一种给潜水气瓶充气的船载空压机附加净化装置_王弓长.pdf

2023 年 1 月航海技术第 1 期一种给潜水气瓶充气的船载空压机附加净化装置王弓长谷贺韩凌峰(交通运输部东海救助局宁波救助基地)针对海上翻扣船救援潜水供气的突出难题，笔者结合东部海区海上救助装备建设的实际情况，对专业救助船舶配属的船载空压机进行适度优化改造，研发了潜水供气附加净化装置，有效地提高了供气质量，有力地保障了救援翻扣船供气等工作。1直升机携带给潜水气瓶充气的专用高压空压机存在困难随着我国海洋经济的发展，海上作业船舶越来越多。而海上船舶一旦遇险，特别是船舶翻扣，将给救援人员带来非常严峻的考验。对于翻扣船救援这一突出难题，国家海上专业救助队伍一直在不断地研究、探索。在以往的海上翻扣船救援过程中，通过专业救助直升机快速将专业潜水救生员和潜水救助装备转运到事发现场实施潜水救援是最有效、最快捷的救援方式。翻扣船救援往往难度大，持续时间长，潜水员携带的气瓶容量有限，所以每次都需要携带给潜水气瓶充气的专用高压空压机(如图 1 所示)。高压空压机体积大，质量大，一般高压空压机的质量为 100 kg 左右。救助直升机因载运空间、载重有限，同时完成潜水员和潜水装备转运任务往往需要双机出动，严重制约了救援成效。有的空压机动力源为汽油机，汽油的安全运输与存储也是一大难题。但是，如果在海上没有给潜水气瓶充气的空压机，就无法持续不断地进行潜水救助作业，极大地限制了翻扣船救援的实际成效。2救助船上的高压空压机给潜水气瓶提供的空气质量差以东部海区为例，为了更好地做好潜水救助工作，大型专业救助船基本上都增配了给潜水气瓶充气的专业高压空压机，如图 2 所示。同时，大型专业救助船被部署在东部沿海各个水域，一旦附近有险情发生都能在第一时间抵达事发现场，开展相应救援并提供潜水支持保障。在以往的翻扣船救助过程中，将大型救助船作为潜水作业支持母船已经是翻扣船救援的必备举措。由于救助船上的高压空压机图 1潜水气瓶充气专用高压空压机图 2船载高压空压机使用概率相对较低，维护保养难以及时跟进，无法有效保证潜水供气的空气质量。如果能在救助船上的高压空压机压缩空气出气口位置增加一个附加净化装置，对压缩空气进行再次过滤，让压缩空气更加清洁，就能有效解决这一难题，通过直升机转运人员和装备会更加便捷、高效。3附加净化装置的设计3.1设计要求一是该附加净化装置必须耐高压。潜水气瓶供气的设备和装置需要承受20 MPa 的压力，才能满足为潜水气瓶充气的要求。二是方便转运携带。只有体积小、质量轻、携带方便的设备才能通过直升机快速转运，从而提高转运效率。三是适用性强。该装置要与救助船上现有的高压空压机和潜水气瓶的接口都要匹配，以避免增加更多设备和成本。四是净化效果好。该装置要具备同时过滤颗粒物、油气、水气，以及其他有毒有害气体的能力。3.2附加净化装置组成附加净化装置设计图如图 3 所示，附加净化装置实物如图 4 所示，该附加净化装置主要由 5 部分组成。1)通用转换接头，用来实现与船载空压机供气软管的连接。2)耐高压多级过滤滤芯，由纤维棒(去除颗粒物)、吸油颗粒(去除油气)、活性炭(去除水分和有毒有害气体)等组成，可实现对高压空气中的颗粒物、油气、水气以及其他有害气体等的过滤。3)高压空气软管，用来连接过滤器、压力表、通用充气阀。4)压力表，用来实时显示充气压力，避免充气不足或者压力过大。5)通用充气阀，可实现对气瓶直接充气。通用转换接头;耐高压多级过滤滤芯;高压空气软管;压力表;通用充气阀。图 3附加净化装置设计图图 4附加净化装置实物3.3试验验证为了验证附加净化装置的实际效果，研究团队通过对基地配备的所有高压空压机接头进行效用试验，试验结果表明该附加净化装置的转换接头均能顺利对接，且充装的压缩空气更加清洁。此外，对“201”系列救助船和 8 000 kW 专业救助船配备的船载高压空压机进行效用试验，现场试验场景如图 5 所示。试验人员在没有通过该附加净化装置充装的压缩空气中闻到明显的油气、污浊味，而通过该附加净化装置充装的压缩空气则和清洁空气一样，没有油气味。试验测试结果表明，船载空压机通过该附加净化装置后给潜水气瓶充装的是清洁、无污染并可供潜水员呼吸的空气。