以案说法 关于固定式二氧化碳灭火系统案例探讨

  据统计,世界上平均每天有5起海上船舶事故,其中船舶火灾约占船舶事故总数的11%,而在船舶火灾事故中,机舱区域火灾占到了火灾总数的75%以上,由此可见对船舶机舱区域的保护是预防船舶火灾的重中之重。针对机舱区域的保护措施除了水灭火系统和移动式灭火器材外,固定式二氧化碳灭火系统因其灭火剂对人体低毒性、灭火效率高、对设备低损害性和成本经济性而得到了广泛的应用。除了机舱区域,许多船舶的货舱区域和货泵舱等小面积易失火舱室也多采用固定式二氧化碳灭火系统进行保护。虽然船用二氧化碳灭火系统得到了广泛的使用,但在实际应用中设备维护问题和人员操作问题也层出不穷,并引发了如“金海翔”轮“5.25”二氧化碳泄漏等重大责任事故。

  本文旨在探讨该系统工作原理和典型缺陷,对典型缺陷进行分析和法规解读,以引起船方和安检人员的重视,确保设备可靠运行和防止人身伤害事故。

  检查情况:船舶安全检查员对K轮实施FSC检查中,发现该轮的固定式二氧化碳灭火系统控制装置开阀控制气瓶压力不足5兆帕,低于额定工作值,查询该设备说明书,说明书内标称的充装压力为5.9兆帕,有效工作压力在5.6-6.6兆帕之间,询问主管船员称上次定期检验以来不曾开启过气瓶阀门,通过泡沫查漏试验,发现瓶头阀与瓶体的连接螺口有极其轻微的泄漏,经过长时间后,瓶内压力下降明显,压力不足将导致开阀动作不能完成,灭火剂不能释放到保护区域,从而使整个系统失效。因此开具缺陷:固定式二氧化碳灭火系统开阀控制气瓶泄漏,依据海11/4篇/2-2章/1.4.2(8),因二氧化碳灭火系统为关键性设备要求船舶立即纠正。(参见图1,图2)

  缺陷纠正情况:船方安排专业人员对气瓶进行了更换,经过船检机构验证,确认气瓶无泄漏现象后予以关闭。

  检查情况:船舶安全检查员对Y轮实施FSC检查,检查人员发现该轮的固定式二氧化碳灭火系统的机舱主阀保险处于开启状态,阀芯钢柱已升起,阀门处于开启状态,检查集合管上压力表读数为零,检查吹洗管路阀门正常关闭,再检查二氧化碳钢瓶,发现最里侧有一瓶阀门已开启,再查看释放报警箱,发现解除复位按钮处于按下状态。向主管船员询问,称在日常检查中发现一钢瓶不明原因意外开启,于是疏散机舱人员并打开机舱选择阀释放主管路压力,事后忘记归位,已向公司报告。现场检查人员查询该系统定期检验资料后据实开具缺陷:1、二氧化碳灭火系统机舱控制阀未保持关闭,依据:海04/4篇/2-2章/1.4.1(2);2、二氧化碳灭火系统钢瓶泄漏需补充灭火剂,依据:海04/4篇/2-2章/1.4.2(2);3、二氧化碳灭火系统释放预警报人为关闭,依据:海04/4篇/2-2章/1.4.1(6)。以上第1和3项缺陷要求立即纠正,第2项要求开航前纠正并经船检机构验证。(参见图3、图4、图5)

  缺陷纠正情况:该轮现场将机舱选择阀归位,关闭阀门保险装置,解除释放报警箱复位按钮,联系专业厂家对泄漏钢瓶重新填充,联系船检机构验证后缺陷纠正完毕。

  检查情况:船舶安全检查员对停泊装货的H轮进行PSC检查时,发现该轮的4组固定式二氧化碳灭火系统钢瓶的瓶头阀安全销均未拔除,该轮的4组钢瓶用于保护货舱和机舱,释放方式为手动钢丝拉环,其中一组钢瓶紧靠里侧舱壁,安全销在无辅助器材的帮助下难以拔除,个别安全销的拉环方向向里,现场检查人员认为当机舱失火时,该二氧化碳灭火系统不能立即解除瓶头阀安全销,系统未保持随时可用状态,因此开具缺陷:二氧化碳灭火系统钢瓶瓶头阀安全销未拔除。依据SOLAS1974及其修正案第II-2章第14条2.1.2款的规定,要求其立即纠正。(参见图6、图7)

