油輪裝卸貨操作是航運業(yè)高風險環(huán)節(jié),因涉及易燃易爆貨物存儲與轉運,存在爆炸性氣體如揮發(fā)性有機化合物及壓載水管理系統(tǒng)釋放氣體的潛在聚集風險。便攜式甚高頻(VHF)和超高頻(UHF)無線電設備作為油輪與碼頭通信主力,其安全性關乎作業(yè)人員及船舶整體安全。本文依循國際行業(yè)標準與規(guī)范,深入探討油輪裝卸貨時便攜式VHF設備配置、使用要求以及危險區(qū)域管理策略,力求為實際操作呈上理論指導與實踐參考。
?背景
油輪裝卸貨操作過程中,貨物本身的物理化學特性以及操作環(huán)境的復雜性,共同導致了潛在的爆炸性氣體聚集風險。具體而言,原油、成品油、燃油等液貨在裝卸時會揮發(fā)可燃氣體,這些氣體與空氣混合后形成具有爆炸性的混合物。此外,壓載水管理系統(tǒng)(BWMS),尤其是電解式BWMS在處理壓載水時可能釋放氫氣等可燃氣體,進一步增加了爆炸性氣體的來源。而在壓載艙、泵浦間等封閉場所,由于通風不足,這些氣體的濃度極易達到爆炸極限,從而形成嚴重的安全隱患。
在此背景下,通信設備的使用必須嚴格遵守防爆安全規(guī)范。便攜式甚高頻(VHF)和超高頻(UHF)無線電設備作為油輪與碼頭間的關鍵通信工具,其安全性直接關系到作業(yè)人員和船舶的整體安全。一旦這些通信設備產生電路火花或表面高溫,就可能引燃爆炸性氣體,引發(fā)災難性后果。因此,深入研究液貨船上VHF/UHF設備的配置與使用安全,對于降低油輪裝卸貨期間的事故風險具有至關重要的意義。
?關于VHF/UHF設備的風險識別與國際規(guī)范要求
1、油輪裝卸貨期間爆炸性氣體來源及設備使用風險
油輪裝卸貨期間,爆炸性氣體主要來源于以下幾個方面:一是貨物揮發(fā),如原油、成品油、燃油等液貨在裝卸過程中易揮發(fā)可燃氣體,形成爆炸性混合物;二是壓載水管理系統(tǒng)(BWMS)釋放氣體,電解式BWMS在處理壓載水時釋放氫氣或其他可燃氣體;三是封閉空間氣體聚集,壓載艙、泵浦間等封閉場所因通風不足,氣體濃度易達到爆炸極限。
便攜式VHF設備若未通過防爆認證或功率超標,其電路火花或表面高溫可能引燃爆炸性氣體,造成災難性后果。因此,便攜式設備必須通過本質安全(Intrinsically Safe)認證,并且在條件允許的情況下應定期檢測防爆性能,以確保其在潛在爆炸性氣體環(huán)境中的使用安全性。
2、國際行業(yè)標準與規(guī)范
(1)OCIMF/ICS《油輪和碼頭國際安全指南》:該指南指出,當油輪在終端時,永久的以及正確安裝的VHF和UHF設備可以安全使用,但建議將發(fā)射功率設置為低功率(一瓦或以下,某些較早期的型號設計時其設置的低功率為2瓦,也是許可的),以減少電磁能量釋放。對于在碼頭或船上使用的便攜式VHF/UHF,如果設備經過認證并保持本質安全,并且功率輸出為一瓦或更小,則不會造成任何危險。
(2)《鋼質海船入級規(guī)范2023》:除了SOLAS要求的用于消防目的的設備外,還應提供專用于BWMS檢修、維護和修理的雙向便攜式無線電話。該雙向無線電話機應適當標識,以避免與用于消防行動的無線電話機混淆。
(3)SOLAS公約及其相關規(guī)則:根據(jù)SOLAS(2024)/Chapter II-2:Construction/Reg 10/10.4 10.4消防員通信設備對于2014年7月1日及以后建造的船舶,每艘船的每個消防小組應配備至少兩部雙向便攜式無線電電話設備用于消防員之間的通信。這些雙向便攜式無線電電話設備應為防爆型或本質安全型。對于2014年7月1日之前建造的船舶,應在 2018年7月1日之后的首次檢驗前滿足本段要求。另外,《消防安全系統(tǒng)規(guī)則》(FSS Code)要求船舶設計時結合IEC標準劃分危險區(qū)域,并確保設備選型符合區(qū)域風險等級。例如,泵浦間和壓載艙通常劃為Zone1,需強制使用防爆設備。
