应急操作。
以上的这些规范要求，都需要在阀门遥控系统设计时进行考虑和满足。
5 结论
阀门遥控系统能极大的提高海工船舶的自动化程度，以便实现阀门快速、高效、可靠和便捷的远程遥控。随着科学技术水平的不断发展，海工船舶趋于大型化和智能化，必然会有更多的海工船舶采用阀门遥控系统。
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