2021船舶应用天然气燃料规范.docx
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1、船舶应用天然气燃料规范2021生效日期:2021年1月1日第1章通则-1-第1节一般规定-1-第2节图纸和资料-6-第3节产品检验-8-第4节船舶检验-9-第2章船舶设计与布置-14-第1节一般规定-14-第2节燃料舱布置-14-第3节处所位置和分隔-20-第3章材料和管路设计-24-第1节一般规定-24-第2节管路设计-24-第3节材料-27-第4章燃料围护系统-33-第1节一般规定-33-第2节LNG燃料围护系统-35-第3节可移式液化气体燃料罐-58-第4节CNG燃料围护系统-59-第5节压力释放系统-60-第6节燃料舱装载极限-64-第7节燃料储存状态的维持-65-第8节燃料围护系统内
2、的环境控制-66-第9节惰化-67-第5章气体燃料加注-68-第1节一般规定-68-第2节力口注站-68-第3节加注系统-69-第6章气体燃料供应-71-第1节一般规定-71-第2节供气阀布置-72-第3节机器处所外的供气系统-75-第4节机器处所内的供气系统-76-第5节压缩机和泵-78-第7章用气设备-79-第1节一般规定-79-第2节活塞式内燃机-79-第3节主锅炉和辅锅炉-81-第4节燃气轮机-82-第8章消防-83-第1节一般规定-83-第2节防火-83-第3节灭火-87-第4节探火和失火报警系统-88-第9章防爆-89-第1节一般规定-89-第2节危险区域划分-89-第3节危险区域
3、内的电气设备和电缆-91-第10章机械通风-93-第1节一般规定-93-第2节燃料舱接头处所-95-第3节机器处所-95-第4节燃料准备间-96-第5节加注站-96-第6节双壁管-96-第7节气体阀件单元处所-97-第11章电气装置-98-第1节一般规定-98-第12章控制、监测和安全系统-100-第1节般规定-100-第2节监测与控制-101-第3节气体探测和火灾探测-103-第4节燃料供应系统的控制和安全功能-105-第13章制造、工艺和试验-Ill-第1节一般规定-Hl-第2节通用试验要求-Ill-第3节燃料围护系统的金属材料焊接和无损探伤-113-第4节金属材料构造的其他要求-116-
4、第5节试验-116-第6节焊接、焊后热处理和无损探伤-118-第7节试验要求-119-第14章操作要求-122-第1节一般规定-122-第2节操作要求-122-第15章工程船采用分体供气的补充规定-125-第1节一般规定-125-第2节工程船和水上浮体-125-第3节燃料舱及供气系统-126-f三l风险评估-127-第1节一般规定-127-第2节风险评估要素-127-第3节风险准则-130-第4节风险缓解措施-132-附录2新颖形状的燃料围护系统设计中极限状态方法的使用要求-140-第1节一般规定-140-第2节设计格式-140-第3节要求的分析-142-第4节承载能力极限状态-142-第5节
5、疲劳极限状态-145-第6节事故极限状态-146-第7节试验-146-WM3电子控制系统-147-第1节一般规定-147-第2节气体燃料发动机电控系统技术要求-147-第3节气体控制系统和气体安全系统-150-iv第1章通则第1节一般规定1.1.1 适用范围1.1.1.1 船舶应用天然气燃料规范(以下简称本规范)适用于船长20m及以上的使用天然气为燃料的钢质船舶,但液化气体运输船除外。1.1.1.2 使用天然气为燃料的船舶,除满足本规范外,还应满足本社钢质海船入级规范或国内航行海船建造规范或钢质内河船舶建造规范(以下简称相关规范)的有关要求。此类船舶尚应注意船旗国主管机关的有关要求(如有时)。
6、1.1.13 现有船舶如将柒油机改装为气体燃料发动机,应视为重大改装,需满足船旗国主管机关相关规定、本规范及本社船舶重大改装实施指南的相关要求。除主管机关另有规定外,按本社天然气燃料动力系统船舶预设指南取得DroR(m)标志的船舶,将主机改装为双燃料发动机时,可不视为重大改装。1.1.14 4除本章明确规定者外,本社散装运输液化气体船舶构造与设备规范和内河散装运输液化气体船舶构造与设备规范的相关定义适用本规范。1.1.2定义1.1.2.1 事故:系指可能导致人命丧失、人体伤害、环境破坏或财产和经济利益损失的无法控制的事件。1.1.2.2 船宽(3):系指本社相关规范中所定义的船宽。1.1.2.
