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刘涛
（中海油信息科技有限公司天津分公司，天津 300452）
在油轮航运史上发生过多起严重的海难事故，对公众的生命健康安全与财产安全造成了极大的损失，也对海洋环境造成了一定的污染。这些事故多源为油轮火灾或爆炸[1]。而引发油轮发生火灾或爆炸的主要因素有氧气、火种与可燃物[2]。其中，可燃物即油轮的主要运输产品——原油或成品油。而火种在照明等常用设施中普遍存在，因此想从火种与可燃物方面下手，避免火灾或爆炸几乎是不可能的，控制氧气则成为规避油轮火灾安全的关键。因此，惰性气体系统在我国油轮上的使用越来越普遍。《国际消防安全系统规则》中规定，油轮货舱中的大气含氧量应保持在8%以内，以此保证货舱安全[3]。因此，分析及排除惰性气体系统的含氧量故障，有极大的现实意义。
在我国常见的油轮惰性气体系统中，起到含氧量控制的装置目前主要有两种。第一种主要为烟气式装置，将油轮锅炉在工作中产生的废气收集起来，经过过滤与冷却后，将之传送至风机，经风机加压处理后，在甲板处进行水封，最后再将处理过的废气送入货舱[4]。第二种主要为独立的燃气发生装置，需要利用专门的燃烧器燃烧柴油，对所产生的燃气进行“冷却—脱硫—除尘—除湿”处理后，得到高质量的惰性气体。
油轮惰性气体系统的运行机制一般为：第一，选择系统全自动废气模式，并选择合适的锅炉及风机；
第二，按下废气处理开始按钮，惰性气体系统会自动启动海水泵及封水泵，并将提前选定的锅炉出口阀打开；
第三，海水通过海水泵和封水泵进入洗涤塔和甲板，约10s 后水位达到提前设定的正常值；
第四，系统启动风机，并保证风机运行中其出口阀是完全关闭的；
第五，风机正常运行后，根据甲板主管线压力的变化，系统自动控制其出口阀的开度；
第六，若甲板主管线压力上升，系统为废气加压的需求降低，则风机工作负荷降低，进而使得马达最终输出的电流下降，输出气压信号下降，使风机的出口阀开度减小，甲板主管线压力下降，反之同理，即甲板主管线压力下降，出口阀开合增大；
第七，甲板主管线压力的平衡除却需要通过风机控制，还需要调控大气部分——在甲板总管增加设置压力变送器，压力变送器接收到的压力达到提前设定的压力值时，系统调整通大气阀的开度，保证甲板总管压力平衡；
第八，当甲板总管压力超出提前设定的压力值时，通大气阀开度增加，总管压力下降，反之同理，即当总管压力低于设定压力值时，通大气阀开度减小，总管压力上升。
除此之外，为保证货舱内的含氧量在限定范围内，惰性气体系统通常会配有氧气分析仪，该设备在运行中若检测到货舱内的氧气含量超过8%，系统将自动报警，并通知充气。
2.1 系统整体无法启动
2.1.1 故障发生原因
若系统整体无法启动，故障原因一般有以下几种：其一，系统电力来源出现问题；
其二，系统电力分路的保险出现故障；
其三，系统设备出现重大问题[5]。
2.1.2 故障排除方法
根据系统整体无法启动的故障原因，工作人员在进行故障排除时，应先检查系统与主电源的连接是否出现了问题，包括对连接线路及系统主电源本身的检查。若无问题，工作人员则要进行下一步的排查，即检查系统各个电力分路的保险是否出现了问题，若是分路保险断裂，应对分路整体进行检查修整；
若分路保险无故障，则应检查系统的主控面板。若主控面板出现报警提示，则说明系统设备存在重大问题，需要进行更加详细的检查与维修，待报警指示消失后方可重启系统[6]。
2.2 风机部分无法启动
2.2.1 故障发生原因
若风机部分无法启动，故障原因一般有以下几种：其一，风机无电源提供电力；
