塞浦路斯FSRU船岸連接系統(tǒng)及其改造

龍海 中國石油天然氣管道工程有限公司

自1987年國際氣體運輸與碼頭經營者協(xié)會(SIGTTO)提出液化天然氣貨物輸送船岸連接緊急切斷建議后，船岸連接系統(tǒng)(SSL，Ship Shore Link System)目前已被廣泛應用。該系統(tǒng)主要用于緊急關斷(ESD)，支持電信和控制、報警數(shù)據傳輸。液化天然氣最初的貿易是從專用裝貨終端到少數(shù)接收終端，通常每種貿易都使用與船舶和岸上設施兼容的獨特的船-岸連接。隨著1990年代貿易的擴大，兼容性問題需要解決，因為需要油輪訪問更多的碼頭，如果船舶經過危險區(qū)(岸邊)和氣體危險區(qū)（船上），任何電氣設備都需要隔爆型（EEX‘d’）認證設備或本質安全型（EEX‘ia’或EEX‘ib’），為了避免船舶和碼頭配置昂貴的系統(tǒng)和裝置，需要引入更加先進的船岸連接系統(tǒng)。發(fā)展至今.船岸連接系統(tǒng)已被高度集成，并同時具有多種連接方式.主要有三種方式：光纜連接，電纜連接，氣動連接。

原塞浦路斯為一艘LNG運輸船，將其改造成FSRU（浮式儲存氣化裝置）停在碼頭邊，增加了再氣化等系統(tǒng)、系泊系統(tǒng)、卸載臂、管線高壓完整性保護系統(tǒng)（HIPPS）、船岸連接系統(tǒng)等系統(tǒng)，將LNG輸送到岸上，改造后的FSRU壽命為40年。本文以塞浦路斯FSRU終端接收站為例，闡述了船岸連接系統(tǒng)在FSRU終端的配置與測試，介紹了它的功能，總結了原船岸連接系統(tǒng)改造的特點。

1.塞浦路斯FSRU船岸連接系統(tǒng)

1.1 塞浦路斯FSRU終端船岸連接整體布局

塞浦路斯FSRU終端船岸整體包括FSRU、碼頭和運輸駁船LNGC。FSRU將停泊在一個固定的碼頭結構旁邊，運輸船LNGC將訪問FSRU并在旁邊停泊，以便將LNG從LNGC卸到FSRU。FSRU能夠在接收LNG的同時將LNG轉換為高壓氣體輸送到岸上，F(xiàn)SRU能同時具備裝載與卸載功能。

圖1 塞浦路斯FSRU終端船岸示意圖

塞浦路斯FSRU終端船岸采用第三代集成SSL技術。該系統(tǒng)包括了：電氣連接系統(tǒng)、光纜連接系統(tǒng)、氣路連接系統(tǒng)、SSL供電單元、電纜以及電纜卷盤、接線箱以及接頭、系泊負載監(jiān)測等。陸上遠程控制室設電話系統(tǒng)。碼頭控制室設船岸連接柜和電話系統(tǒng)，碼頭岸邊設氣路控制柜、光纜卷盤、氣路管卷盤和電纜卷盤；FSRU設船岸控制柜、電話系統(tǒng)、船對船接線箱等。具體布置見圖2。

圖2 塞浦路斯FSRU船岸連接系統(tǒng)整體布局(來源：TRELLEBORG)

1.2 電纜連接系統(tǒng)

可以通過一種多功能顯示器使用先進方便的界面來操作電氣系統(tǒng)，以控制和顯示電氣、ESD和通信狀態(tài)。電纜連接方式可直接與船體連接傳輸電話語音、數(shù)據以及ESD信號。在碼頭接卸區(qū)域，需要進行防爆認證，使用了一根19對儀表通信鎧裝總屏分屏電纜從船岸連接控制柜布置到碼頭電纜卷盤，電纜芯的外徑0.75 mm，并在兩端配置專用的電纜接頭。電纜連接見表1。

表1 電纜連接功能表(MLM:系泊負載監(jiān)測)

1.3 光纖連接

碼頭與FSRU均設置了SSL 機柜，機柜內配置了包含智能光纖模塊的機架。它采用數(shù)字和模擬電子技術，運行windows系統(tǒng)，由觸摸按鍵和液晶顯示器構成了光纜連接的人機界面，通過該界面用戶可以操作和監(jiān)測船岸連接的狀態(tài)。光纖連接包括FSRU-碼頭和FSRU-LNGC船的連接。見表2和表3。

表2 FSRU-LNGC六路光纖分配表

表3 FSRU-碼頭八路光纖分配表

1.4 氣路連接

氣動連接系統(tǒng)由氣動接口盒、便攜式軟管卷盤、壓力開關、指示器、電磁閥、臍帶軟管等組成.僅用于ESD信號傳輸.作為光纜和電纜連接系統(tǒng)失效后的備用。軟管用于連接岸上系統(tǒng)和船上系統(tǒng)。通過壓力調節(jié)器將儀表空氣系統(tǒng)的壓力設置為推薦的3.0 bar，并將跳閘壓力設置為低于此數(shù)字的0.5 bar。氣動接口盒連接到SSL機柜用了兩對0.75mm的雙絞線電纜。

