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摘要：随着海洋市场的深入开发，人类的活动区域逐步向远洋扩展，而直升机在其中发挥着重要作用。由于海洋环境及燃油的特性，决定了海上直升机加油系统与常规加油系统配置炯然不同。本文以某海上平台为例，介绍一种直升机加油系统的设计，主要包括系统的功能、部件配置及注意事项等，可供相关设计人员提供参考。
关键词：燃油储存罐;泵组单元;分配单元;注入单元
中图分类号：U675.79 文献标识码：A
Abstract： With the in-depth development of the marine market， the human activity area gradually expands to the ocean， and helicopters play an important role， but the marine environment and fuel characteristics determine the distinctive configuration of the marine helicopter refueling system different to the conventional refueling system. Taking a certain platform as an example， this paper introduces the design of a large capacity helicopter refueling system， mainly including its function， component configuration and precautions expected to provide reference for relevant engineers.
Key words： Fuel storage tank;Pump unit;Dispensing unit;Filling unit
1 前言
隨着社会经济的不断发展，人类逐步从沿海走向深海，船舶和海上平台的数量逐步增加，对船舶和海上平台的设计、运维提出了更高的要求。由于船舶之间、船舶与海上平台之间的交流越来越多，因此其辅助配置也不断涌现，原陆用设施也逐步扩展应用于海域，其中直升机的海上应用是最明显的案例。直升机在船舶、平台、岛礁、大陆之间起到了桥梁作用，为此派生出直升机加油站及维修处所为其提供服务。
本文简要介绍某海上平台大容量直升机加油系统的设计原理、构造、设备及布置要求，以及解决直升机加油系统某些问题的方案。
2 直升机加油系统的功能
按某海上平台规格书要求：需配备一套直升机加油系统用于风电居住服务，主要工作区域为英国和丹麦海域，平台配备两个直升机甲板，旁边设置有供停放1台 EH101型直升机和2台EC145型直升机的专用机库;配置相应加油系统，为两个直升机平台上停放的直升机和机库停放的3台直升机加油或燃油回收工作，也可为其他船舶或海上平台上的直升机加油。
某海上平台配备有3个35m3燃油储存罐、1套泵组单元、1套分配单元、一套注入单元以及控制面板等。整套系统布置在直升机甲板上，留有足够的设备维修空间及人行通道等。该系统原理图，如图1所示：
该系统主要有如下四个功能：直升机加油功能;直升机回油功能;航空煤油注入功能;航空煤油输出功能。
（1）直升机加油功能
当直升机需要加油时，按下加油按钮，泵组单元的泵组启动，燃油储存罐的航空煤油经管路和泵组单元输送至分配单元，再通过加油软管输送到所需加油的直升机;
（2）直升机回油功能
需维修的直升机通常需将其油箱的航空煤油抽出，分配单元的回油软管连接其油箱，分配单元内部的泵组将油品输送到燃油储存罐或相应的罐体储存，待其维修工作完成后再对其加油;
（3）航空煤油注入功能