其二，风机控制系统中的开关被调整为手动控制模式；
其三，风机CPU故障。
2.2.2 故障排除方法
风机部分无法启动时，工作人员应先检查其电力来源是否存在问题，若电源与电力线路连接无问题，接下来要检查风机控制系统，查看惰性气体系统能否自动控制风机，若此处无故障，则应检查风机设备，查看其CPU 运行是否正常，若是CPU 出现问题，就需要及时更换新风机。
2.3 风机出口阀无法开启或无法调节开度
2.3.1 故障发生原因
若出口阀出现问题，故障原因一般包括：其一，加压处理环节的气压不足，风机持续加压；
其二，惰性气体系统电流模块出现问题；
其三，惰性气体系统转换器出现问题；
其四，系统电流互感器无法输出电流；
其五，出口阀本身出现故障。
2.3.2 故障排除方法
根据以上故障发生原因，工作人员可按以下流程开展故障排除工作：检查风机中的工作气压是否达到标准点，若未达到则继续加压，若已达到则进行下一步故障排除；
检查惰性气体系统的电流模块及转换器，查看其是否按照制定设置工作；
检查风机的电流互感器，查看其是否有电流输出；
若以上装置皆未出现问题，工作人员则要检查风机的开口阀本身是否出现故障，如装置是否存在漏气现象或装置的控制凸轮是否出现松动等。
2.4 风机出口阀调节时出现震荡
2.4.1 故障发生原因
若风机的出口阀可以正常调节，但调节时出现出口阀不断颤动的情况，可能是以下原因导致：其一，电流模块出现故障；
其二，转换器出现故障；
其三，出口阀挡板机构出现故障；
其四，出口阀控制凸轮出现问题；
其五，气源出现问题；
其六，电流互感器出现问题。
2.4.2 故障排除方法
根据上述故障发生原因，在确定出口阀调节不存在问题后，工作人员可按以下流程开展故障排除工作：
第一，使用专业器具检测电流模块，查看是否有电流信号流通，若电流信号无法流通，说明电流模块已损坏，需要及时更换新的电流模块；
若电流信号流通无障碍，则要进行下一步故障排查[7]。
第二，检查转换器输入端是否有电流存在，若有，则要对转换器进行检修，检查其密封圈是否老化、挡板机构是否阻塞、测量线圈阻值是否存在异常等，及时更换存在故障的转换器。
第三，如果电流模块和转换器均无故障，应查看出口阀本身的挡板机构是否有漏气或堵塞情况，其内部密封圈是否正常，返回弹簧是否能够正常工作，同时检查出口阀的控制凸轮是否存在接触不良的情况，若存在问题，工作人员需及时对相应配件进行修理或更换。
第四，应对惰性气体系统的气源进行检查，查看其是否压力稳定，若不稳定则需要进行专业处理，待其稳定后方可重新投入使用。
第五，检查电流互感器，确保电流输出部分不存在接触不良问题。
2.5 出口阀使用过程中突然关闭，通大气阀自行打开
2.5.1 故障发生原因
出口阀使用过程中突然关闭，通大气阀自行打开现象最为常见，故障原因一般包括：其一，惰性气体系统整体设备出现重大问题；
其二，货舱内氧气含量此时已接近或超过8%；
其三，甲板总管压力过高（容易超出提前设置的压力值）。
2.5.2 故障排除方法
根据上述故障发生原因，工作人员在排除故障时，可按以下过程进行：先检查惰性气体系统的主控制面板，若出现报警提示，则根据报警提示的具体位置，对系统相关设备进行维修。若未出现报警提示，则要对货舱内的含氧量进行检测，若含氧量达到8%，需要及时调整惰性气体系统；
若含氧量远远小于8%，则要到甲板总管现场，检查其压力数值与设定值是否相符，以此避免压力变换器出现故障。
2.6 氧气分析仪出现数值跳动不定
2.6.1 故障发生原因
若氧气分析仪出现数值跳动不定的情况，故障发生原因一般包括：其一，氧气分析仪的电池失效；
其二，氧气分析仪无法调整至满刻度；