減壓動作可通過以下方式啟動：

1）作用于船舶或岸上故障保護電磁閥的電氣跳閘，用于從系統(tǒng)中排出空氣；

2）手動氣動跳閘將空氣從系統(tǒng)中排出；

3）船舶脫離或低溫泄漏的情況下，臍帶軟管破裂。

1.5 連接測試

根據SIGGTO要求，F(xiàn)SRU與碼頭連接前后據需要對船岸連接電纜和光纖進行測試。連接前測試：確認SSL控制柜電源正常、將電動測試工具插入電纜卷盤接口處，將光纖回路檢測儀插入光纖卷盤接口處，根據電動測試工具和光纖回路檢測儀的指示等來判定電纜和光纖是否正常。連接后測試：根據船岸兩邊控制室的人機界面顯示的畫面和報警燈鈴對船岸信號、通信進行測試，從整體上檢測船岸系統(tǒng)的連接情況。

以上三種連接方式.正常操作時只能連接其中的一種.且整個操作過程中應保持連接。光纜連接方式可提供三路電話語音通信和一路數(shù)據傳輸，以及船-岸和岸-船的ESD信號傳輸,電纜連接方式通常作為備用系統(tǒng).提供以上通信功能外還具有一些附屬功能，連接接頭為PYLE電氣接頭；氣動連接方式僅提供船-岸和岸-船的ESD信號傳輸功能.無法實現(xiàn)語音及數(shù)據通信，一般作為不得已的備用。

2.塞浦路斯FSRU船岸連接系統(tǒng)功能

船岸連接系統(tǒng)既傳輸船岸之間的電信數(shù)據，又傳輸船岸之間的ESD信號、控制和報警信號以及靠泊系統(tǒng)數(shù)據信息。

2.1 電信功能

通信采用兩線制全雙工語音雙邊帶載 波調制解調的頻分復用方式，支持3個語音和1個數(shù)據多路電信信道。頻率分配如下:

1）船對岸：數(shù)據頻道18KHZ、熱線電話30 KHZ、公共電話42KHZ、內部電話54KHZ；

2）岸對船：數(shù)據頻道78KHZ、熱線電話90 KHZ、公共電話102KHZ、內部電話114KHZ。

2.2 ESD功能

在緊急情況下停止FSRU對LNG傳輸和氣化，并使LNG裝卸系統(tǒng)處于安全、穩(wěn)定狀態(tài)。通過遠程關斷緊急關斷閥達到切斷船舶和岸上之間的LNG傳輸，關斷LNG輸送泵和壓縮機，同時ESD系統(tǒng)動作在FSRU和碼頭上發(fā)出聲光報警。

ESD緊急關斷分為兩個階段：

1）第一階段關斷LNG 傳輸過程，關閉卸料臂球閥和船側ESD閥門，停止船側輸送泵、岸側閥門和船岸上其他相關的設備系統(tǒng)；

2）第二階段發(fā)生第一階段所有ESD 動作，激活卸料臂上的緊急釋放系統(tǒng)，解出卸料 臂連接，使船上與岸上傳輸設備分開。第二階段的主要作用是在FSRU超出預先設定的卸料臂安全操作范圍時，保護卸料臂和船舶歧管。緊急釋放系統(tǒng)可從船上激活，也可從岸上觸發(fā)。

2.3 控制和報警功能

控制和報警信號顯示在碼頭和船上控制柜的顯示屏。顯示屏用圖標模擬綠色代表健康通道，紅色代表故障通道，指示光纖的電信和數(shù)據通道的狀態(tài)。實時監(jiān)控船舶-碼頭和碼頭-船舶模擬通信通道，在這些通道上檢測到故障會生成系統(tǒng)報警，但不會產生ESD報警。

3.船岸連接系統(tǒng)改造特點

原塞浦路斯FSRU為一艏LNG運輸船，通過對其進行各方面的改造形成如今的FSRU。在船岸系統(tǒng)改造方面：

（1）保留了原LNG運輸船上的光纖船岸鏈路和電氣鏈路，并安裝一個新的SSL。新系統(tǒng)與舊系統(tǒng)的模擬光纖 ESD和通信通道保持完全兼容，現(xiàn)有模擬光纖SSL系統(tǒng)的功能保留在當前使用的4芯光纖電纜上，保證了FSRU與碼頭和LNGC船的通信。

（2）使用“智能”光纖和電氣連接模塊的船到岸連接ESD系統(tǒng)。這些模塊顯著改變了操作員界面，使控制和設置更容易實現(xiàn)，診斷能力大大提高。該系統(tǒng)保持了與其他老式船舶和岸上系統(tǒng)的兼容性。

（3）為了滿足來訪的小型液化天然氣運輸船或燃料船的額外要求，提供了一個額外的連接盒，其中包含一個5針SIGTTO電氣連接器，以及一個氣動接口盒，該接口盒將容納氣動組件，以便在5針電氣連接器無法運行時啟用氣動后備連接件。配置6針轉2針光纖適配器用以實現(xiàn)與LNG駁船的數(shù)字光纖連接。

4.結束語

目前市場上不少LNG船營運過剩，將舊LNG船改造成 FSRU，一方面可解決LNG船市場過剩的問題，另一方面建造時間短、成本低，具有很大的經濟性。本文總結FSRU船岸連接系統(tǒng)的配置以及改造特點是基于實際工程實踐得出，對相關工程設計人員具有一定的借鑒和參考價值。