当燃油储存罐需要加油时，外部输入管连接至注入单元上的外部接口，将航空煤油输送到燃油储存罐;注入单元上设有相应的流量计、过滤器和取样计等装置;
（4）航空煤油输出功能
当需要航空煤油对外输出时，启动泵组单元，把分配单元和阀件HRV1关闭、阀件HRV2打开，通过注入单元把油品输送到外部所需的油品接收装置（如油驳等）。
3 直升机加油系统的配置
直升机加油系统，主要由3个35m3的燃油储存罐、1套泵组单元、1套分配单元、一套注入单元及一个主控制面板等主要部件组成。各个部件的功能如下：
（1）燃油储存罐
存储航空煤油。具备液位显示、高低位报警功能、温度检测、高温报警、应急状态下的破断和自封闭等功能;
（2）泵组单元
把燃油储存罐航空煤油加压，以输送到各个所需部件（分配单元和注入单元）。其配有一备一用两个泵组，具有油品净化功能;
（3）分配单元
把泵组单元和维修设备输送过来的油品，分配至直升机或把设备的油品输送到舱柜，具有加油和回油的功能;
（4）注入单元
把平台外部的油品转运到自身的燃油存储罐，也可以把自身燃油存储罐的油品输送到外部，具有检测和计量油品的功能;
（5）主控制面板
监控直升机加油/回油和航空煤油注入/输出功能的整个过程，控制泵组的启停，监测其运行情况。 3.1 燃油储存罐
3个35m3的燃油储存罐，体积较大，在装满油品的情况下，每个储存罐总重量达31t。为此，需要在前期考虑储存罐的布置位置，还需要考虑成本是否选用标准产品。其设计要点如下：
（1）燃油储存罐本体可由不锈钢或低碳钢结构做成。如使用低碳钢，罐体应内衬适当的耐燃油环氧树脂;
（2）配有永久的标记燃油储存罐的容量和序列号，序列号应标记上一次起动装置检查和初始/最后一次试验的日期;
（3）配备四个主吊耳，使用不锈钢紧固件和不锈钢配件，吊耳安装角度建议使用1/25坡度;
（4）配有一个Φ450mm或更大的检修孔，允许人员进入燃油储存罐的内部，方便罐体的清洁和检修;
（5）配有检查口。如果人孔位置或孔盖类型不适合检查储存罐的下端，则应安装一个Φ150mm的舱口盖，以便进行检查;
（6）设计一个液位计，能够方便观察储存罐内煤油的容积;
（7）配有一个防风雨防闪电的DN65不锈钢压力/真空安全阀;
（8）取样管线中应安装位于储油罐最低点的泄放阀，并配备一根延伸管，该延伸管的端部接有带防尘罩的球阀;取样管线应至少为DN20，最好为DN25直径;取样点应设计有足够的操作通道、空间和高度;
（9）设置输出口/注入口。输出口/注入口连接DN80的法兰阀门，端部设有DN65的自封连接器，并配有防尘盖;储油罐出口的排水点应至少比储油罐最低点高150mm;
（10）储油罐体和框架应涂上适当的底漆，然后用黄色进行表面处理，如果罐体由不锈钢制成则可以不涂漆;所有侧面，特别是油罐注入和附件上方，贴上清晰的产品识别标记;
（11）罐体内部应足够光滑，以确保液体流出干净，并允许在内部检查期间将储油罐擦试干净;
（12）保证人员可到罐体顶部进行检查，并有安全保护措施。建议设置直梯到储存罐顶部，并且顶部做栏杆保护;
（13）罐体设有可靠的灭火/冷却形式，可从直升机甲板泡沫系统接一路。支管到储存罐，管路及喷头可预先在储存罐固定稳妥。
储存罐示意图，见圖2所示：
3.2 泵组单元
（1）泵组可为电动或气动，离心式或容积式。其压头和流量应适合特定装置，在正常流量条件下，泵组能每分钟输送225L，并且泵组为一备一用;
（2）进出口位置设有阀门以便检修整个单元;设置Y型滤器和去除残留空气用的放气阀;
（3）泵组的进出口设有温度计和压力表;为避免回流现象，出口处阀件设置单向阀;
（4）为保证油品的洁净度，在单元的出口处设置油水分离器，油水分离器配备自动空气消除器，其尺寸应适合输送系统的排放速率和压力;滤芯为吸收燃油中存在的水分，进出口设有检修用的阀门;
（5）在直升机甲板或紧靠直升机甲板和软管储存处，提供远程启动/停止单元的按钮;
（6）在泵组单元附近设置一个本地紧急停止按钮，并在直升机甲板上设置一个自动切换、闪烁的琥珀色泵运行警告灯;
