115 專技高考高等考試 驗船師 輪機檢驗(包括1材料檢驗2鍋爐及壓力容器3主機4輔機5軸系及推進器6泵、閥及管路7通風及冷藏8試俥試航9污染管制) 考古題詳解

115 年・專技高考・高等考試・驗船師
試題代碼 輪機檢驗(包括1材料檢驗2鍋爐及壓力容器3主機4輔機5軸系及推進器6泵、閥及管路7通風及冷藏8試俥試航9污染管制)

第 一 題20 分

一般有關遠洋航行之大型商船「年度檢驗(Annual survey)」與「塢內檢驗(Docking survey)」內容主要的差異性為何?請敘述之。

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核心觀念

年度檢驗與塢內檢驗都是船舶定期檢驗的一部分,目的在確認船舶及其設備仍處於安全、適航與可維持船級的狀態。兩者的主要差異在於檢驗目的、船舶狀態與可檢查部位:

  • 年度檢驗(Annual Survey):按年確認船體、機器、設備及相關證書所涵蓋項目的基本狀況與操作性能,通常在船舶浮於水面時進行。
  • 塢內檢驗(Docking Survey):使船舶進入乾塢或上排,檢查平時浸在水下、難以接近的船底外部及水下附屬設備。

實際檢查項目與週期,依船旗國規定、船級社規則、船型及檢驗類別而定;塢內檢驗也可能與特別檢驗或其他定期檢驗合併辦理。以下以一般遠洋大型商船的船級檢驗慣例說明,以命題當年(民國 115 年)適用規定為準。

解題方法

作答時可從「水面上可做的例行檢查」與「必須使船底離水才能做的檢查」切入,再比較檢驗涵蓋範圍。年度檢驗重點是整體狀況與設備功能;塢內檢驗則集中在船底外板及水下部件的實際狀況。

比較項目年度檢驗塢內檢驗
檢驗目的確認船舶各項目在年度間隔內仍維持良好狀態,設備可正常運作詳查水下船體與附屬設備,發現磨耗、腐蝕、損傷及滲漏等缺陷
船舶狀態通常在水面上檢查,可配合船舶營運安排船舶須進入乾塢或上排,使船底露出;部分船級社規則允許符合條件時以水下檢驗替代
船體檢查檢查可接近部位、甲板、艙口、艙室及一般外觀;留意明顯變形、腐蝕、裂縫、滲漏與維修情形近距離檢查船底外板、龍骨、艉部結構、舵及其他水下船體部位;必要時進一步測厚、除污或拆檢
輪機與推進設備依適用項目檢查主機、輔機、鍋爐、壓力容器、軸系、泵、閥及管路等的外觀、維護紀錄與操作狀況,並按要求進行測試重點檢查水線以下的推進及舵設備,例如螺槳、舵、艉軸封與船底閥箱等;需視檢查結果安排間隙測量、拆檢或修理
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第 二 題20 分

大型船舶主機油霧偵測器在曲柄箱油霧濃度達到危險值前發出警報,讓輪機員及時停機或減速,避免爆炸發生。請問有關此裝置檢驗的重點為何?常見的缺失又為何?

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核心觀念

本題考查曲柄箱油霧偵測器(Oil Mist Detector, OMD)的安全功能是否有效:當軸承過熱或潤滑異常等情況造成油霧濃度上升時,系統須及早偵測並發出警報,讓輪機員及時處置,降低曲柄箱爆炸風險。檢驗重點不是只看面板是否亮燈,而是確認從取樣/感測、警報到遠端指示的整個功能鏈均正常。

SOLAS 第 II-1 章第 47 條規定,輸出功率達 2,250 kW 以上,或氣缸缸徑超過 300 mm 的內燃機,須裝設曲柄箱油霧偵測器、軸承溫度監測器或等效裝置。IACS 統一要求 M10、M67 分別涉及裝置配置與型式試驗要求。M67 所列型式試驗的油霧警報設定值,最高不得超過低爆炸界限(LEL)的 5%,約為油霧濃度 2.5 mg/L;LEL 約為 50 mg/L。

解題方法:依「配置、功能、警報、維護」檢查

  1. 確認配置與可用性 確認主機裝有適用的油霧偵測與警報系統,偵測器、監測面板及警報指示完整;各部件無明顯損壞、鬆脫或遭旁通。查看設備型式認可資料、製造廠操作與維護手冊,並確認船上有該手冊及檢查、測試紀錄。