其三，氧气分析仪的检测流量低于正常值。
2.6.2 故障排除方法
针对氧气分析仪数值跳动不定的情况，工作人员可按如下流程排查故障：先检查氧气分析仪的电源输入处是否存在电流，若存在说明电池已失效，需要进行更换。若氧化电池无问题，则需检查氧气分析仪是否存在空气难以压缩、漏气、满刻度位置设置失误等问题，并根据氧气分析仪说明书进行调整。若调整后氧气分析仪依然无法正常工作，则需检查氧气分析仪的测量流量，若发现流量过低，则要检查氧气分析仪的转换阀是否存在不正常开合，其滤器是否因长期使用而无法正常工作，氧气分析仪整体是否具有密封性，检查后根据具体问题进行维修或更换[8]。
以某首制油轮惰性气体系统故障及排除为例进行分析。该油轮的主要运输产品为成品油，在成品油登船前，船员对货舱进行了惰化处理，惰性气体系统运行约1h 后，系统出现故障，需要开展故障排除工作。
3.1 故障情况
系统故障发生时主要出现以下几个现象：其一，氧气分析仪报警，并提示货舱含氧量超过8%；
其二，风机停止运转，出口阀关闭，透气阀打开；
其三，系统经重启后再次出现故障，氧气分析仪持续报警；
其四，系统停止工作后，经紧急检查发现不存在锅炉及系统漏气问题。
3.2 故障发生原因排查
系统发生故障后，工作人员按以下流程进行了故障排查：
第一，检测锅炉排烟管处气体含氧量；
第二，检测洗涤塔水封气体含氧量；
第三，检测水封后甲板总管气体含氧量。检测后发现，这三个取样点的气体含氧量均未超标，工作人员判定油轮的惰性气体系统并不存在故障，而氧气分析仪报警，提示货舱含氧量超标，可能是货舱含氧量监控系统出现了问题。
初步判断故障原因后，工作人员进行了下一步的故障排查：
第一，使用便携式氧气分析仪检测惰性气体系统工作流程中各个管道内的气体含氧量；
第二，使用油轮固定氧气分析仪检测同样地点的气体含氧量。检测后发现，便携式氧气分析仪检测出的气体含氧量均在安全范围内，多次对比固定氧气分析仪检测数值后发现，其检测数据不稳定。
在确定了问题出现在油轮固定氧气分析仪上后，工作人员对油轮固定氧气分析仪进行了进一步的检查，包括电源是否稳定，提前设置的相关数据是否正确，线路板是否发生故障，氧气分析仪压缩空气及惰性气体的压力是否正常，氧气分析仪的密封性是否存在问题，氧气分析仪的流量是否过低，氧气分析仪的粗滤器是否能够正常工作。经检测发现，油轮固定氧气分析仪存在漏气现象。
3.3 故障排除
确定了系统发生故障的根本原因在于油轮使用的固定氧气分析仪存在漏气现象后，工作人员及时联系了氧气分析仪的供应商，并要求更换设备，经交涉后，将油轮固定氧气分析仪更换为最新型号。该设备由两台独立的氧气分析仪构成，同时存在两个传感器，进行故障排查时设置的三个气体检测取样点的检测电流信号可以分别传输给两个传感器，再由传感器分别传送至两个氧气分析仪。新型氧气分析仪的优势在于，对惰性气体系统中气体含氧量的检测、分析工作，由两台仪器同时进行，若两台仪器的检测数值存在差异，工作人员可以第一时间发现氧气分析仪出现故障，并且能简化惰性系统故障排查流程，能够大大节约故障分析及排查所消耗的时间及各种资源，不仅能节约油轮的运营成本，而且能提高油轮运营的安全性[9-10]。
要想有效避免海难事故，不仅要不断总结经验教训，合理调整相应的公约条款，还应对事故起因进行深入思考，并采取有效措施，加以规避，从源头上消除安全隐患。为此，对油轮惰性气体系统的常见故障，以及相应的故障排除方法进行了研究，以期为广大油轮工作人员解决突发故障提供参考。
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