液化天然氣槽車裝卸區(qū)設(shè)置聯(lián)鎖裝置研究

韋永金

（貴州燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司，貴州貴陽 550004）

0 引言

傳統(tǒng)的液體儲(chǔ)槽接液口，在液體槽車誤操作啟動(dòng)后易拉斷充裝軟管，導(dǎo)致儲(chǔ)槽液體泄漏，造成嚴(yán)重后果。2013 年某公司物流低溫液體槽車在儲(chǔ)罐進(jìn)行充裝作業(yè)，充裝過程中駕駛員離開，由充裝人員監(jiān)督充裝。充裝完畢，駕駛員在沒有拆除充裝軟管的情況下，發(fā)動(dòng)車輛駛離現(xiàn)場，造成液體充車軟管，液體充車泵及進(jìn)出口、回氣管線等設(shè)備拉壞的事故，間接損失約200 萬元[1]。因此在低溫液體裝卸環(huán)節(jié)推廣使用拉斷閥，以期解決在液體槽車誤操作情況下，拉斷充氣軟管后，拉斷閥自動(dòng)關(guān)閉，杜絕事故發(fā)生。但由于燃?xì)庑袠I(yè)內(nèi)拉斷閥相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不完善，拉斷閥使用后出現(xiàn)一些問題，使得新技術(shù)的安全使用得不到保障。2020 年某企業(yè)的LNG 場站卸車作業(yè)過程中，液相軟管內(nèi)憋壓導(dǎo)致拉斷閥閃爆斷裂，軟管連同軟管上已斷裂的拉斷閥出現(xiàn)起跳及擺動(dòng)幅度較大現(xiàn)象，氣相軟管拉斷閥在閃爆斷裂瞬后，出現(xiàn)軟管起跳及擺動(dòng)幅度較小現(xiàn)象。

隨著強(qiáng)制性規(guī)范GB 55009—2021《燃?xì)夤こ添?xiàng)目規(guī)范》（以下簡稱燃?xì)夤こ桃?guī)）于2022 年1 月1 日起實(shí)施，燃?xì)庑袠I(yè)對(duì)LNG 場站裝卸環(huán)節(jié)開展設(shè)備設(shè)施合規(guī)性隱患整治工作，對(duì)于裝卸管道系統(tǒng)上安裝緊急脫離裝置及相關(guān)聯(lián)鎖裝置的討論、爭議尤為激烈。本文對(duì)LNG 槽車裝卸區(qū)設(shè)置聯(lián)鎖保護(hù)裝置進(jìn)行分析、研究，為場站合規(guī)化提供整改技術(shù)思路，為規(guī)范修訂提供參考建議。

1 聯(lián)鎖保護(hù)裝置種類

安全聯(lián)鎖裝置是用于安全目的的自動(dòng)化裝置，通過機(jī)械或電氣的機(jī)構(gòu)使2 個(gè)動(dòng)作互相制約，該裝置能夠自動(dòng)阻止人工做危險(xiǎn)的或不正確的動(dòng)作。化工生產(chǎn)過程中，為了保證正常工作、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制以及防止事故，廣泛采用聯(lián)鎖裝置。如聯(lián)鎖裝置在轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的應(yīng)用，可以預(yù)防不正確啟動(dòng)或停止設(shè)備，在進(jìn)行相關(guān)工序時(shí)能夠保證其一定的連貫性。在靜設(shè)備的應(yīng)用，可以預(yù)防某個(gè)參數(shù)（如液位、溫度、壓力等）超限后切斷工藝管路系統(tǒng)。

按引起安全聯(lián)鎖裝置動(dòng)作的動(dòng)力來源，聯(lián)鎖裝置分為直接作用式、間接作用式和組合式3 種形式。凡裝置的動(dòng)作取決于另一裝置的動(dòng)作者，就叫做另一裝置對(duì)該裝置聯(lián)鎖，該裝置與另一裝置一起稱為聯(lián)鎖裝置[3]，聯(lián)鎖裝置的實(shí)質(zhì)在于執(zhí)行操作A是執(zhí)行操作B 的前提條件，執(zhí)行操作B 是執(zhí)行操作C 的前提條件等[4]，廣義的聯(lián)鎖泛指各種信號(hào)設(shè)備所存在的互相制約關(guān)系。