  2. 確認偵測功能及取樣路徑 依製造廠程序測試各偵測點,確認油霧可由各曲柄箱取樣位置到達偵測器,並能正確顯示、辨識濃度變化。檢查取樣管、接頭及濾件有無堵塞、漏氣、積油或凝結水;若採取樣管路,管路配置須符合製造廠要求,避免冷凝油積聚造成阻塞。直接式感測器則檢查感測開口與光學部件是否清潔、暢通。

  3. 測試警報與故障指示 依製造廠程序施加測試訊號或使用核准測試方式,確認達到設定值時警報能及時發出,面板及可在遠離主機安全位置讀取的警報指示均正常。確認各缸/各取樣點的警報可正確辨識,警報設定值符合設備認可資料,未被任意調高或停用。

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第 三 題20 分

為了確保快關閥本身的設計、材料、製造工藝和性能,達到船級社規範的要求,快關閥出廠檢驗的主要項目、內容與檢驗流程分別為何?

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核心觀念

快關閥(Quick Closing Valve, QCV)是燃油等管路的緊急切斷閥,通常可由機艙外的遠端位置以鋼索、氣壓、液壓或其他方式操作,在火災等緊急情況下迅速切斷供油,避免燃油持續流出助長火勢。出廠檢驗要確認閥門符合核准圖說及適用的船級社規範,涵蓋設計、材料、製造品質、承壓密封及緊急關閉功能。

檢驗項目與壓力試驗要求,應依適用船級社規範、核准圖說及閥門設計標準辦理。不同船級社、閥型與設計壓力可能採用不同的試驗條件,不能將單一壓力數值視為所有快關閥通用。題目未指定船級社及閥門設計規格,因此以下依一般船級社產品檢驗架構說明。

解題方法

按「文件與設計 → 材料 → 製造品質 → 壓力與密封試驗 → 功能試驗 → 標識與證書」的順序作答。這種切入方式能逐一對應題目所問的設計、材料、製造工藝及性能,並呈現實際檢驗流程。

主要檢驗項目與內容

一、文件及設計符合性

  • 核對型式認可或設計核准文件、核准圖說、技術規格及適用標準。
  • 核對閥門型式、口徑、壓力等級、設計溫度、流向、操作方式與使用介質。
  • 確認閥體、閥蓋、閥瓣、閥桿、彈簧、執行機構及密封件的構造,與核准資料相符。
  • 確認遠端操作機構及連接方式符合設計,且標示了必要的操作方向或位置。

二、材料檢驗

  • 核對閥體及承壓零件的材料證明,確認材質、化學成分及機械性質符合核准規格。
  • 確認閥桿、彈簧、閥瓣與密封材料適用於設計壓力、溫度及介質。
  • 檢查鑄件、鍛件或其他材料的外觀品質;依規範或核准檢驗計畫,對指定部位進行無損檢測。
  • 核對材料標記與證明文件可追溯至實際零件,避免材料混用或替代未經核准。

三、外觀、尺寸及製造品質

  • 檢查鑄造、鍛造、焊接及機械加工品質;確認無裂紋、氣孔、砂眼、夾渣、變形或其他有害缺陷。
  • 量測主要尺寸、法蘭及螺栓孔、閥桿配合、壁厚與加工面,確認符合核准圖說及公差。
  • 檢查閥座、閥瓣、閥桿及密封面的加工與裝配狀況,確認動作不受卡滯或干涉。
  • 若有焊接,核對焊接程序、焊工資格與焊縫檢驗紀錄;有規定時執行相應的無損檢測。

四、承壓及密封試驗

試驗通常包括閥體強度試驗及閥座密封試驗,依核准試驗程序及適用規範設定試驗壓力、保壓時間與允許洩漏量。

  • **閥體液壓強度試驗:**封閉閥門出入口或依試驗程序加壓,檢查閥體及承壓接合處有無滲漏、裂損或異常變形。
  • **閥座密封試驗:**使閥門關閉,從規定方向加壓,檢查閥座洩漏是否在規範允許範圍內。
  • **閥桿及填料密封檢查:**在規定試驗條件下檢查外漏;試驗完成後確認無異常。
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第 四 題20 分

