“概念”與“定義”,兩個詞的含義不同。“鍋爐水位”是概念,鍋爐的各種水位必須有明確的定義。
船舶輔機課程輔(蒸汽)鍋爐部分,備課和授課過程中發現,鍋爐的各種水位過多且定義不明確,不僅造成授課困難和學生理解錯誤,還可能導致在船船員(包括學生畢業后在船工作)失誤,故建議航運行業的主管機關、學界和企業清晰界定鍋爐的各種水位。
本文提出一些見解,敬請指正。
1 鍋爐水位分類
鍋爐水位,指鍋爐汽水空間內的水面位置,最低和最高分別是鍋爐汽和水空間的最低點(無水)和最高點(充滿水)。
鍋爐工作水位適當,是鍋爐正常工作必要條件,如所周知:
過高,爐水可能隨蒸汽溢出導致水擊損壞用汽設備。
過低,部分傳熱面可能因失去爐水冷卻而高溫燒損,尤其是傳熱面溫度過高又被補加的水驟冷,極易裂紋或擴管連接處松動漏泄。
分析鍋爐實際工作情況,水位有三類(見圖1):
正常工作水位;
過高水位(高于正常工作水位)
過低水位(低于正常工作水位)。
2 鍋爐正常工作水位
2.1 定義
正常工作水位,指能保證鍋爐安全正常工作的水位,其高度范圍:
正常工作水位上限,低于鍋爐汽水空間的蒸汽出口一定高度;
正常工作水位下限,高于鍋爐傳熱面最高點一定高度。
水位表均明顯標識正常工作水位上限和正常工作水位下限。
上述“一定高度”和水位表標識都有強制性規定:
中國船級社《鋼質海船船舶入級與建造規范》2006年版第6.3.4.7條規定了不同型式鍋爐的不同正常工作水位上限和下限;
中國船級社《鋼質海船船舶入級與建造規范》2006年版第6.3.4.2條規定,“水位表的水位最低顯示位置應與鍋爐的最低工作水位高度相一致,但對水管鍋爐應位于最低工作水位以下50 mm處”;以及
國家《蒸汽鍋爐安全技術監察規程》1997年版第157條,水位表“下部可見邊緣應比最低安全水位至少低25 mm”,和“上部可見邊緣應比最高安全水位至少高25 mm”。其中“最低安全水位”和“最高安全水位”應可理解為“正常工作水位下限”和“正常工作水位上限”。
2.2 確認方法
可通過目視確認,有疑問可沖洗水位表后確認。
2.3 正常工作水位的某些其他表述辨析
(1)最高工作水位和最低工作水位
最低工作水位和最高工作水位,如上引《鋼質海船船舶入級與建造規范》2006年版第6.3.4.2條。
“最高工作水位”和“最低工作水位”的詞義不準確,實際是說“安全工作最高水位”和“安全工作最低水位”。
建議不使用“最高工作水位”和“最低工作水位”,因為不如“正常工作水位上限”和“正常工作水位下限”準確。
(2)最高安全水位和最低安全水位
最低安全水位和最高安全水位,見于國家《蒸汽鍋爐安全技術監察規程》1997年版第157條。
建議不使用“最低安全水位”和“最高安全水位”,理由是:
詞義不明確,可能被理解為“最高安全”的水位和“最低安全”的水位,嚴格地說,應是“安全工作最低水位”和“安全工作最高水位”;
不如“正常工作水位上限”和“正常工作水位下限”準確。
(3)“鍋爐最高水位”和“鍋爐最低水位”
見于《水運技術詞典》(交通部《水運技術詞典》編輯委員會主編,人民交通出版社,1984年出版,293頁,最高水位、最低水位詞條):“(1)鍋爐最高水位,是指鍋爐工作時允許的水位上限;(2)鍋爐最低水位,是指鍋爐工作時允許的水位下限……”。
建議不使用“鍋爐最高水位”和“鍋爐最低水位”,理由是其詞義不確切,易與前述鍋爐水位最低是鍋爐汽和水空間的最低點(無水)和最高是鍋爐汽和水空間充滿水混淆。
(4)“高水位”和“低水位”
“高水位”和“低水位”常用來簡稱正常工作水位上限和正常工作水位下限,例如中華人民共和國船舶檢驗局《內河營運船舶檢驗規程》1993年版第十三章第三節13.3.3.1條。
建議不使用“高水位”和“低水位”,理由是:
“高水位”和“低水位”詞義不準確,不知水位高或低到什么程度。
從字面理解似乎鍋爐本來就有“高水位”和“低水位”兩個水位,導致理解困難和引起爭論。
若以為正常工作水位上限和正常工作水位下限太羅嗦,為便于船舶日常工作而必須簡化,建議允許船舶日常口語使用“高水位”和“低水位”,但不宜見諸文字。