（7）单元应设置吊装用吊耳、良好的接地和设有泄放塞。
泵组单元原理图，见图3所示：
3.3 分配单元
（1）进出口设有检修用的阀件;
（2）为了进一步保证油品的洁净度，在进口处设置过滤器并兼有检测功能;过滤器配备自动空气消除器，其尺寸适合输送系统的排放速率和压力，滤芯吸收燃油中的水分;进出口处设有检修用的阀门和出口处设有去除残留空气的阀门;
（3）加油管路和回油管路之间，设有隔离用的单向阀;
（4）出口处设有流量计，流量计为容积式，方便核实燃油流量的输出;
（5）回油管路配备直升机油箱泄油所需的泵组，泵组进出口设有检修用的阀件;
（6）配有加油和回油用软管。软管为经批准的半导电型，符合EN 1361 C型、2级、38mm内径;由于只设置一套分配器并且布置在单舷的位置，软管长度应满足使用要求，建议配置两条加油软管（左右弦各一条），管路延伸到直升机平台附近;
（7）提供适当可见的连接电缆，电缆满足规格书要求直升机机身接地;
（8）配备防风雨保护装置，包含软管和加油枪，以防止软管劣化以及灰尘和水进入喷嘴;
（9）单元设置吊装用吊耳、良好的接地和低洼处设有泄放。
分配单元原理图，见图4所示：
3.4 注入单元
（1）进出口设有检修用的阀门;
（2）出口处设有流量计，用于检测航空煤油输入/输出的流量;
（3）配备油水分离器，油水分离器配备自动空气消除器，并带吸收水分的 滤芯，建议进出口设有取样短管;
（4）基于兼顾航空煤油输入/输出功能，两种功能的管路需增加单向阀隔离;
（5）设置吊装用吊耳、良好的接地和低洼处设有泄放。
注入单元原理图，见图4所示：
3.5 控制面板
主要对电动设备及系统的监控，如：电动泵组、阀件控制及压力、温度等;设有本地和遥控控制的切换功能。
4 直升机加油系统的设备布置
直升机加油系统服务于直升机平台停放的机组和机库内的机组。总体布置需考虑预留足够设备布置的空间及人员操作空间。本海上平台直升机加油设备的布置要点如下：
（1）考虑到燃油储油罐的体积为35m3，在注满油的情况下每个储油罐重达31t，三个共约93吨。需考虑本平台的重量重心和稳性问题，在船舯的位置布置一个储油罐，其余两个左右对称布置;
（2）储油罐的四周需考虑人员通道及阀件操作的空间，设备前后预留800mm的人员通道空间，罐体之间也要预留800mm左右的维修操作空间;
（3）根据总布置图，软管吊布置在直升机甲板的右舷，考虑到接驳船软管使用的需要，注入单元应布置的软管吊运行范围内，以便航空煤油能通过注入单元输送到储油罐;
（4）由于空间的限制，右舷已经没有空间布置设备，故分配单元和泵组单元并列布置在平台的左舷;考虑到分配单元连接加油软管到直升机，分配单元需布置管路到相应的位置方便软管操作，泵组单元则布置在靠左弦的位置;
（5）由于直升机甲板还配备了直升机甲板泡沫单元和直升机甲板机库泡沫单元，为方便设备的吊装、设备的集中布置和控制，泡沫单元都集中布置在软管吊的右舷附近。
加油系统布置图，见图6所示：
5 其他设计要求
（1）航空煤油属于可燃的液态物质，罐体应划分为0区（爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所），泵组单元、分配单元、注入单元及控制面板划分为1区（在正常运行时可能出现爆炸性粉尘环境的场所），电气设备应采用防爆型;
（2）直升机加油系统建议由专业厂家进行协助设计，并送船级社审查;燃油储存罐、三个单元及控制面板宜成套供货，船厂负责连接的管路，为保证管路的洁净度要求，建议管路采用不锈钢316;
（3）成套系统应提供船级社船用产品证书（含软管）。
6 结论
本文简要介绍了某海上平台的直升机加油系统配置及设计。该系统具有航空燃油输出和回收功能，设计满足规范要求，船东满意。当然，根据各类船舶的不同使用需求，可选择性的增、减系统功能和配置。
参考文献
[1] 船舶设计实用手册（第3版）轮机分册{M}.北京：国防工业出版社.2013.