空氣瓶(Air receiver)是船舶機艙中儲存高壓氣體的裝置,請敘述其所儲存空氣的用途以及此裝置檢驗的內容與種類。

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核心觀念

空氣瓶(Air receiver)是空氣壓縮機排出高壓空氣後的儲存容器,主要作用是提供穩定、隨時可用的壓縮空氣,並緩衝壓縮機排氣脈動、減少壓縮機頻繁啟停。檢驗的核心在於確認瓶體沒有腐蝕、裂紋或變形,附屬閥件及安全裝置運作正常,且容器能安全承受工作壓力。

以命題當年(民國 115 年)法規為準;相關檢驗規定可參照《船舶檢查規則》及船舶適用的驗船機構規範。

空氣瓶所儲存空氣的用途

  1. 柴油主機起動:大型柴油主機通常以高壓起動空氣推動氣缸內活塞,帶動曲軸旋轉至自行發火運轉。
  2. 輔機起動:供發電機柴油機等輔助柴油機起動使用。
  3. 控制及操作用途:供氣動控制器、遙控系統、氣動閥件與部分儀表使用。
  4. 其他船上用途:依船舶設備配置,可供汽笛、氣動工具、吹掃或清潔等用途。各用途所需的空氣壓力及潔淨度不同,應由相應的管路與處理設備供應。

檢驗內容與種類

一、內部檢查

排空、隔離並開啟空氣瓶後,檢查瓶內有無鏽蝕、點蝕、裂紋、剝落、污泥、積水或油污,以及內壁狀況是否良好。並檢查瓶內排水設施是否通暢。內部腐蝕可能減薄瓶壁,積水與油污則會加速劣化,並影響供氣品質。

二、外部檢查

檢查瓶體外表面有無腐蝕、裂紋、變形、滲漏或焊接部位缺陷;檢查支座、固定件及連接管路是否牢固、狀況良好。必要時可依檢驗人員判斷進一步檢查或測量瓶壁厚度。

三、附屬裝置檢查

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第 五 題20 分

為驗證管壁、焊縫、彎頭及法蘭接頭的結構強度,液壓管路於製造完成後與安裝於船上之前,在廠試的方法與步驟分別為何?

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核心觀念

本題考的是液壓管路在製造完成、裝船之前的廠內強度試驗。試驗目的在確認管壁、焊縫、彎頭、三通及法蘭等承壓部位,能承受高於設計壓力的試驗載荷,且試驗後沒有滲漏或永久變形。

依船級規範 IACS UR P2.8,適用管路完成製造後、保溫及塗裝前,應在驗船師見證下進行水壓試驗。一般試驗壓力為:

PH=1.5PP_H=1.5P

其中 PHP_H 為試驗壓力,PP 為設計壓力。此要求適用於第 I、II 類管路及其整體管件;蒸汽管、給水管、壓縮空氣管、設計壓力大於 3.5 bar3.5\text{ bar} 的燃油管及其整體管件,也須依規定試驗。試驗時管壁膜應力不得超過試驗溫度下材料降伏應力的 90%90\%。

鋼管及整體管件設計溫度高於 300∘C300^\circ\text{C} 時,試驗壓力依許用應力修正:

PH=1.5PK100KTP_H=1.5P\frac{K_{100}}{K_T}

其中 K100K_{100} 為材料在 100∘C100^\circ\text{C} 時的許用應力,KTK_T 為設計溫度下的許用應力;試驗壓力不必超過 2P2P。若彎頭、三通等處會因試驗壓力產生過高應力,須經船級協會核准後調整試驗壓力。

本題所稱「廠試」是管段或管路組件的水壓強度試驗;管路裝船後還要依系統要求另作洩漏檢查或操作狀態檢查。

解題方法與試驗步驟

  1. 確認試驗範圍與壓力 核對管路用途、管路級別、設計壓力、設計溫度及材料,確認試驗範圍包含管壁、焊接接頭、彎頭、三通及已裝妥的法蘭接頭等。依適用規範計算試驗壓力,並確認不超過材料在試驗溫度下的應力限制。

  2. 試驗前檢查及隔離 完成焊接、必要的焊後熱處理及規定的非破壞檢測;檢查管段外觀、焊縫與法蘭組裝狀況。以盲板或適當封堵件封閉開口,隔離不適合承受試驗壓力的設備。

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