3 鍋爐過高水位
(1)定義
過高水位,指鍋爐工作時高于正常工作水位上限的水位。
(2)確認方法
水位低于水位表(顯示部分)上緣,可目視確認;
水位高于水位表(顯示部分)上緣,可沖洗水位表確認。
(3)危害
水位過高,爐水可能隨蒸汽溢出(汽水共騰),導致水擊,損壞用汽設備(汽缸、管路)。
(4)應對措施
水位低于水位表(顯示部分)上緣,可手動停止給水泵,密切監視水位變化,待水位降低至正常工作水位后恢復給水泵工作,必要時查明原因并消除之。
水位高于水位表(顯示部分)上緣,應立即停止鍋爐燃燒或加熱,關閉主蒸汽閥,停止設備用汽,查明原因并消除后再恢復鍋爐工作。
(5)過高水位的某些其他表述辨析
船舶輔鍋爐,一般不向動力設備供汽,不大會損壞蒸汽動力設備;且蒸汽壓力不高,蒸汽管路水擊損壞的可能也不大。所以,航運行業主管機關、學界和企業對鍋爐水位過高討論很少,基本沒有分歧。
4 鍋爐過低水位
定義一一過低水位,指鍋爐工作時低于正常工作水位下限的水位。
按此定義,過低水位范圍包括正常工作水位下限至汽和水空間最低點,水位在不同區間對鍋爐安全的影響不同,應對措施也不同。為方便船上操作,可細分為可見過低水位和不可見過低水位兩種。
4.1 可見過低水位
(1)定義和確認方法
可見過低水位,指鍋爐工作時,水位低于正常工作水位下限但水位表上仍能看到(包括“叫水”后看到)的水位。按此定義,過低水位有兩種,確認方法也不同:
①工作水位在正常工作水位下限(不含)與水位表(顯示部分)下緣(不含)之間,可直接目視確認,若有疑問,可沖洗水位表后確認;
②工作水位在水位表(顯示部分)下緣(含)與水位表下連通管(不含)之間,可采取某些措施(例如“叫水”)目視確認。
“叫水”,指一種水位表的操作,即:關閉水位表通汽閥→水位表內蒸汽冷凝而壓力低于鍋爐壓力→若水連管內有水則流入水位表→水位表因而出現水位。
(2)危害
可見過低水位,低于正常工作水位下限(正常工作水位下限距水位表顯示部分的下緣,一般在25 mm左右),尚不低于水位表下連通管,對鍋爐正常工作只是危險趨勢而沒有實質性危害。
(3)應對措施
屬于不正常狀態,必須立即采取措施,包括:
立即補充爐水;
若必要,立即停止鍋爐燃燒或加熱;
若必要(鍋爐汽壓下降過快可能導致汽水共騰),暫時關閉主蒸汽閥,停止設備用汽。
4.2 不可見過低水位
(1)定義和確認方法
不可見過低水位,指鍋爐工作時,水位低于正常工作水位下限,且目視(或“叫水”后仍)不能確認的水位。
按此定義,不可見過低水位包括下列兩種:
①工作水位在水位表下連通管(不含)與鍋爐傳熱面最高點(不含)之間;
②工作水位低于鍋爐傳熱面最高點。
確認水位的唯一方法,是鍋爐降壓和充分冷卻后打開人孔或手孔查看。
(2)危害
第①種情況,工作水位在水位表下連通管(不含)與鍋爐傳熱面最高點(不含)之間,鍋爐傳熱面尚未經干燒過熱,對鍋爐只是危險趨勢而沒有實質性損壞。
第②種情況,工作水位低于鍋爐傳熱面最高點,鍋爐傳熱面部分已經干燒,可能已經過熱甚至部分損壞。
(3)應對措施
屬于不正常狀態,必須立即采取措施。
第①種情況,鍋爐傳熱面尚未經干燒過熱,沒有實質性損壞,理論上可以立即補充爐水。但是,當時沒有辦法確認水位一定高于鍋爐傳熱面最高點(如前所述,“確認水位的唯一方法,是鍋爐降壓和充分冷卻后打開人孔或手孔查看”,所以,必須做最壞打算,按第②種情況采取應對措施。
第②種情況,鍋爐傳熱面部分已經干燒,可能已經過熱甚至部分損壞,若貿然補充爐水,已經干燒過熱而尚未損壞的受熱面驟冷,必然導致更嚴重的損壞。所以,應對措施包括:
立即停止鍋爐燃燒;
關閉主蒸汽閥,停止設備用汽;
鍋爐充分冷卻前,絕對不可向鍋爐補水;
鍋爐充分冷卻,適當放掉部分爐水,打開人孔或手孔,檢查確認受熱面受損程度,適當修理。
4.3 過低水位的某些其他表述辨析
(1)“最低危險水位”
“最低危險水位”,見于大連海事大學出版社出版的《船舶輔機》培訓書2008年版第271頁,“最低危險水位,是指水位降至最低水位之下的危險水位”。