[2] CAP437 Offshore Helicopter Landing Areas-Guidance on Standards Chapter 7.Safety Regulation Group .2008.
关键词：燃油储存罐;泵组单元;分配单元;注入单元
中图分类号：U675.79 文献标识码：A
Abstract： With the in-depth development of the marine market， the human activity area gradually expands to the ocean， and helicopters play an important role， but the marine environment and fuel characteristics determine the distinctive configuration of the marine helicopter refueling system different to the conventional refueling system. Taking a certain platform as an example， this paper introduces the design of a large capacity helicopter refueling system， mainly including its function， component configuration and precautions expected to provide reference for relevant engineers.
Key words： Fuel storage tank;Pump unit;Dispensing unit;Filling unit
1 前言
隨着社会经济的不断发展，人类逐步从沿海走向深海，船舶和海上平台的数量逐步增加，对船舶和海上平台的设计、运维提出了更高的要求。由于船舶之间、船舶与海上平台之间的交流越来越多，因此其辅助配置也不断涌现，原陆用设施也逐步扩展应用于海域，其中直升机的海上应用是最明显的案例。直升机在船舶、平台、岛礁、大陆之间起到了桥梁作用，为此派生出直升机加油站及维修处所为其提供服务。
本文简要介绍某海上平台大容量直升机加油系统的设计原理、构造、设备及布置要求，以及解决直升机加油系统某些问题的方案。
2 直升机加油系统的功能
按某海上平台规格书要求：需配备一套直升机加油系统用于风电居住服务，主要工作区域为英国和丹麦海域，平台配备两个直升机甲板，旁边设置有供停放1台 EH101型直升机和2台EC145型直升机的专用机库;配置相应加油系统，为两个直升机平台上停放的直升机和机库停放的3台直升机加油或燃油回收工作，也可为其他船舶或海上平台上的直升机加油。
某海上平台配备有3个35m3燃油储存罐、1套泵组单元、1套分配单元、一套注入单元以及控制面板等。整套系统布置在直升机甲板上，留有足够的设备维修空间及人行通道等。该系统原理图，如图1所示：
该系统主要有如下四个功能：直升机加油功能;直升机回油功能;航空煤油注入功能;航空煤油输出功能。
（1）直升机加油功能
当直升机需要加油时，按下加油按钮，泵组单元的泵组启动，燃油储存罐的航空煤油经管路和泵组单元输送至分配单元，再通过加油软管输送到所需加油的直升机;
（2）直升机回油功能
需维修的直升机通常需将其油箱的航空煤油抽出，分配单元的回油软管连接其油箱，分配单元内部的泵组将油品输送到燃油储存罐或相应的罐体储存，待其维修工作完成后再对其加油;
（3）航空煤油注入功能
当燃油储存罐需要加油时，外部输入管连接至注入单元上的外部接口，将航空煤油输送到燃油储存罐;注入单元上设有相应的流量计、过滤器和取样计等装置;
（4）航空煤油输出功能