结合救助船上配备的高压空压机型号进行对比分析，该转换接头对所有救助船上高压空压机都适用。进而得出结论，该装置在东部海区所有专业救助船上都能应用。图 5附加净化装置船舶现场试验4实践检验和优缺点分析4.1实践检验2022 年 5 月 14 日21 日，在失火集装箱船“华航 1”轮的救助任务中，东海救助局宁波救助基地派遣应急救助队员执行登船探火以及灭火等任务。在救援过程中，宁波救助基地应急救助队通过该附加净化装置利用救助船上的高压空压机给消防员装备的气瓶补充了 30 余瓶压缩空气，为入舱探火提供了安全可靠的气源，保障了救援工作的顺利组织实施。使用附加净化装置的现场如图 6 所示。该附加净化装置在此次救助任务中发挥了显著作用，获得了一线人员和救援专家的充分肯定。图 6附加净化装置使用现场通过此次实践，进一步检验了该装置的便携性、可靠性和实用性，证明该装置不但可以给潜水气瓶07航海技术第 1 期充气，还可以给消防员装备的气瓶充气，进一步拓展了使用场景。4.2附加净化装置的优缺点分析4 2 1优点一是耐高压，安全可靠。该装置的多级滤芯选用市场上的成熟产品，均为耐高压材质，可承受的压力达20 MPa 以上。供气软管、接头均采用国际标准产品，耐压可达 40 MPa。整体结构满足高压充气的要求，且配件产品供应充足，安全可靠。二是过滤效果好，易于维护。可根据过滤效果任意增加或减少多级滤芯，而且过滤器中间的填充物更换简便易操作，可叠加组装，建议按照杂质、油气、水分的过滤顺序组合，以实现预期过滤效果。三是便携性好，易于快速转运。在转运过程中，可以分段拆解附加净化装置，该装置总长约 240cm，其中高压管长约 148 cm，滤芯总长 95 cm。单节滤芯长度仅为 18 cm，直径仅为 5 cm。附加净化装置总质量仅为 9 kg，单个滤芯质量仅为 1.3 kg。装置总体积不到 0.002 m3。四是经济性好，易于推广。如全部采用原厂标准配件，该净化装置价格约为 3 000 4 000 元人民币，其中需要维护的滤芯部分总成本不足 1 000 元。相对成本较为昂贵的其他潜水装具，该净化装置具有非常好的经济性。五是适用性强，使用面广。该净化装置不但可以在专业潜水领域使用，通过实践检验还可以给消防员装备的气瓶以及船舶其他压力气瓶供气，具有较好的应用前景。4 2 2缺点一是需要一定数量的滤芯才能保证过滤效果。由于滤芯体积小，滤芯容量有限，要想过滤效果好，必须配备足量的滤芯。滤芯多则设备长，不便携带。同时为保证过滤效果，需要定期更换滤芯。二是结构强度有限，需要注意保护。该装置虽具有一定的结构强度，但中间横向或垂直受力过大则存在折断的可能，因此在转运、使用过程中要注意保护，防止装置中段受力过大而折断。5研究应用前景分析根据东部沿海值班待命力量分布情况，目前有6 个基地配有潜水救生员，每个基地各有 1 支潜水救助队，共 6 支潜水救助队和 1 支特勤救助队。只要给每个基地所属的应急潜水救助队配备 1 2 套该附加净化装置，就能有效解决翻扣船救援时空压机快速转运的突出难题，增加潜水作业人员和其它救助装备的转运数量，同时通过与海上值班待命船舶的有机联动，全面提高转运工作效率。在今后的翻扣船救援过程中，依托专业救助船舶作为支持保障母船，在快速转运过程中潜水救生员只需携带必要的潜水救助装备和该附加净化装置，无需再携带笨重的高压空压机，也不必担心空压机的动力源问题。无论是通过直升机快速转运，还是通过专业救助船快速转运，都将有效提升转运效率。可见，配备该附加净化装置的必要性、经济性、可行性、实用性都是显而易见的。下一步，将在实践中进一步检验该附加净化装置的使用效果，并不断加以优化改进，在确保安全可靠的前提下逐步推广应用，努力为海上救助事业作出积极的贡献。作者简介:王弓长，工程师，(E-mail)540174576 qq com;谷贺，潜水员，(E-mail)973465548 qq com;韩凌峰，高级工程师，(E-mail)lfhan1213 sina com17第 1 期王弓长，等:一种给潜水气瓶充气的船载空压机附加净化装置