多功能LPG罐車泄漏事故救援訓(xùn)練裝置設(shè)計

劉立文

(武警學(xué)院 消防指揮系,河北 廊坊　065000)

近年來，隨著液化石油氣(以下簡稱LPG)罐車應(yīng)用領(lǐng)域的日益廣泛和公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷發(fā)展，LPG罐車成為LPG異地運輸?shù)闹匾ぞ遊1]。LPG罐車作為一種移動式壓力容器，罐體本身的帶壓特性以及運輸環(huán)節(jié)潛在的風(fēng)險性使其更易發(fā)生泄漏，而事故地點的不確定性、現(xiàn)場環(huán)境的復(fù)雜性、泄漏情形的多樣性、泄漏介質(zhì)的燃爆性，使得此類事故的處置危險性高、救援技術(shù)復(fù)雜、處置難度加大。消防部隊對提高處置LPG罐車事故的作戰(zhàn)能力的訓(xùn)練越來越重視。然而，LPG罐車泄漏事故救援訓(xùn)練裝置較少，有的罐車訓(xùn)練裝置功能和結(jié)構(gòu)單一,訓(xùn)練效果欠佳。因此，建設(shè)滿足實戰(zhàn)需求的多功能LPG罐車訓(xùn)練裝置刻不容緩。

1　LPG罐車泄漏事故救援關(guān)鍵技術(shù)分析

在LPG罐車泄漏事故救援中用到的救援技術(shù)和方法很多，如噴霧稀釋、火源控制、起重吊升等，其中，堵漏技術(shù)、引流點燃技術(shù)、倒罐輸轉(zhuǎn)技術(shù)以及剎車抱死解除技術(shù)是快速有效處置事故的關(guān)鍵，是成功救援的必要措施。

1.1　堵漏技術(shù)

在LPG罐車交通事故中，由于外力作用下通常使密封罐車遭到不同程度的破壞，導(dǎo)致罐體內(nèi)儲存介質(zhì)發(fā)生泄漏，此時堵漏技術(shù)是對泄漏源進(jìn)行控制的最重要的方法之一，也是從源頭解決問題的根本措施[2]。通過對以往發(fā)生的事故進(jìn)行分析，LPG罐車易發(fā)生泄漏的部位主要有安全閥、液位計、溫度計、壓力表、裝卸法蘭、液相管道及氣相管道，泄漏部位不同，所需要的堵漏工具和堵漏方法各異。LPG罐車泄漏壓力由罐車氣相空間的飽和蒸氣壓決定，LPG的飽和蒸氣壓只與溫度有關(guān)，因此事發(fā)季節(jié)不同，泄漏壓力不同，通常LPG罐車泄漏壓力在0.1～1.3 MPa之間。

1.2　倒罐技術(shù)

無論堵漏是否成功，倒罐是不可或缺的救援環(huán)節(jié)，通過倒罐可以加速事故處置，減小現(xiàn)場危險性，消除安全隱患，減少LPG能源損失。常用的倒罐方法有壓差倒罐、烴泵倒罐、壓縮機(jī)倒罐和壓縮氣體倒罐[3-5]，無論哪種方法進(jìn)行倒罐，在連接倒罐管線時，必須考慮罐車的狀態(tài)，罐車處于仰翻狀態(tài)下，氣相管和液相管功能互換。

1.3　抱死解除技術(shù)

LPG罐車交通事故中車輪抱死比較常見，車輛抱死以后，車輛難以移動，致使救援行動受阻，能否迅速解除抱死系統(tǒng)，移動車輛，成為事故現(xiàn)場應(yīng)急處置的關(guān)鍵[6]，只有解除了抱死系統(tǒng)才能進(jìn)行堵漏、倒罐等作業(yè)。

1.4　引流點燃技術(shù)

在保證安全的前提下，可從罐車閥門箱內(nèi)液相管或氣相管連接引流管，在安全區(qū)域內(nèi)主動點燃，控制燃燒，可以消除現(xiàn)場危險因素、加速處置工作的進(jìn)程。

2　LPG罐車泄漏事故救援訓(xùn)練裝置建設(shè)存在問題

目前，我國對LPG罐車泄漏事故應(yīng)急處置的理論研究較為深入，形成了較為成熟的處置對策與救援技術(shù)，但在LPG罐車泄漏事故救援訓(xùn)練裝置建設(shè)方面存在以下問題：一是訓(xùn)練功能單一，僅具有應(yīng)急堵漏訓(xùn)練功能；二是仿真程度較低，無法直觀展示LPG罐車的實體結(jié)構(gòu)；三是泄漏點的設(shè)置針對性與典型性不強(qiáng)，與實際泄漏情形不符；四是只能模擬液相泄漏場景，且泄漏壓力不能精確調(diào)節(jié)或穩(wěn)定控制。由于訓(xùn)練裝置存在上述問題，導(dǎo)致LPG罐車泄漏事故專項救援訓(xùn)練開展戰(zhàn)術(shù)演練多、救援技術(shù)訓(xùn)練少的現(xiàn)狀，即便開展救援技術(shù)訓(xùn)練，也僅能開展應(yīng)急堵漏技術(shù)訓(xùn)練，這嚴(yán)重制約了我國消防部隊專項救援技能的提升。加快設(shè)計更加逼真、更加符合實際的多功能LPG罐車訓(xùn)練裝置刻不容緩。