3、便攜式VHF/UHF設備的技術要求
手持式VHF頻段對講機的發(fā)射功率通常不超過5瓦,而手持式HF頻段的對講機的發(fā)射功率通常不超過4瓦。當其發(fā)射功率≤1瓦時,可降低電路火花能量,確保即使發(fā)生故障也不會引燃氣體。通過ATEX或IECEx本質安全認證的設備,其內部電路采用限制電路能量的設計,使電氣設備中的電能產生的火花或熱表面不足以引爆爆炸環(huán)境中的物質。這些技術要求為液貨船上VHF/UHF設備的安全選型和使用提供了明確的技術依據(jù)。
?VHF/UHF設備的選型、使用與維護管理策略
1、船上VHF/UHF設備的選型
根據(jù)IEC 60092-502標準的標準,油輪危險區(qū)域分為三種,與之相對應的防爆等級的VHF/UHF選配如下:
(1)Zone0:包括液貨艙、污油水艙以及含貨物管系等釋放源的內部空間。特點:由于運輸閃點不超過60°C的可燃液體,整個艙段被視為危險區(qū)域,需Exia級設備。這種區(qū)域的危險程度最高,因此需要最高級別的防爆設備來確保安全。
(2)Zone1:緊鄰液貨艙的封閉處所、存放貨物軟管的艙室以及裝有貨物管路的封閉和半封閉處所。特點:這些區(qū)域在正常運行時可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境,如BWMS電解間、泵房等,需Exd/ib設備。在此類區(qū)域,雖然危險氣體的存在時間相對較短,但仍存在較高的爆炸風險,因此需要適當級別的防爆設備。
(3)Zone2(極少危險)定義:1區(qū)處所的出入口、通風和透氣口,以及1區(qū)在開敞甲板區(qū)域邊界的向外延伸。特點:在正常運行時,不可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境,即使出現(xiàn),也是偶爾發(fā)生并且僅是短時間存在,如通風良好的甲板區(qū)域,可選用Exn設備。盡管此類區(qū)域的危險程度較低,但仍需選擇合適的設備以滿足安全要求。
說明:在所有貨油艙(包括貨油艙區(qū)域內所有的壓載艙)的甲板上劃分出區(qū)域(包括甲板區(qū)域內的所有壓載艙),延伸至整個船體的寬度,再加上船首至船尾各3米,高度可達甲板以上2.4米,這些區(qū)域為封閉或半封閉空間,且與上述任何區(qū)域有直接開口相連。
圖1 危險區(qū)域圖
特別需要注意的是,對于裝有電解式壓載水處理裝置的船舶,由于電解過程會產生氫氣(H2)和氯氣(Cl2)等可燃氣體,因此在檢修、維護和修理時以及尾甲板在H2氣體排放口附近區(qū)域也應視為危險區(qū)域,應配備Exd/ib等級的防爆VHF/UHF設備,以應對可能的爆炸性氣體環(huán)境。
圖2 壓載水處理裝置間以及H2排放
2、船上VHF/UHF設備的使用注意事項
(1)設備檢查與確認:在使用船上VHF/UHF設備之前,必須查看設備證書或本體標識,確認其防爆等級。對于具有防爆等級的VHF/UHF設備,操作面板通常會有“H/L”功率切換選項。一般情況下,L表示其發(fā)射功率小于1W,但有的型號VHF設備在L模式下的發(fā)射功率可能為2W。而對于操作面板無“H/L”功率切換的設備,其發(fā)射功率可能小于1W,也可能大于1W。對于非防爆型VHF/UHF設備,必須在油輪上進行嚴格管理,嚴禁在危險區(qū)域使用,以防止可能的爆炸事故。