2 拉斷閥的聯(lián)鎖保護(hù)功能

目前燃?xì)庑袠I(yè)使用的拉斷閥結(jié)構(gòu)不一，無相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。參照GB/T 38520—2020《船用超低溫拉斷閥》[5]中關(guān)于拉斷閥的結(jié)構(gòu)有致斷螺栓式拉斷閥、拉索斷開式拉斷閥，閥體在達(dá)到預(yù)設(shè)的張力時(shí)，在指定位置斷開，并瞬間封閉斷開端管路的閥門。按照直接機(jī)械動(dòng)作定義“其他機(jī)械元件的運(yùn)動(dòng)通過直接接觸或通過剛性組件不可避免地引起的機(jī)械元件的運(yùn)動(dòng)”[6]，拉斷閥的機(jī)械元件為彈簧，處于壓縮狀態(tài)的彈簧有一定形變量，儲(chǔ)存有彈性勢(shì)能，該能量作為動(dòng)力源，在左右閥體被拉脫開后，彈簧張開、彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，驅(qū)動(dòng)閥芯與閥座緊密貼合，從而達(dá)到切斷閥門流通截面的目的。

2.1 拉斷閥聯(lián)鎖邏輯分析

拉斷閥的主要?jiǎng)幼魇抢瓟唷⑶袛啵瑥钠涔δ芙Y(jié)構(gòu)上分析屬于緊急脫離裝置，即管線被拉斷時(shí)，瞬間在斷開處封閉，防止造成泄漏事故。按照上述聯(lián)鎖裝置分析，執(zhí)行閥體拉斷操作是執(zhí)行彈簧張開的前提條件，執(zhí)行彈簧張開是執(zhí)行閥芯運(yùn)動(dòng)的前提條件，執(zhí)行閥芯運(yùn)動(dòng)是執(zhí)行閥門流通截面密封的前提條件。該聯(lián)鎖功能是按照廣義上的聯(lián)鎖定義對(duì)拉斷閥進(jìn)行分析，認(rèn)為拉斷閥具有廣義概念上的聯(lián)鎖功能，按照“自動(dòng)聯(lián)鎖裝置就是使生產(chǎn)備按照生產(chǎn)過程的一定要求而有次序的起動(dòng)和停止的裝置[7]。”的功能描述，拉斷閥被拉斷后是自動(dòng)按照一定次序進(jìn)行動(dòng)作的，防止事故擴(kuò)大。但按照機(jī)械防護(hù)裝置聯(lián)鎖規(guī)范[6]中關(guān)于聯(lián)鎖的定義，“用于防止危險(xiǎn)機(jī)器功能在特定條件下（通常是指只要防護(hù)裝置未關(guān)閉）運(yùn)行的機(jī)械、電氣或其他類型的裝置。”以及該規(guī)范其他功能規(guī)定，拉斷閥不具備嚴(yán)格意義上的聯(lián)鎖功能。

2.2 規(guī)范中關(guān)于裝卸保護(hù)措施的內(nèi)容

特種設(shè)備管理及燃?xì)庑袠I(yè)相關(guān)規(guī)范（以下簡稱規(guī)范）中關(guān)于卸車環(huán)節(jié)安全保護(hù)措施要求見表1。

表1 特種設(shè)備相關(guān)規(guī)范中對(duì)裝卸環(huán)節(jié)安全保護(hù)措施內(nèi)容

規(guī)范中提到的防止裝卸用管拉脫的聯(lián)鎖保護(hù)裝置與實(shí)際裝卸環(huán)節(jié)管理情況是截然相反的，不符合卸車作業(yè)應(yīng)急處置管控要求。按照TSG R0005—2011《移動(dòng)式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第6.4.2 條裝卸作業(yè)過程要求“按照指定位置停車，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)必須熄火，切斷車輛總電源，并且采取防止車輛發(fā)生滑動(dòng)的有效措施。”燃?xì)馄髽I(yè)結(jié)合國家規(guī)范對(duì)卸車環(huán)節(jié)要求，制定相應(yīng)管控措施，要求槽車開至指定卸車點(diǎn)后，槽車熄火拉起手剎，駕駛員離開駕駛室、上交槽車鑰匙，在4 個(gè)車輪下面分別墊三角木；以上卸車前的系列操作，杜絕槽車卸車時(shí)意外滑動(dòng)，屬于防拉脫安全保護(hù)措施[11]。但如遇其他因素導(dǎo)致槽車滑動(dòng)，將會(huì)出現(xiàn)卸車軟管拖動(dòng)卸車區(qū)的設(shè)備設(shè)施（如與軟管連接的不銹鋼管道、閥門等），該情況下，需要一種安全裝置將卸車軟管與工藝系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施緊急分離，顯然緊急脫離裝置能夠發(fā)揮該功能。