3　多功能LPG罐車泄漏事故救援訓(xùn)練裝置的整體布局設(shè)計

3.1　設(shè)計原則

LPG罐車泄漏事故救援訓(xùn)練裝置的設(shè)計要遵循“仗怎么打，兵就怎么練，設(shè)施就怎么建”的原則，因此，總結(jié)泄漏事故救援實戰(zhàn)中所使用的關(guān)鍵技術(shù)，這些關(guān)鍵技術(shù)作為訓(xùn)練裝置設(shè)計的依據(jù)。為了提高仿真度，宜采購新罐車進(jìn)行改裝，以直觀展示LPG罐車的基本結(jié)構(gòu)與安全附件，強(qiáng)化受訓(xùn)者對罐車的感官認(rèn)識。如果考慮經(jīng)濟(jì)因素也可采購報廢罐車進(jìn)行改裝，但要求報廢罐車結(jié)構(gòu)完整，功能齊備。

3.2　模塊化功能設(shè)計

在深入研究LPG槽車的基本結(jié)構(gòu)、典型泄漏情景(包括泄漏部位、泄漏口形狀及大小、泄漏壓力、泄漏相態(tài)等)以及泄漏事故關(guān)鍵救援技術(shù)(包括原理、適用范圍、器材組成、操作方法及注意事項等)的基礎(chǔ)上，在盡量不改動槽車原有形狀和結(jié)構(gòu)的前提下，對訓(xùn)練裝置進(jìn)行模塊化功能設(shè)計，如圖1所示。主要包括應(yīng)急堵漏、倒罐輸轉(zhuǎn)、引流點燃、抱死解除四個訓(xùn)練模塊，這四個模塊分別實現(xiàn)了訓(xùn)練裝置的四項救援技術(shù)訓(xùn)練功能。

圖1　模塊化功能設(shè)計方案

3.3　整體布局設(shè)計

根據(jù)功能模塊化設(shè)計方案，對LPG罐車進(jìn)行實體改造，在改造前必須進(jìn)行整體布局設(shè)計。為了研制出集應(yīng)急堵漏、倒罐輸轉(zhuǎn)、引流點燃、抱死解除于一體的多功能訓(xùn)練平臺，至少需要兩輛LPG罐車，其中在罐車1上實現(xiàn)應(yīng)急堵漏和引流點燃模塊功能，在罐車2上實現(xiàn)抱死解除模塊功能，在罐車1、罐車2上利用烴泵及其附屬管線實現(xiàn)倒罐輸轉(zhuǎn)模塊功能。其中罐車1的應(yīng)急堵漏模塊最重要，設(shè)計液相泄漏和氣相泄漏，包含7個泄漏點，并實現(xiàn)不同壓力下的穩(wěn)定泄漏，因此要對罐車1進(jìn)行整體布局設(shè)計。在對罐車1進(jìn)行整體布局設(shè)計時，要求其中一側(cè)的閥門箱內(nèi)閥門、管路的結(jié)構(gòu)功能保持不變，以便進(jìn)行引流點燃和倒罐輸轉(zhuǎn)作業(yè)，另一側(cè)閥門箱內(nèi)閥門、管路可以進(jìn)行改造；在對罐體內(nèi)部進(jìn)行改造時，要包括以下幾部分：水罐、供水系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)，其中供水系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)分別與液相泄漏點和氣相泄漏點連通。罐車1整體布局設(shè)計如圖2所示。

4　功能模塊方案設(shè)計

根據(jù)LPG罐車泄漏事故救援中的關(guān)鍵技術(shù)，多功能LPG罐車泄漏事故救援技術(shù)訓(xùn)練裝置設(shè)計可主要包括應(yīng)急堵漏、倒罐輸轉(zhuǎn)、引流點燃、抱死解除四個訓(xùn)練模塊，通過這四個模塊分別實現(xiàn)訓(xùn)練裝置的四大訓(xùn)練功能。

4.1　應(yīng)急堵漏訓(xùn)練模塊設(shè)計

應(yīng)急堵漏模塊主要實現(xiàn)LPG罐車泄漏事故典型泄漏情景的模擬再現(xiàn)，以便受訓(xùn)人員根據(jù)泄漏部位、泄漏壓力、泄漏相態(tài)等選用合適的堵漏工具開展堵漏訓(xùn)練，從而增強(qiáng)堵漏訓(xùn)練的多樣性和真實性。

1.水箱；2變頻泵；3.空氣壓縮機(jī)；4.LPG氣瓶；5.閥門箱；6.發(fā)電機(jī)；7.變頻控制箱；8.電源控制箱；9.電磁閥控制箱；10.儲氣筒；11.安全閥；12.液位計