“最低危險水位”,構詞方法錯誤,詞義不準確,不明確“最低”二字修飾“危險”、修飾“水位”、還是修飾“危險水位”:
若“最低”二字修飾“危險”,則“最低危險水位”應是“危險性最低的水位”;
“最低”二字修飾“水位”,則“最低危險水位”應是可能發生危險的水位的“最低”,只能是鍋爐汽水空間沒有水(水位高度為零);
聯系后文的“低于最低工作水位線的鍋爐水位”,“最低危險水位”應該是“危險低水位”。
“最低危險水位”,主管機關沒有要求在水位表上標識,實際上船舶一般也不標識,因而于船舶實際操作沒有任何意義。
“低于最低工作水位線的鍋爐水位”實際是指“過低水位”,建議廢止“最低危險水位”。
(2)“最低極限水位”
“最低極限水位”,見于中華人民共和國船舶檢驗局《內河營運船舶檢驗規程》1993年版第十三章第三節13.3.3.1條,規定“……(3)鍋爐水位小于最低極限水位時,則應自動停止供油和燃燒,并報警”。中華人民共和國船舶檢驗局《海上營運船舶檢驗規程》也有類似規定。
“最低極限水位”,構詞方法錯誤,詞義不準確,不明確“最低”二字修飾“極限”、修飾“水位”、還是修飾“極限水位”:
若“最低”二字修飾“極限”,而“極限”就是“最”,則“極限”與“最”重復;
若“最低”二字修飾“水位”,則“最低極限水位”是“極限低水位”,也只能是鍋爐汽和水空間沒有水(水位高度為零);
聯系后文的“應自動停止供油和燃燒,并報警”,“最低極限水位”應該是“危險低水位”。
“最低極限水位”,主管機關沒有要求在水位表上標識,實際上船舶一般也不標識,因而于船舶實際操作沒有任何意義。
建議廢止“最低極限水位”。
5 鍋爐“失水”以及應對措施
5.1 鍋爐“失水”的定義
“失水”,顧名思義,是指鍋爐缺水,或者不能保證鍋爐安全,或者不能保持鍋爐正常工作。因而,可以從這兩方面界定“失水”。
從保證鍋爐安全的角度,“失水”應該以水位是否低至鍋爐傳熱面最高點為標準。因為,按照前面的分析,只要鍋爐水位不低于鍋爐傳熱面最高點,鍋爐傳熱面就不會干燒,也就沒有實質性損傷。
從保持鍋爐正常工作的角度,“失水”應該以水位是否可見為標準。因為,水位一旦不可見,不論其是否低至鍋爐傳熱面最高點,都必須做最壞打算,按本文第4節“過低水位”的第②種情況(水位低于鍋爐傳熱面最高點)采取應對措施。
建議“失水”定義為“鍋爐水位低于正常工作水位下限”,即包括“可見過低水位”和“不可見過低水位”,理由是:
鍋爐實際操作,只能確定鍋爐水位可見和不可見,“失水”僅定義為不可見過低水位沒有實際意義。
“可見過低水位”包括正常工作水位下限至水位表(顯示部分)下緣,雖然對鍋爐沒有實質性危害,卻是危險趨勢,也必須立即采取補救措施。
若規定“失水”水位為“水位表(玻璃)下緣”,極易誤將水位表下緣的影子作為水位;若將“失水”水位規定為“水位表(顯示部分)下緣以上若干毫米”,卻因鍋爐正常工作水位下限與“水位表(顯示部分)下緣”之間距離很短(一般只有25 mm)和船舶縱傾、橫傾和搖擺難以判定而沒有實際意義。
“失水”定義為“鍋爐水位低于正常工作水位下限”,即包括本文“4鍋爐過低水位”所述的包括“可見過低水位”和“不可見過低水位”,因而也可分為“可見失水”和“不可見失水”
5.2 “失水”的應對措施
關于“失水”事故的處置,現有《船舶輔機》教科書有兩種觀點不妥。
(1)不區分“可見失水”和“不可見失水”
多數教科書,不考慮“可見失水”(可見過低水位)和“不可見失水”(不可見過低水位)的區別,統統要求“一旦發現失水,不能馬上加水,以防赤熱的受熱面遇水而產生裂紋,甚至鍋爐爆炸,并立刻停汽停爐”。
實際上,“可見失水”不必“立刻停汽停爐”,“馬上加水”也不會“赤熱的受熱面遇水而產生裂紋,甚至鍋爐爆炸”。
這種觀點,理論上不成立,船員不信服;不從實際出發給操作帶來麻煩,不會被船員認可,行不通。
(2)貿然加大給水量
某些教科書認為,“鍋爐處于失水危險狀態,只要能明確知道數分鐘前水位仍處于正常位置,則可加大給水量”,前提難以理解,表述不科學,完全錯誤:
“數分鐘”究竟是多少分鐘?不同額定蒸發量和負荷(實際蒸發量)的鍋爐一樣嗎?