規(guī)范中的防止裝卸用管拉脫的聯(lián)鎖保護(hù)裝置包含兩層含義，第一層含義是防拉脫，也就是該裝置不能使裝卸用管與其相連接的設(shè)備設(shè)施分離，即使出現(xiàn)緊急突發(fā)情況，該裝置必須能夠確保卸車管路系統(tǒng)不被拉脫開，很顯然這與實(shí)際LNG 卸車操作是相反的；從應(yīng)急處置管理要求考慮，要求出現(xiàn)緊急情況卸車用管要能夠與管路系統(tǒng)上的設(shè)備設(shè)施緊急脫離并切斷LNG 流通管路。顯然，具有防拉脫的裝置是與實(shí)際不相符的。

第二層含義是聯(lián)鎖保護(hù)，即檢測(cè)到拉斷信號(hào)后聯(lián)鎖去執(zhí)行防止切斷LNG 泄漏[12]；根據(jù)燃?xì)夤こ桃?guī)第4.2.8 條文解釋“裝卸管上設(shè)置保護(hù)裝置是防止萬一發(fā)生誤操作將其管道拉斷而引起大量壓縮天然氣、液化石油氣或液化天然氣泄漏”，具有聯(lián)鎖功能的裝置應(yīng)能夠解決管道被拉斷后，防止LNG 進(jìn)一步泄漏的狀況，顯然緊急脫離裝置或緊急切斷裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)該功能，且符合實(shí)際管理要求。

綜上分析，規(guī)范的根本出發(fā)點(diǎn)是在卸車作業(yè)過程中，采取安全措施防止卸車管道系統(tǒng)LNG 泄漏即終極目的是切斷LNG 流通管路，防止LNG 泄漏事故擴(kuò)大。建議將規(guī)范中“設(shè)置防止裝卸用管拉脫的聯(lián)鎖保護(hù)裝置”修改為“裝卸管道系統(tǒng)上應(yīng)設(shè)置緊急脫離或具有切斷功能的安全保護(hù)裝置”。

3 裝卸區(qū)聯(lián)鎖設(shè)計(jì)思路

3.1 規(guī)范中裝卸區(qū)聯(lián)鎖內(nèi)容梳理

目前燃?xì)庑袠I(yè)規(guī)范對(duì)于LNG 儲(chǔ)配站、LNG 加氣站在槽車裝卸環(huán)節(jié)關(guān)于設(shè)置聯(lián)鎖保護(hù)裝置的內(nèi)容如下：

（1）燃?xì)夤こ桃?guī)第4.2.14 條：“液化天然氣的儲(chǔ)罐區(qū)、氣化區(qū)、裝卸區(qū)等可能發(fā)生燃?xì)庑孤┑膮^(qū)域應(yīng)設(shè)置連續(xù)低溫檢測(cè)報(bào)警裝置和相關(guān)聯(lián)鎖裝置。”

（2）GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范（2020 版）》（以下簡稱燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)）第9.4.19 條：“儲(chǔ)罐區(qū)、氣化裝置區(qū)域或有可能發(fā)生液化天然氣泄漏的區(qū)域內(nèi)應(yīng)設(shè)置低溫檢測(cè)報(bào)警裝置和相關(guān)的聯(lián)鎖裝置，報(bào)警顯示器應(yīng)設(shè)置在值班室或儀表室等有值班人員的場所。”

燃?xì)夤こ桃?guī)為強(qiáng)制性工程建設(shè)規(guī)范，全部條文必須嚴(yán)格執(zhí)行，燃?xì)庑袠I(yè)按照新規(guī)范具體條款對(duì)燃?xì)鈭稣静缓弦?guī)處進(jìn)行整改，其中涉及到LNG 裝卸區(qū)的聯(lián)鎖裝置尤為引起重視，條款內(nèi)容如何執(zhí)行成為主要爭議點(diǎn)。