  以上案例是船用固定式二氧化碳灭火系统存在的典型案例,除此之外常出现的缺陷还有系统预报警单元不能自动发出警报、无检测钢瓶灭火剂存量设施、货舱二氧化碳管路腐蚀严重和喷口堵塞、船员对设备操作不熟悉和疏于管理等问题出现在实际检查当中,需要安检人员在工作中认真去查找设备存在的安全隐患和被保护区域的封闭措施隐患,验证船员是否熟悉设备操作程序和维护保养程序,从设备保养到人员操作保障该系统在关键时刻能够真正发挥作用和防止人身伤害事故。

  机舱及其他A类机器处所内存在可燃性油类及蒸发油气,主辅机运行和锅炉加温等带来了热源,机械式通风使得机舱氧气充足,这些条件加在一起使机舱较其他区域更容易发生火灾;货泵舱是油船和化学品船特有的舱室,专用于操控从货舱驳入驳出货油或其他液货的货泵,其穿过舱壁的轴封如果不严密会导致货油泄漏至舱室内,造成火灾隐患;滚装处所因其装载装有燃料的汽车产生火灾隐患。这些区域的火灾蔓延迅速,一旦失去控制,移动消防器材和水灭火设施则不能有效应对,而这些区域往往设置有各类电器电路,泡沫灭火剂虽然能够有效应用于油类火,但其导电性和高残留性不适合采用,蒸汽和其他气体灭火系统又过于复杂和低效,因此固定式二氧化碳灭火系统成为了保护这些区域的最佳选择,为船员快速扑灭可封闭机器处所火灾和控制货舱处所火灾蔓延提供了切实可行的有效灭火手段。该系统的重要性不仅体现在其灭火功能上,也体现在非正常操作给人员带来的安全风险上,确保该系统的正常工作状态和船员对该系统的正确操作不仅关系到能不能发挥系统的灭火效用,而且关系到在这些区域工作的船员的生命安全。在实际的安检工作中,发现该系统存在的设备缺陷和人员操作问题也比较多,需要船舶管理人和海事主管机关及船检部门引起重视,避免伤亡事故的发生。

  案例一中K轮为13年散货船,《船舶与海上设施法定检验规则2011》4篇2-2章1.4.2(8)中要求二氧化碳系统的控制装置应符合如下规定:应设置两套独立的控制装置,以将二氧化碳释放至被保护处所,并确保报警装置的启动。一套控制装置应用于开启安装在将气体输送至被保护处所的管路上的阀门,另一套控制装置应用于将气体从所储存的睿器中排出。应采取切实可行的措施以确保其按照此顺序操作。该轮的气体释放和阀门控制是采用高压氮气驱动型式,用于开启阀门的驱动气瓶的驱动压力应保持在额定的工作压力内,过低将导致开阀动作不能完成或者开启不到位,过高将可能导致输气铜管破裂功能丧失。

  案例二中Y轮为2006年六千吨散货船,《船舶与海上设施法定检验规则2004》4篇2-2章1.4.1(2)中规定:输送灭火剂至被保护处所的管子应设有控制阀,并应清楚地标明这些管子通往的处所。控制阀的开启与灭火剂的施放控制应分开。应有适当的措施以防止灭火剂因疏忽而注入任何处所。通往机舱的主控制阀门在常规状态下应为关闭状态并设置保险装置,确保灭火剂储存气瓶在误开启的情况下不会立即被释放到机舱。1.4.2中规定了用于灭火的二氧化碳最低储存数量,机舱为A类机器处所,存量应为被保护的最大机器处所包括机舱棚在内的全部容积的 35%,小于2000总吨货船可减少至30%。二氧化碳自由气体量为0.56立方米每公斤,45公斤规格钢瓶单瓶损失量为25.2立方米,由于泄漏或误释放造成的二氧化碳存量的损失应按照船检部门的证书要求及时补充。1.4.1(6)中规定:对于任何经常有人员在内工作或出入的处所,应设有施放灭火剂的自动声响报警装置。它应在灭火剂施放前一段适当的时间发出报警。二氧化碳释放报警箱上通常设置有一个警报复位按钮,该按钮若按下,所有声响报警将静音,在正常情况下,该按钮为抬起状态,保证释放前在被保护处所发出声光报警。实际检查情况来看,该轮整个固定式二氧化碳灭火系统的管理情况较差,船员在设备的日常维护上存在问题,安全意识不高。

  案例三中H轮是2005年1.2万吨国际航线国际海上人命安全公约及其修正案》第II-2章第14条2.1.2款的规定要求:灭火系统和设备应保持良好的工作状态并随时即可使用。为了满足法规要求,除了对整套系统的管路直径、阀门通量和喷口分布情况都观测外,还要审查操作步骤中影响释放速度的因素。一般情况下,二氧化碳气瓶瓶头阀设计有释放杆保险销,仅用于防止钢瓶在运输、安装、充装、检修和检查中的误释放,在其安装到位后应全部予以拔除,保证系统做到随时可用。(参看图8,图9)