“數分鐘后”發現“失水”,水位肯定不會降低至受熱面最高點之下?有何依據?不同型式、不同額定蒸汽壓力和/或燃燒強度的鍋爐都一樣嗎?還是鍋爐受熱面干燒“數分鐘”不會損壞?
這種觀點,易混淆“失水”概念,導致教學困難甚至危及船舶安全,必須糾正。
5.3 “失水”不是事故
按IMO推薦的《國際安全管理規則應用指南》[3]的定義:
“事故系指造成人員傷亡或造成環境、船舶或其貨物損害的事件”??梢姡鹿适沁^去完成時態,實際傷害和/或損害已是既成事實。
“險情系指若進一步發展會造成事故的情況(事故前兆)”。
“失水”不能認定為事故,最多是險情,因為:
“失水”定義為“鍋爐水位低于正常工作水位下限”,只是當時水位的狀態,是現在進行時態,而不是過去完成時態,鍋爐可能已經損壞,也可能將要損害,或者根本不會損壞。
主管機關關于事故的分類、報告、調查、統計(標準)、處理等的規定,也沒有一件將“失水”定性為事故。
《水運技術詞典》是水運行業權威學術著作,沒有依據就將“失水”定性為“事故狀態”顯然不妥。況且事故不是“狀態”而是事件。
《水運技術詞典》的相關詞條把“鍋爐內的水位低于水位表上標出的最低工作水位”定性為事故,可能是形勢使然。根據有關文獻和曾參與《水運技術詞典》編撰的人員介紹,該詞典1984年出版之前,我國水運行業陸續發生多起“失水”導致的鍋爐事故,損失慘重。其中大部分鍋爐損壞,不是因為前述的“水位低于受熱面最高點,沒有爐水冷卻的部分受熱面干燒”,而是因為船員經驗不足或心存僥幸,發現“失水”后未確認水位高于受熱面最高點就貿然補水,致使溫度過高的受熱面遇溫度較低的爐水急劇冷卻而變形損壞。為了抑制“失水”損壞鍋爐的事故,該詞典編撰組織者和編寫者認為有必要加強防范,體現為:
提高“失水”的水位高度,將低于正常工作水位下限而不是水位表(顯示部分)下緣作為“失水”的標準;
不論鍋爐損壞與否,都定性為事故。
然而,詞典表達的是學術觀點,沒有任何約束力。提高“失水”的水位高度,獲得了廣泛認同(尤其是主管機關認同),效果良好;定性為事故,沒有得到法律和(主管機關行政)法令的支持也就無法執行,《水運技術詞典》1984年發行以來,“失水”從來沒有作為事故列入統計項目,也就沒有一件作為事故而報告、調查和處理。
總之,“失水”不符合事故的定義,不是事故,也不是“事故狀態”。硬把“失水”作為“事故狀態”也不會對防范“失水”有任何作用。
6 結束語
鍋爐各種水位過多且定義不明確,顯示航運業的國家主管機關、學術機構和院校相關人員用語、用詞不嚴謹。其原因,愚以為可能是沿用習慣用語、口語化用語或約定俗成之故,可能還有翻譯的原因。
解決之道,長遠看,寄望于建立“船(船舶單位)、學(專業學校)、研(學術研究機構)、管(國家主管機關)”全面合作機制;當務之急,是規范相關資料(規則、規程、教材、參考書等)用詞,關鍵是航運行業主管機關出面組織官員、學者、從業者篩選鍋爐各種水位并科學地制定清晰的定義,強制推行。
參考文獻
1 中國船級杜.鋼質海船船舶入級與建造規范.北京:人民交通出版社,2006,3-79.
2 水運技術詞典編輯委員會《水運技術詞典》輪機管理分冊.北京:人民交通出版社,1988,293、308.
3 國際航運公會(ICS)和國際航運聯合會(ISF).國際安全管理規則應用指南.1993年.
作者:王金祥 來源:航海技術