3.2 裝卸區(qū)整改技術(shù)思路

由于表1 所述的聯(lián)鎖保護(hù)裝置容易被理解成為設(shè)置拉斷閥的依據(jù)，燃?xì)庑袠I(yè)拉斷閥相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不完善，燃?xì)馄髽I(yè)對(duì)于裝卸用管推廣使用拉斷閥持保守態(tài)度，爭議內(nèi)容為表1 所述的聯(lián)鎖保護(hù)裝置與燃?xì)夤こ桃?guī)第4.2.14 條、燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)第9.4.19 條中裝卸區(qū)低溫聯(lián)鎖裝置在功能上是否可整合為一。在實(shí)際的LNG 場站整改方案中，認(rèn)為可以整合。

（1）裝卸管道系統(tǒng)上安裝緊急脫離裝置是必要的，可避免出現(xiàn)突發(fā)情況導(dǎo)致裝卸用管拉動(dòng)設(shè)備設(shè)施，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備設(shè)施保護(hù)的目的。

該裝置安裝位置位于LNG 裝卸區(qū)接液口處，是裝卸軟管與輸送管道連接，用于緊急情況下，是LNG 槽車與輸送工藝管道（或設(shè)備）自動(dòng)、快速脫離，是設(shè)備本質(zhì)安全的一個(gè)手段，強(qiáng)化看安全技術(shù)防護(hù)。拉斷閥屬于緊急脫離裝置，但由于目前國內(nèi)燃?xì)庑袠I(yè)對(duì)其所用具備的性能和要求暫未統(tǒng)一。可參照在LNG 裝卸碼頭接收站已經(jīng)成熟使用的緊急脫離裝置[13]，研究一款適用于LNG場站裝卸環(huán)節(jié)的脫離裝置。

（2）裝卸管道系統(tǒng)上安裝緊急切斷聯(lián)鎖裝置，聯(lián)鎖信號(hào)來自于低溫溫度超限報(bào)警信號(hào)、可燃?xì)怏w泄漏報(bào)警信號(hào)。該方案符合規(guī)范中關(guān)于聯(lián)鎖的規(guī)定，涉及的緊急切斷閥、遠(yuǎn)傳檢測(cè)設(shè)施技術(shù)成熟，打消燃?xì)馄髽I(yè)顧慮，聯(lián)鎖設(shè)計(jì)時(shí)按照實(shí)際卸車工藝進(jìn)行優(yōu)化即可。

4 結(jié)束語

鑒于拉斷閥在槽車裝卸環(huán)節(jié)使用前與使用后出現(xiàn)的問題，結(jié)合國家相關(guān)規(guī)范對(duì)LNG 裝卸環(huán)節(jié)涉及的拉斷閥聯(lián)鎖功能進(jìn)行分析、對(duì)裝卸區(qū)聯(lián)鎖設(shè)計(jì)進(jìn)行技術(shù)思路分析，許多規(guī)范執(zhí)行過程中，深層次研究工作尚需行業(yè)專家共同研究，促進(jìn)燃?xì)庑袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)一步完善。

（1）拉斷閥不具備嚴(yán)格意義上的機(jī)械聯(lián)鎖功能，建議研究一款具有產(chǎn)品有標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量體系有保障、適用于LNG 場站裝卸環(huán)節(jié)的緊急脫離裝置。

（2）現(xiàn)有規(guī)范關(guān)于裝卸用管安全保護(hù)措施規(guī)定的根本出發(fā)點(diǎn)，是防止LNG 泄漏事故擴(kuò)大，但規(guī)范內(nèi)容表述與實(shí)際管理不相符，建議將規(guī)范中“設(shè)置防止裝卸用管拉脫的聯(lián)鎖保護(hù)裝置”修改為“裝卸管道系統(tǒng)上應(yīng)設(shè)置緊急脫離或具有切斷功能的安全保護(hù)裝置”。

（3）提出了裝卸區(qū)聯(lián)鎖方案設(shè)計(jì)可綜合現(xiàn)有規(guī)范內(nèi)容，將溫度、可燃?xì)怏w泄漏報(bào)警信號(hào)組成的雙參數(shù)聯(lián)鎖思路，以期給今后LNG 場站裝卸環(huán)節(jié)技術(shù)研究工作提出關(guān)注方向。