当需要航空煤油对外输出时，启动泵组单元，把分配单元和阀件HRV1关闭、阀件HRV2打开，通过注入单元把油品输送到外部所需的油品接收装置（如油驳等）。
3 直升机加油系统的配置
直升机加油系统，主要由3个35m3的燃油储存罐、1套泵组单元、1套分配单元、一套注入单元及一个主控制面板等主要部件组成。各个部件的功能如下：
（1）燃油储存罐
存储航空煤油。具备液位显示、高低位报警功能、温度检测、高温报警、应急状态下的破断和自封闭等功能;
（2）泵组单元
把燃油储存罐航空煤油加压，以输送到各个所需部件（分配单元和注入单元）。其配有一备一用两个泵组，具有油品净化功能;
（3）分配单元
把泵组单元和维修设备输送过来的油品，分配至直升机或把设备的油品输送到舱柜，具有加油和回油的功能;
（4）注入单元
把平台外部的油品转运到自身的燃油存储罐，也可以把自身燃油存储罐的油品输送到外部，具有检测和计量油品的功能;
（5）主控制面板
监控直升机加油/回油和航空煤油注入/输出功能的整个过程，控制泵组的启停，监测其运行情况。 3.1 燃油储存罐
3个35m3的燃油储存罐，体积较大，在装满油品的情况下，每个储存罐总重量达31t。为此，需要在前期考虑储存罐的布置位置，还需要考虑成本是否选用标准产品。其设计要点如下：
（1）燃油储存罐本体可由不锈钢或低碳钢结构做成。如使用低碳钢，罐体应内衬适当的耐燃油环氧树脂;
（2）配有永久的标记燃油储存罐的容量和序列号，序列号应标记上一次起动装置检查和初始/最后一次试验的日期;
（3）配备四个主吊耳，使用不锈钢紧固件和不锈钢配件，吊耳安装角度建议使用1/25坡度;
（4）配有一个Φ450mm或更大的检修孔，允许人员进入燃油储存罐的内部，方便罐体的清洁和检修;
（5）配有检查口。如果人孔位置或孔盖类型不适合检查储存罐的下端，则应安装一个Φ150mm的舱口盖，以便进行检查;
（6）设计一个液位计，能够方便观察储存罐内煤油的容积;
（7）配有一个防风雨防闪电的DN65不锈钢压力/真空安全阀;
（8）取样管线中应安装位于储油罐最低点的泄放阀，并配备一根延伸管，该延伸管的端部接有带防尘罩的球阀;取样管线应至少为DN20，最好为DN25直径;取样点应设计有足够的操作通道、空间和高度;
（9）设置输出口/注入口。输出口/注入口连接DN80的法兰阀门，端部设有DN65的自封连接器，并配有防尘盖;储油罐出口的排水点应至少比储油罐最低点高150mm;
（10）储油罐体和框架应涂上适当的底漆，然后用黄色进行表面处理，如果罐体由不锈钢制成则可以不涂漆;所有侧面，特别是油罐注入和附件上方，贴上清晰的产品识别标记;
（11）罐体内部应足够光滑，以确保液体流出干净，并允许在内部检查期间将储油罐擦试干净;
（12）保证人员可到罐体顶部进行检查，并有安全保护措施。建议设置直梯到储存罐顶部，并且顶部做栏杆保护;
（13）罐体设有可靠的灭火/冷却形式，可从直升机甲板泡沫系统接一路。支管到储存罐，管路及喷头可预先在储存罐固定稳妥。
储存罐示意图，见圖2所示：
3.2 泵组单元
（1）泵组可为电动或气动，离心式或容积式。其压头和流量应适合特定装置，在正常流量条件下，泵组能每分钟输送225L，并且泵组为一备一用;
（2）进出口位置设有阀门以便检修整个单元;设置Y型滤器和去除残留空气用的放气阀;
（3）泵组的进出口设有温度计和压力表;为避免回流现象，出口处阀件设置单向阀;
（4）为保证油品的洁净度，在单元的出口处设置油水分离器，油水分离器配备自动空气消除器，其尺寸应适合输送系统的排放速率和压力;滤芯为吸收燃油中存在的水分，进出口设有检修用的阀门;
（5）在直升机甲板或紧靠直升机甲板和软管储存处，提供远程启动/停止单元的按钮;
（6）在泵组单元附近设置一个本地紧急停止按钮，并在直升机甲板上设置一个自动切换、闪烁的琥珀色泵运行警告灯;
（7）单元应设置吊装用吊耳、良好的接地和设有泄放塞。
泵组单元原理图，见图3所示：
3.3 分配单元
（1）进出口设有检修用的阀件;