  船用固定式二氧化碳灭火系统作为船舶关键性设备,从设备生产、检验发证、操作规定、维护保养和安全监管等各个环节都应得到相关部门的重视,设备生产商、船检机构、航运公司、船舶船员和海事主管机关都要各司其职,共同肩负起安全职责,确保设备可靠运行和防止人员伤亡事故。

  船用二氧化碳灭火装置的生产商要严格遵从国家船舶行业标准(CB/T 3294-1998),该标准规定了船用二氧化碳灭火装置的组成、部件分类、技术要求、试验方法、检验规则、标识、包装、运输和贮存方式。装置出厂前应对瓶头阀安全膜片抽样爆破试验,对钢瓶、阀件、管路进行气密试验,由制造厂质检部门联合船检部门检验,出具试验报告和合格证书。设备安装到位后,还应进行释放机构动作试验,报警设备试验及管路吹通,在确认设备的安装和调试都正常后由船检部门出具检验证书。针对目前发现的固定式二氧化碳灭火系统存在的问题,建议船检部门在装置投入使用前的各个环节严格把关,投入使用后定期对设备进行检测试验,确保装置可靠工作状态。

  航运公司或实施安全管理体系的船公司要将固定式二氧化碳灭火系统标记为非连续使用关键性设备,制定设备的周期性维护保养须知,制定设备操作程序并监督船舶实施。船舶应妥善保存设备的资料和证书,指定专人对设备进行维护和操作,按照公司的要求进行维护保养和申请定期检验,对设备存在的问题及时上报和维修,严禁无关人员接触设备和私自改装,对操作船员进行释放程序培训,确保设备随时可用和避免出现人为操作事故。从检查情况来看,船员对设备结构和正确操作缺乏深入了解,建议公司和船舶加强船员相关培训和演练,如在演习程序中一定设有人员清点程序和保护区域风油切断和开口关闭程序。改进设备的重点部件标识和重要程序展示,如保持报警单元复位按钮抬起状态,保持选择阀阀门常闭状态,保持吹洗阀门常闭状态,释放阀门开启顺序的警告标志和在应急灯照明范围内张贴释放程序等。

  海事管理部门对船舶实施现场检查时注意准确把握规范要求,严格实施设备安全检查和人员适任检查,及时纠正存在的缺陷,涉及船检问题的缺陷应通知船检部门并跟踪缺陷的整改情况。

  1992年,《海船法定检验技术规则》第十一篇一章1.7.2就提出了对船用固定式二氧化碳灭火系统的法规要求,适用于所有中国籍海船,分为两个部分:一是针对固定式气体灭火系统的一般要求;一是针对固定式二氧化碳灭火系统的特定要求。一般要求中主要提出:输送灭火剂至被保护处所的管子应设有控制阀,并应清楚地标明这些管子通往的处所。控制阀的开启与灭火剂的施放控制应分开。应有适当的措施以防止灭火剂因疏忽而注入任何处所。应设有设施,用以关闭可能使空气进入或气体从被保护处所泄出的所有开口。对于任何经常有人员在内工作或出入的处所,应设有施放灭火剂的自动声响报警装置。它应在灭火剂施放前一段适当的时间发出报警。不允许采用自动释放灭火剂的装置。应备有设施,以便船员能安全地检查容器内的灭火剂数量。当灭火剂储存在被保护处所外面时,该储存室应位于安全和随时可到达的地方,并应有经同意的有效通风。第二部分主要涉及对机舱、货泵舱、围蔽装货处所和滚装船货物处所等被保护处所的容积计算和二氧化碳配备量,要求机器处所的固定管系应能使85%的气体在2min 内注入该处所,对二氧化碳容器及瓶头阀的材质、组件、外观、超压释放构件及装配方式提出要求,对总管路和支管提出了材质、灭火器检查表内外管径和壁厚规格要求,通往装货处所的二氧化碳管的管径不得小于 20mm。通往喷嘴的支管管径不得小于15mm,总管路要安装止回阀、压力表和吹洗接头,另外提出了二氧化碳灭火系统实验标准。