圖3 帶“高低功率轉換” 圖4 無“高低功率轉換”
(2)設備維護與操作規(guī)范:天線或本體部分破損或被雨水浸濕的VHF/UHF設備,其性能可能受到影響,應及時進行維護或更換,以確保通信的可靠性和安全性。同時,應制定詳細的VHF/UHF使用和操作程序,并加強對相關人員的培訓,避免在危險區(qū)域使用發(fā)射功率超過1W的頻段。根據(jù)《油船在港作業(yè)安全要求(GB18434-2022)》4.4.10的規(guī)定,在港作業(yè)期間,中、高頻發(fā)射天線應接地;VHF/UHF、船舶自動識別系統(tǒng)(AIS)(如無自動功率選擇功能時)應設置為低功率模式,以減少對周圍環(huán)境的電磁干擾和潛在的爆炸風險。此外,還應預先約定非無線電通信方式,如氣動警報器或防爆聲光信號,以防VHF/UHF設備失效時能夠及時進行通信和預警。
3、VHF/UHF維護與保養(yǎng)
(1)定期檢查與維護:應根據(jù)設備說明書的要求,對VHF/UHF設備進行定期檢查,重點檢查天線、電池狀態(tài)及外殼完整性等。天線的損壞可能會影響信號的傳輸質量,電池狀態(tài)不佳可能導致設備無法正常工作,而外殼的破損則可能使設備失去防爆性能,因此及時發(fā)現(xiàn)并處理這些問題對于確保設備的安全運行至關重要。
(2)專業(yè)性能復核:必要時,應委托具有資質的第三方機構對防爆設備進行性能復核,確保其符合IEC60079等相關標準的要求。通過專業(yè)的檢測和評估,可以及時發(fā)現(xiàn)設備在長期使用過程中可能出現(xiàn)的潛在問題,并采取相應的措施進行修復或更換,從而保證設備的防爆性能和可靠性,為液貨船的安全生產提供有力保障。
?結論與展望
綜上所述,本質安全型且發(fā)射功率小于1W的VHF/UHF設備適用于Zone1、Zone2以及非危險區(qū)域,而本質安全型但發(fā)射功率不小于1W的VHF/UHF設備則不得在終端作業(yè)時危險區(qū)域使用。油輪裝卸貨期間便攜式VHF設備的安全使用是防止爆炸事故的關鍵環(huán)節(jié)。通過嚴格遵循國際標準(如IEC60079、OCIMF指南)、準確劃分危險區(qū)域,并實施動態(tài)風險管理,可以顯著降低油輪裝卸貨作業(yè)中的風險,保障人員和船舶的安全。
展望未來,隨著智能防爆設備與物聯(lián)網技術的不斷發(fā)展和普及,船舶通信安全將邁向更高水平的自動化與可靠性。智能防爆設備能夠實現(xiàn)實時監(jiān)測和預警,及時發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患并采取相應的措施,而物聯(lián)網技術則可以實現(xiàn)設備之間的互聯(lián)互通,提高通信效率和管理水平。然而,技術手段的進步仍然需要以人員培訓與規(guī)范操作為基礎。只有通過全方位落實“預防為主”的理念,不斷加強人員的安全意識和操作技能,確保各項安全措施的有效執(zhí)行,才能真正實現(xiàn)航運業(yè)的安全可持續(xù)發(fā)展,在保障液貨船裝卸貨作業(yè)安全的同時,也為整個航運業(yè)的繁榮穩(wěn)定提供堅實的支持。
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