（2）为了进一步保证油品的洁净度，在进口处设置过滤器并兼有检测功能;过滤器配备自动空气消除器，其尺寸适合输送系统的排放速率和压力，滤芯吸收燃油中的水分;进出口处设有检修用的阀门和出口处设有去除残留空气的阀门;
（3）加油管路和回油管路之间，设有隔离用的单向阀;
（4）出口处设有流量计，流量计为容积式，方便核实燃油流量的输出;
（5）回油管路配备直升机油箱泄油所需的泵组，泵组进出口设有检修用的阀件;
（6）配有加油和回油用软管。软管为经批准的半导电型，符合EN 1361 C型、2级、38mm内径;由于只设置一套分配器并且布置在单舷的位置，软管长度应满足使用要求，建议配置两条加油软管（左右弦各一条），管路延伸到直升机平台附近;
（7）提供适当可见的连接电缆，电缆满足规格书要求直升机机身接地;
（8）配备防风雨保护装置，包含软管和加油枪，以防止软管劣化以及灰尘和水进入喷嘴;
（9）单元设置吊装用吊耳、良好的接地和低洼处设有泄放。
分配单元原理图，见图4所示：
3.4 注入单元
（1）进出口设有检修用的阀门;
（2）出口处设有流量计，用于检测航空煤油输入/输出的流量;
（3）配备油水分离器，油水分离器配备自动空气消除器，并带吸收水分的 滤芯，建议进出口设有取样短管;
（4）基于兼顾航空煤油输入/输出功能，两种功能的管路需增加单向阀隔离;
（5）设置吊装用吊耳、良好的接地和低洼处设有泄放。
注入单元原理图，见图4所示：
3.5 控制面板
主要对电动设备及系统的监控，如：电动泵组、阀件控制及压力、温度等;设有本地和遥控控制的切换功能。
4 直升机加油系统的设备布置
直升机加油系统服务于直升机平台停放的机组和机库内的机组。总体布置需考虑预留足够设备布置的空间及人员操作空间。本海上平台直升机加油设备的布置要点如下：
（1）考虑到燃油储油罐的体积为35m3，在注满油的情况下每个储油罐重达31t，三个共约93吨。需考虑本平台的重量重心和稳性问题，在船舯的位置布置一个储油罐，其余两个左右对称布置;
（2）储油罐的四周需考虑人员通道及阀件操作的空间，设备前后预留800mm的人员通道空间，罐体之间也要预留800mm左右的维修操作空间;
（3）根据总布置图，软管吊布置在直升机甲板的右舷，考虑到接驳船软管使用的需要，注入单元应布置的软管吊运行范围内，以便航空煤油能通过注入单元输送到储油罐;
（4）由于空间的限制，右舷已经没有空间布置设备，故分配单元和泵组单元并列布置在平台的左舷;考虑到分配单元连接加油软管到直升机，分配单元需布置管路到相应的位置方便软管操作，泵组单元则布置在靠左弦的位置;
（5）由于直升机甲板还配备了直升机甲板泡沫单元和直升机甲板机库泡沫单元，为方便设备的吊装、设备的集中布置和控制，泡沫单元都集中布置在软管吊的右舷附近。
加油系统布置图，见图6所示：
5 其他设计要求
（1）航空煤油属于可燃的液态物质，罐体应划分为0区（爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所），泵组单元、分配单元、注入单元及控制面板划分为1区（在正常运行时可能出现爆炸性粉尘环境的场所），电气设备应采用防爆型;
（2）直升机加油系统建议由专业厂家进行协助设计，并送船级社审查;燃油储存罐、三个单元及控制面板宜成套供货，船厂负责连接的管路，为保证管路的洁净度要求，建议管路采用不锈钢316;
（3）成套系统应提供船级社船用产品证书（含软管）。
6 结论
本文简要介绍了某海上平台的直升机加油系统配置及设计。该系统具有航空燃油输出和回收功能，设计满足规范要求，船东满意。当然，根据各类船舶的不同使用需求，可选择性的增、减系统功能和配置。
参考文献
[1] 船舶设计实用手册（第3版）轮机分册{M}.北京：国防工业出版社.2013.
[2] CAP437 Offshore Helicopter Landing Areas-Guidance on Standards Chapter 7.Safety Regulation Group .2008.