  1999年《非国际航行海船法定检验技术规则》对92版进行了少量修订:重新对条款进行了编号;1.4.2项增加了关于控制装置的规定,即应配置 2 套独立的控制装置,以将二氧化碳释放至被保护处所,并确保报警装置的动作。其中,一套控制装置应用于将气体从所储存的容器中排出,另一套控制装置应用于开启安装在将气体输送至被保护处所的管路上的阀;另外修订了“管内可流通的最大二氧化碳量”表格中存在的问题。

  2004年《国内航行海船法定检验技术规则》对99版也是进行了少量修订:一是对二氧化碳钢瓶的外观字样应漆以有醒目区别的不同颜色代替了强制性规定;二是规定了对安全膜片破裂后自头阀释放的灭火剂引至室外开敞甲板的管路免除条件:CO2 钢瓶储存室具有良好的通风能力并能保证储存室温度不超过45℃(如设有温度报警装置)。

  《国内航行海船法定检验技术规则》08修正案仅进行了一处修订:1.4.1(14)增加了当灭火剂储存在被保护处所外面时,则应储存在首部防撞舱壁之后的舱室内,且该舱室不作它用。这种储存室的任何入口应最好能从开敞甲板进入,并应独立于被保护处所。如果不能从开敞甲板进人则位于甲板以下储存处所的位置不得低于开敞甲板下一层,并应能由梯道或梯子从开敞甲板直接进出。对于位于甲板下或未设置在从开敞甲板进出布置的处所,还应设有机械通风装置,用于排出处所底部的废气。通风装置应具有至少每小时换气6 次的能力。

  2011年《国内航行海船法定检验技术规则》对04版进行了较多修订:一般要求中1.4.1(2)增加了灭火剂管路可以通过起居处所,条件是这些管子具有足够的厚度,且它们的密性是在安装好后,通过以不小于5MPa 压头的压力试验得以验证。此外,通过起居处所的管子只能用焊接连接,且在这些处所内不应安装有排水口或其他开口。管路不应通过冷藏处所。另外1.4.1(6)增加了对释放预报警的具体要求:释放预报警应自动开启,如通过打开释放舱室的门启动。报警所需的时间长短应为撤离该处所所需的时间,但是无论如何在灭火剂被释放前应不少于20秒。普通货物处所及仅配有局部释放装置的小型处所(如压缩机房油漆间等)不必配备这种报警。1.4.1(9)对直接释放至处所管路上的阀门使用了“设置常闭”字样。增加了(15)-(17)条,主要内容是在封闭管段设置压力释放阀并通往露天甲板。高压二氧化碳系统1.4.2(8)项控制装置增加了:采取切实可行措施确保先开启管路阀门再开启瓶头阀的要求,两套控制装置应布置在一个释放箱内,在该箱的特定部位应设醒目标记。如果装有控制装置的释放箱上加锁,用于开启箱子的钥匙应置于设有玻璃面板的盒子里,该盒子应置放在释放箱附近的明显位置处。

  《国内航行海船法定检验技术规则》14年修订案仅做了两处修订:一是明确控制系统的要求是针对机舱、货泵舱、滚装处所和装有整体冷藏集装箱的货舱等预期有人员进入的场所;二是对释放管路要求明确了除瓶头阀至集合管的连接管可采用公认标准的金属挠性管以外,二氧化碳管应为无缝钢管。

  《国内航行海船法定检验技术规则》16年修订案对11版做了较多修订,主要包括:1.4.1(9)在计算灭火剂数量时,对于独立通风的相邻处所,如果不是采用“A0”分隔,则视为同一处所。1.4.1(12)增加了采用不必将二氧化碳容器从原位移开就能安全检查容器内数量的措施,如在每排气瓶上设有悬挂称重装置的横杠或其他装置。1.4.2(4)和(5)合并为一条并增加了对能从外部某一位置加以密封的车辆处所和滚装处所所备二氧化碳的数量应足以释放出体积至少等于可被密封的最大货物处所总容积45% 的自由气体且该布置应确保至少三分之二相关处所所需的气体应在10分钟内被注入。原第(7)条变更为(6)并增加了对货物处所释放速度的要求:对于集装箱和普通货物处所(主要拟载运多种独立系固或包装的货物)固定管系应可使至少三分之二的气体在10分钟内被注入该处所。对于固体散装货物处所固定管系应可使至少三分之二的气体在20分钟内被注入该处所。系统控制装置应布置成根据货舱的装载状况允许释放气体总量的三分之一、三分之二或全部。第(9)项原“人力直接开启施放装置”更改为“人力采用机械方式直接开启施放装置”。第(10)项原集合管上装有量程为0-24.5MP压力表变更为“其最大量程应为1.5倍的工作压力”。对表1.4.2(10)6“二氧化碳系统钢管的最小壁厚”增加了5项备注。