7、3 加注:系指从陆基或浮式装置向船上固定燃料舱输送液态或气态燃料,或可移式燃料罐与燃料供应系统连接。1.1.2.4 加注站:系指设有气体燃料加注接头、回气接头(如设有)、相关阀件和控制系统等的位置或处所。1.1.2.5 合格防爆型:系指由本社认可的相关机构按公认的标准I核准在易燃环境中为安全型的电气设备。1.1.2.6 CNG:系指压缩天然气。1.1.2.7 控制站:系指船舶无线电设备或主要航行设备或应急电源所在的处所,或火警指示器或消防控制设备集中的处所,以及机舱控制室。火警指示器或消防控制设备集中的处所亦视为消防控制站。1.1.2.8 设计温度:(用于材料选择)系指液化气体燃料在燃料舱中可
8、以被装载或运输的最低温度。1.1.2.9 设计蒸气压力(PO):系指燃料舱顶部的最大表压力,用于对燃料舱的设计。I如IEC60079爆炸性环境,IEC60092-502船舶电气设备一专辑一液货船,或GB3836爆炸性环境。1.1.2.10 双截止透气阀:系指管路中的两只串联阀和释放此两阀之间管路中压力的第三只阀的组合。双截止透气阀也可由一只二通阀和一只关断阀组成,替代三只独立阀。1.1.2.11 双燃料发动机:系指既可以以天然气为燃料,又可以燃烧燃油,或者同时燃烧燃油和天然气燃料的内燃机。1.1.2.12 双壁管:系指由内管和外管组成的,主要用于向用气设备供气的管路。内管和外管之间充满压力高于
9、气体燃料压力的惰性气体或按本规范有关要求进行通风。1.1.2.13 围蔽处所:系指在没有机械通风的情况下,通风受到限制且任何爆炸性环境不能被自然驱散的处所2。1.1.2.14 ESD:系指紧急关闭。1.1.2.15 爆炸:系指燃烧无法控制而导致的爆燃事件。1.1.2.16 爆炸压力释放:系指为防止容器或围蔽处所的爆炸压力超过该容器或处所的最大设计超压值而采取的将超压通过指定开口释放的措施。1.1.2.17 燃料围护系统:系指包括燃料舱接头在内的用于燃料储存的装置。它包括所设的一道主屏壁、一道次屏壁、相关绝热层和屏壁间处所,以及必要时用于支撑这些构件的相邻结构。如次屏壁是船体结构的一部分,则其可
10、以为燃料舱处所的限界面。燃料舱周围的处所定义如下:(1)燃料舱处所:系指由船舶结构所围蔽的、其内设有燃料围护系统的处所。如燃料舱的接头位于燃料舱处所内,则该处所也可视作燃料舱接头处所;(2)屏壁间处所:系指主屏壁和次屏壁之间的处所,不论是其全部还是部分由绝热材料或其他材料所填充;(3)燃料舱接头处所:系指环围燃料舱所有接头和阀门的处所。燃料舱接头处所内也可设有设备,如蒸发器或热交换器。这些设备被视为仅含潜在释放源,但不含着火源。以C型独立燃料舱为例,上述术语参见图1.1.2.17。2参见GB/T22189船舶电气设备一专辑一液货船或IEC60092-502船舶电气设备一专辑一液货船中的定义。1
11、.1.2.18 充装极限(尸L):系指当液体燃料达到基准温度时,燃料舱内最大液体体积与整个燃料舱容积之比。1.1.2.19 燃料准备间:系指包含用于燃料制备目的的泵、压缩机和/或蒸发器的任何处所。内部设有如蒸发器或热交换器设备的燃料舱接头处所,不被视为燃料准备间。这些设备应被视为仅含潜在释放源,但不含着火源。1.1.2.20 气体:系指温度为37.8C时蒸气压力超过0.28MPa绝对压力的流体。1.1.2.21 用气设备:系指船上使用气体作为燃料的任何装置。1.1.2.22 气体燃料发动机:系指单一气体燃料发动机或双燃料发动机。1.1.2.23 单一气体燃料发动机:系指只能依靠气体运转而不能转
12、换到以任何其他类型燃料运转的发动机。1.1.2.24 气体阀件单元处所:系指一个气密处所或阀箱,其内部设有用于控制或调节气体燃料发动机之前的气体供应的阀件。1.1.2.25 危险区域:系指爆炸性气体环境出现或预期可能出现的数量达到足以要求对设备的结构、安装和使用采取特殊预防措施的区域。危险区域分:(1)0区:系指持续存在或长时间存在爆炸性气体环境的区域;(2)1区:系指在正常操作情况下可能出现爆炸性气体环境的区域;(3)2区:系指在正常操作情况下不大可能出现爆炸性气体环境的区域,即使出现,也可能仅偶然发生并且存在时间短。1.1.2.26 高压:系指最大工作压力大于1.0MPa。1.1.2.27
