蓄电池起动主发电柴油机船舶瘫船启动缺陷案例
创始人
2025-08-25 21:34:01

瘫船状态是指船舶在失去所有电源且主推进装置无法起动的一种极端危险状态。瘫船启动能力是船舶安全保障的核心要素之一。SOLAS公约明确规定,船舶必须具备在无外来帮助情况下从瘫船状态恢复动力的能力。目前,远洋船舶发电柴油机多采用压缩空气起动,各船级社规范均明确压缩空气起动发电柴油机瘫船启动的要求和流程,但对蓄电池起动的发电柴油机船舶瘫船启动措施还未明确。随着航运市场变化,大量“内转外”船舶因改装过程中忽视瘫船启动措施增配,尤其是采用蓄电池起动发电柴油机的船舶,在PSC检查中暴露出诸多缺陷。本文针对“内转外”船舶改装中普遍存在的瘫船启动措施缺失问题,从船舶建造、检验、船东管理等层面提出建议,为同类船舶的安全运营提供参考。

案例背景

2025年,在一次我国某沿海港口海事局对杂货船“J”轮开展PSC检查时,发现其未配备瘫船启动装置,要求船方在开航前纠正(见图1)。“J”轮为“内转外”改装杂货船,远洋航区。船舶配备3台发电柴油机(含1台停泊发电机),每台发电柴油机配备独立起动铅酸蓄电池(型号6-CQW-200),为 起动马达及控制箱供电,无气动起动装置。蓄电池充电依赖主配电板,无独立应急充电装置。发电柴油机采用电子调速器,电源接入控制箱。日用柴油柜位于上层甲板,无独立供油单元。主机通过低硫燃料油供应系统运行,配备自动起动应急发电机。

图1 发电柴油机起动铅酸蓄电池

相关公约条文

S74 1981修正案/II-1/Reg 26.4:应设有措施确保在没有外来帮助的情况下能使机器从瘫船状态运转起来。

S74 1996修正案/II-1/Reg 43.3.4:对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30分钟内,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(对于蒸汽轮机船,30分钟是指从船舶失电开始到第一台锅炉点火成功为止)。

MSC.1/Circ.1464第3.1对SOLAS REGULATION II-1/26.4 DEAD SHIP CONDITION的解释:瘫船状态系指主推进装置、锅炉和发电柴油机已停止运转,且在恢复推进的过程中,假定已没有储存的能源能启动和运行推进装置、主发电机和其他重要的发电柴油机的状态。

如应急动力源是应急发电机组,且符合规范及SOLAS公约Ⅱ-1章第44条以及IACS SC185、IACS SC124的要求,则这台发电机可用于恢复主推进装置、锅炉和发电柴油机的运行,但为发动机运行所必需的任何动力供应源应加以保护到启动装置的类似水平。

如未安装应急发电机或应急发电机未满足SOLAS公约Ⅱ-1章第44条的要求,则使主发电柴油机组进入运转的布置应能在没有外界帮助的情况下,在船上提供初始启动所需的压缩空气或电力和为发动机运转的任何动力源。若为此而采用应急空压机或发电机,则应采用手动启动的柴油机驱动,或采用手动空压机。使主发电柴油机组进入运转的配置应有足够的容量,以便启动能量或为发动机运行的任何动力源在瘫船状态30分钟内可用。

案例缺陷分析

瘫船状态系指由于缺少动力,致使主推进装置、锅炉和发电柴油机不能运转的状态。MSC.1/Circ.1464进一步解释:瘫船状态系指主推进装置、锅炉和发电柴油机已停止运转,且在恢复推进的过程中,假定已没有储存的能源能启动和运行推进装置、主发电机和其他重要的发电柴油机的状态。从该解释中可以看出瘫船状态的两个要素:一是在“瘫船状态”下,船舶主推进装置、锅炉和发电柴油机是停止运转,而不是不能运转。二是在“瘫船状态”下,启动和运行主推进装置、主发电机和其他重要的发电柴油机能源已丧失。