4.1.1泄漏部位的選擇

設(shè)計中考慮了液體泄漏和氣體泄漏，將泄漏點設(shè)置為7處，其中3個液相泄漏點、4個氣相泄漏點。液相泄漏點包括液位計法蘭泄漏點、液相球閥泄漏點、罐體側(cè)壁焊縫泄漏點；氣相泄漏點包括液位計泄漏點、安全閥泄漏點、氣相球閥泄漏點、罐頂焊縫泄漏點，泄漏點設(shè)置更具典型性。

4.1.2泄漏壓力的控制

采用變頻泵控制液相泄漏壓力(調(diào)節(jié)范圍：0～1.3 MPa)，采用空氣壓縮機(jī)的壓力調(diào)節(jié)器控制氣相泄漏壓力(調(diào)節(jié)范圍：0～1.0 MPa)，實現(xiàn)液相和氣相泄漏壓力的精確調(diào)節(jié)與穩(wěn)定控制。

4.2　倒罐訓(xùn)練模塊設(shè)計

倒罐訓(xùn)練模塊需要兩輛罐車，在進(jìn)行倒罐輸轉(zhuǎn)模塊設(shè)計中，通過分析倒罐原理和方法，設(shè)計倒罐所需的罐體以及氣液相閥門管道的分配，使倒罐和其他模塊訓(xùn)練相互之間不受影響。另外為了進(jìn)行烴泵倒罐訓(xùn)練，還設(shè)計了輸轉(zhuǎn)泵推車模塊，實現(xiàn)了輸轉(zhuǎn)軟管的快速連接，并實施倒罐作業(yè)。目前該模塊能夠?qū)嵤翰畹构蕖N泵倒罐兩種作業(yè)方式的訓(xùn)練。

4.3　抱死解除訓(xùn)練模塊設(shè)計

通過分析抱死解除原理進(jìn)行剎車抱死解除模塊設(shè)計。該模塊設(shè)計了三種解除抱死的方式，一是啟動車輛, 松手剎解除抱死系統(tǒng)；二是利用其他氣瓶壓力, 解除抱死系統(tǒng)；三是通過旋出彈簧制動缸頂部螺栓, 解除抱死系統(tǒng)。在利用第二種方法解除抱死系統(tǒng)時，還設(shè)計研發(fā)了壓縮空氣氣瓶與車載儲氣筒的轉(zhuǎn)換接口，實現(xiàn)了抱死解除訓(xùn)練中對抱死系統(tǒng)的迅速解除。

4.4　引流點燃訓(xùn)練模塊設(shè)計

罐體內(nèi)部單獨設(shè)置燃?xì)夤艿馈⒁夯瘹夤蕖㈦姶蚧鹧b置、引流軟管、電磁閥開啟自動控制裝置及燃燒火炬。該模塊用于引流點燃操作訓(xùn)練，訓(xùn)練操作完全與真實作業(yè)相同，訓(xùn)練中可實現(xiàn)真實點火。

5　多功能LPG罐車泄漏事故救援訓(xùn)練裝置的特點

5.1　高度仿真，貼近實戰(zhàn)

首先多功能LPG罐車泄漏事故救援裝置是在保留原有結(jié)構(gòu)形狀上，進(jìn)行了整體布局和模塊化設(shè)計。另外在結(jié)構(gòu)分析與戰(zhàn)例統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，設(shè)置了7個典型泄漏部位，并用空氣壓縮機(jī)的壓力調(diào)節(jié)器、變頻泵分別對氣相泄漏壓力、液相泄漏壓力進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)節(jié)與穩(wěn)定控制，從而實現(xiàn)LPG罐車典型泄漏場景的真實再現(xiàn)。

5.2　高度集成，功能多樣

多功能LPG罐車泄漏事故救援裝置將多個訓(xùn)練模塊進(jìn)行了綜合集成設(shè)計，可實現(xiàn)典型泄漏部位不同壓力下的應(yīng)急堵漏、倒罐輸轉(zhuǎn)、引流點燃、抱死解除等救援技術(shù)訓(xùn)練和戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練功能。

5.3　遠(yuǎn)程控制，安全可靠

多功能LPG罐車泄漏事故救援裝置通過電磁閥實現(xiàn)了各泄漏點開啟、引流點燃等操作的遠(yuǎn)程自動控制，確保了訓(xùn)練安全。

6　結(jié)束語

LPG罐車事故多發(fā)，事故危害嚴(yán)重，只有通過有效的實戰(zhàn)化訓(xùn)練才能提高救援能力。本文設(shè)計的多功能LPG罐車泄漏事故救援訓(xùn)練裝置已經(jīng)加工出樣品，并已經(jīng)在武警學(xué)院消防指揮系的專業(yè)課程教學(xué)及學(xué)員畢業(yè)綜合演練中應(yīng)用，利用該訓(xùn)練裝置開展技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)的訓(xùn)練，能夠快速提高學(xué)員的化學(xué)事故救援能力，經(jīng)過教學(xué)實踐檢驗，教學(xué)效果良好。