13、 独立燃料舱:系指自身支持的燃料舱,它不构成船体结构的一部分,对船体强度不是必需的。1.1.2.28 1.EL:系指爆炸下限。1.1.2.29 船长(L):系指本社相关规范中所定义的船长。1.1.2.30 1.NG:系指液化天然气。1.1.2.31 装载极限(LL):系指最大许可的液体体积与燃料舱可装载容积之比。1.1.2.32 MARVS:系指压力释放阀的最大允许调定值。1.1.2.33 MAWP:系指系统组件或燃料舱的最大允许工作压力。1.1.2.34 薄膜燃料舱:系指非自身支持的燃料舱,它由相邻的船体结构通过绝热层支持的一层液密和气密层(薄膜)组成。1.1.2.35 主气体燃料阀:系指一
14、个位于机舱外面的供气管路上的自动裁止阀,该阀应为故障关闭(其驱动动力失效时关闭)型,并尽量靠近热交换器(如设有时)。对于多台气体燃料发动机,该阀可位于供气总管上,也可位于每台气体燃料发动机的供气支管上。M.2.36非危险区域:系指爆炸性气体环境预期出现的数量不足以要求对设备的结构、安装和使用采取特殊预防措施的区域。1.1.2.37 开敞甲板:系指无重大火灾风险的甲板,其至少两端/侧开敞,或一端开敞并通过分布在侧壁或上部甲板的固定开口提供遍及整个甲板长度的充分有效的自然通风。1.1.2.38 可移式燃料罐:系指可移动(如吊装或滚装)至船外进行加注的燃料罐。1.1.2.39 风险:系指对后果的可能
15、性和严重程度的综合表述。1.1.2.40 基准温度:系指在压力释放阀(PRVs)调定压力下与燃料舱内燃料蒸气压力所对应的温度。1.1.2.41 次屏壁:系指燃料围护系统中被设计成能暂时容纳可能从主屏壁泄漏的液体燃料的液密外层构件,同时也为了防止船体结构的温度下降至不安全的程度。1.1.2.42 半围蔽处所:系指由于存在顶部、挡风墙或舱壁等结构,且其布置使得气体可能不会扩散以致其自然通风条件与开敞甲板上的处所有显著差异的处所3。1.1.2.43 释放源:系指可能将气体、蒸气、雾气或液体释放至空气中,以致形成爆炸性环境的某一点或某一位置。例如:气体燃料系统内的任何阀件、可拆卸式管接头、管垫圈、压缩
16、机或泵密封装置等。1.1.2.44 燃料舱主阀:系指一个位于燃料舱供气管路上尽量靠近燃料舱出口的遥控极止阀,该阀应为故障关闭(其移动动力失效时关闭)型。1.1.2.45 不可接受的动力损失:根据SOLAS公约第11-l章第26.3条的规定,系指在某一重要辅机不能工作时,不能维持或恢复推进机械的正常运转。对国内航行海船和内河船舶,系指动力损失超过维持船舶推进和正常电力供应所需总功率的60%。1.1.2.46 蒸气压力:系指在规定的温度下液体上方饱和蒸气的平衡压力(绝对压力),以MPa计。1.13目的及功能要求1.1.3.1 本规范的目的是为天然气燃料动力船舶相关的机械、设备和系统的布置、建造和安
17、装提供标准,并使其对船舶、船员和环境的风险降至最低。1.1.3.2 为达到上述目的,天然气燃料动力船舶的设计和建造应满足如下功能要求:(1)系统的安全性、可用性和可靠性应与常规以石油为燃料的全新同类主机和辅机相同。(2)应能通过布置和系统设计(如通风、探测和安全措施)将与燃料相关的危险所发生的概率和后果限制在最低水平。当气体泄漏或风险降低措施失效时,应启动必要的安全措施;(3)应确保气体燃料装置的风险降低措施和安全措施不会导致不可接受的动力损失;(4)应尽量限制危险区域,将其可能影响船舶、船上人员和设备安全的潜在风险降至最低;(5)危险区域内应仅安装操作所必需的设备,且此类设备的性能应与其工作