发电柴油机采用蓄电池作为起动能源时,根据IACS M61统一要求(一般会纳入船级社规范),应设有2套独立起动的蓄电池或从主机起动蓄电池提供,对于单一柴油机可仅要求提供1组起动蓄电池,蓄电池容量应至少能为每台柴油机提供3次起动的能力,这一布置要求基本等效于压缩空气起动的要求。

案例船每台发电柴油机提供1组起动蓄电池,这种情况下是否还需要考虑所有起动蓄电池电量耗尽?正如气起动发电柴油机,如果每台发电柴油机配备一套起动气瓶,这种气启动的气瓶并不能满足瘫船启动要求,除非机舱设有额外的手动压气装置。“瘫船状态”是一种极限状态,根据IMO对瘫船状态的解释,这种布置也应考虑所有起动蓄电池电量耗尽时恢复瘫船的能力。安检员依据SOLAS公约中瘫船启动的要求,认为该船动力配置不符合标准,记录该缺陷并要求船方在开航前纠正。

缺陷产生的根源主要由于设计缺陷和认知偏差。设计方面,船舶“内转外”改装时,未针对远洋航行补充瘫船启动措施,仅保留了内贸船舶的基础配置。认知方面,认为每台发电柴油机配备独立起动蓄电池即满足要求,忽视了“所有蓄电池电量耗尽”的极端场景。

整改方案论证与实施

瘫船启动的目的就是要使主推进装置、锅炉和发电柴油机恢复运转,且在没有外来帮助下,只通过船上可用的设备来完成。要使主推进装置、锅炉和发电柴油机恢复运转,关键是要有供启动和运行的能源,而瘫船状态恰恰是这种能源没有储存。所以,瘫船启动的核心就是恢复能源,包括压缩空气和电力。根据SOLAS ChII-1/Reg 41.1.4要求主发电机组还应满足当任一发电机组或其原动力源失效时,确保其余发电机组仍能对主推进装置从瘫船状态起动所必需的设备供电,这就意味着,我们要考虑“瘫船状态”下能够实现对每台发电柴油机起动的措施(这里不包括停泊发电机组)。发电柴油机在“瘫船状态”下的起动和运行,需要特别关注发电柴油机调速器类型、控制箱电源供应方式、燃油供应能力等。通过与专业人员开展技术研讨,并对4种技术方案进行讨论:

1、采用大容量充电机给发电柴油机起动蓄电池充电

目前,发电柴油机起动蓄电池广泛使用的是铅酸蓄电池,这种蓄电池技术成熟可靠、安全稳定,并且满足起动电池核心关键性能指标包括宽温域下的大电流放电性能、循环寿命和安全性能等。但是,铅酸蓄电池充电一般要求最大不大于0.25C(通常为0.1C),这就说明1个小时放的电量理论上需要10个小时才能充满。如果使用这种方式实现瘫船启动,这就需要考虑将瘫船恢复的每个节点进行计算和试验,确定发电柴油机充电的最长时间,以选用足够容量的蓄电池才能实现目标,蓄电池容量可能远超实际所需放电要求,经济性和工程可操作性不佳。将来如设计锂电池作为起动蓄电池,我们知道锂电池具有极高的快充能力,采用大容量充电机给锂电池快速充电或许可以在规定时间内实现瘫船启动,但应考虑锂电池在船上的使用限制、电池管理系统技术要求以及短期大功率充电能源提供可行性等。

2、从应急配电板或应急蓄电池引入机舱发电柴油机起动端

柴油机起动时,起动马达从蓄电池汲取超大电流,克服柴油机的静态摩擦阻力和压缩阻力矩,峰值电流可达蓄电池额定容量的3-10倍,瞬间电流可能达到上千安,采用应急配电板或其他情形直接供电一般很难满足这种瞬时起动电流。应急蓄电池一般安装生活区上层建筑,电缆线路太长,大电流下电缆传输损耗过大也不适宜实现发电柴油机起动要求。

3、发电柴油机备1组起动蓄电池

设置1组与正常启动蓄电池独立的蓄电池组,由应急配电板保持持续充电。蓄电池其实就是一种储能设施,我们可以将蓄电池组假想为1组带有止回装置的备用空气瓶,如果设置1组储能蓄电池作为发电柴油机起动能源,也意味着我们可以设一组备用空气瓶作为气起动柴油发电机起动能源,而这与MSC.1/Circ.1464“如未安装应急发电机或应急发电机未满足SOLAS公约Ⅱ-1章第44条的要求,则使主发电柴油机械进入运转的布置应能在没有外界帮助的情况下,在船上提供初始启动所需的压缩空气或电力和为发动机运转的任何动力源。若为此而采用应急空压机或发电机,则应采用手动启动的柴油机驱动,或采用手动空压机。”的要求不符。因此,配备独立1组起动蓄电池并不能满足瘫船启动的要求。

4、增加其他起动装置

发电柴油机一般设有多耳布置用于安装起动马达,其中1耳用于安装原有的蓄电池起动电马达,其他耳可以安装气起动或手动起动装置,手动起动装置可以参考应急发电机常见的手动起动装置,包括:

弹簧蓄能起动、充填炸药、液压蓄能等。气起动马达和手动起动马达的安装是一样的,只是动力源不一样,从改造的成本来看,显然手动起动装置更便捷和简单。这种改造并不总是有效,如果发电柴油机没有安装机带充电机或机带充电机为励磁型(非自励),发电柴油机控制箱又没有接入应急配电板供电或其供电的不间断电源系统(UPS),这就造成发电柴油机无法起动。

通过以上技术方案分析,对于蓄电池起动发电柴油机,目前较为经济和可行的是第4种方案。最后,船东通过研究本船的发电柴油机特征(见图2),并且发电柴油机控制箱可以接入应急配电供电的UPS,只需要购买2套弹簧蓄能起动马达就可实现在船舶瘫船状态恢复动力。后据船上反馈,在拆除起动蓄电池后,关闭机舱所有发电柴油机,在机舱断电的情况下,能够在1分钟内恢复船舶电力。

图2 双耳可用于安装弹簧起动马达

延伸思考和建议

目前,大型船舶的主发电柴油机基本上都是采用压缩空气启动,恢复压缩空气是瘫船启动的必经过程。船上一般是采取先恢复主电源,再恢复主空压机来产生压缩空气,即通过应急电源或其他方式先恢复主电源供电,有了主电源,压缩空气的恢复也就自然成功了。这种成熟的瘫船启动模式已经在远洋运输船舶中应用多年,但国内以及国际运输的小型船舶多采用蓄电池作为发电机组的启动能源,这类船舶的瘫船启动配置目前还没有指导性配备标准,尤其在《国内航行海船法定检验技术规则2020》瘫船启动的适用船舶从远海变更为近海500总吨以上的货船后,可能会存在一大批船舶在建造阶段未考虑瘫船启动的要求,对此建议如下:

1、船舶建造和检验方面

船厂和设计单位在船舶设计和建造过程中,应严格遵循SOLAS公约和有关法规要求,确保瘫船启动系统的完整性和独立性,在满足基本功能的前提下,综合考虑系统的可靠性、可操作性和经济性,合理选择启动方式和燃油供给方式。在船舶建造检验阶段,严格按照规范要求对启动系统进行审核和检验,确保设备选型和安装符合要求,在船舶营运检验中,重点检查设备的运行状态和维护记录,对不符合要求的船舶及时要求整改。

2、船东与船员方面

船东应树立安全第一的理念,重视船舶瘫船启动系统的维护和管理。加强对船舶的日常监督,督促船员严格按照操作规程进行设备操作和维护。安全管理体系文件中建立瘫船恢复动力程序,明确船上每年进行一次这类操作以加强对船员培训和应急演练,并且验证设备功能性,确保船员和设备具备应对瘫船工况的能力。

田大春舟山海事局首席安检员,从事PSC检查和公约跟踪,累计检查各类外轮450余艘次,滞留50余艘次。

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