18、环境相适应并经本社认可;(6)应能防止易爆、易燃或有毒气体浓度意外积聚;(7)应适当防护气体燃料系统的部件,以免其遭受外部损伤;(8)应将危险区域内的着火源减至最少,以降低爆炸发生的概率;(9)应设置安全和合适的燃料供应、储存和加注装置,其能够接收和容纳所要求状态下的燃料3参见GB/T22189船舶电气设备一专辑一液货船或IEC60092-502船舶电气设备一专辑一液货船。而不会造成泄漏。除由于安全原因而必须排放外,系统应设计成能在所有正常运行状态(包括闲置状态)下不对外排放天然气;(10)应设置经适当设计、构造和安装的气体管系、围护和超压释放装置,以实现其预定用途;(11)机器、系统和部件的
19、设计、制造、安装、操作、维护和保护应确保其安全和可靠的运行;(12)燃料围护系统和包含气体释放源的机器处所的布置和位置,应使其中任何一处发生火灾或爆炸均不会导致不可接受的动力损失或其他舱室的设备无法操作;(13)应设置合适的控制、报警、探测和切断系统,以确保气体燃料系统安全和可靠的运行;(14)应设置适合所有相关处所和区域的固定气体探测系统;(15)应设置适于控制相关危险的防火、探火和灭火措施;(16)应确保燃料系统和气体燃料发动机的调试、试验和维护满足在安全性、可靠性和可用性方面的目标;(17)技术文件应允许评估系统及其部件与下述之间的符合性:所采用的适用规范、指南、设计标准;和与安全性、可
20、用性、可维护性和可靠性相关的原则。(18)某个技术系统或部件的单一故障不应导致不安全或不可靠的状况;(19)应在所有低温设备、管系的所在区域设置警示标志和防护措施,以防止人员因无意接近或接触而造成的低温伤害;1.1.3.3爆炸后果的限制在任何含有潜在释放源4和潜在着火源的处所内所发生的爆炸不应:(1)对位于除该事故发生所在处所以外的任何其他处所内的设备/系统的正常运转造成破坏或干扰;(2)损坏船舶从而发生主甲板以下浸水或任何连续浸水;(3)破坏工作区域或起居处所以致在该类处所处于正常工作状态下的人员受到伤害;(4)扰乱控制站和电力分配所需的配电室的正常运转;(5)损害救生设备或相关的降落装置;
21、(6)扰乱位于爆炸致损处所外的消防设备的正常运转;(7)影响船上的其他区域从而导致可能产生连锁反应,尤其是货物、气体和燃油的连锁反应;或(8)妨碍人员通往救生设备或阻碍脱险通道。1.1.4 附加标志1.1.4.1 凡符合本规范要求并申请入级的天然气燃料动力船舶,可在本社规定的入级符号后,加注表1.1.4.1中相应的附加标志:4双壁管不视作潜在释放源。附加标志说明NaturalGasFuel使用天然气为燃料该标志授予其主推进和/或辅助机械使用天然气或使用天然气和热油为热料的船舶,但液化气体运输船除外。附加标志表LL4.11.1.5 替代设计1.1.5.1 对本规范要求船上应装设或配备的特定的附件
22、、材料、仪表、设备的部件或其型号,或应采取的特别措施和任何程序或布置,本社允许采用其他替代设备或措施,但应通过试验或其他方法,确认其至少具有与本规范要求者相等的效能。1.1.5.2 本社不允许用操作方法或程序替代本规范规定的特定附件、材料、仪表、设备的部件或其型号。1.1.6 风险评估1.1.6.1 风险评估的目的是确保对气体燃料所涉及的风险进行必要评估,以消除或减轻对船上人员、环境或船舶的任何不利影响。1.1.6.2 风险评估仅需在本规范有明确要求的情况下进行。1.1.6.3 应采用可接受和公认的风险分析技术进行风险分析,并应至少考虑功能丧失、部件损坏、火灾、爆炸和电击。分析应确保尽可能消除
23、各种风险。不能消除的应视需要予以减轻。各种风险的详细情况以及减轻风险的方法应形成文件并提交本社认可。1.1.6.4 风险评估可参照本规范附录1进行。第2节图纸和资料1.2.1 送审图纸?口资料1.2.1.1 天然气燃料动力船舶除按本社相关规范的要求提交图纸资料外,还应将下列图纸资料一式3份提交本社批准:(1)船舶布置机器处所、起居处所、服务处所和控制站布置图;燃料围护系统布置图: 燃料准备间(如设有)布置图; 气体燃料加注系统布置图(含加注接头); 燃料舱处所、燃料舱接头处所的出入口、透气管和其他开口的布置; 燃料准备间和其他气体危险区域的通风管、门和开口的布置:起居处所、服务处所和控制站的入
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