LNG卸料臂國產(chǎn)化的可行性研究

文/孫承超 巴文安

本文作者供職于國家管網(wǎng)集團(tuán)南山（山東）天然氣有限公司。

2020年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議，針對(duì)新時(shí)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求和要求，提出了“碳達(dá)峰”“碳中和”的發(fā)展目標(biāo)。LNG作為優(yōu)質(zhì)、高效、潔凈的新型能源將成為我國未來能源動(dòng)力來源的生力軍，國內(nèi)LNG行業(yè)的發(fā)展乘勢而上。LNG行業(yè)的發(fā)展與大型LNG接收站基礎(chǔ)能源設(shè)施的建設(shè)息息相關(guān)，而LNG卸料臂則是安裝在LNG碼頭專用于接卸船運(yùn)LNG的關(guān)鍵核心設(shè)備。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，20世紀(jì)70年代以來，全世界共計(jì)400余套LNG卸料臂產(chǎn)品投入工程應(yīng)用，但其核心技術(shù)均被國外行業(yè)巨頭所壟斷，主要包括法國FMC、日本NIGATA及德國SVT等國外廠家。然而，進(jìn)口產(chǎn)品的價(jià)格昂貴、供貨周期長、服務(wù)響應(yīng)慢；同時(shí)，在日益嚴(yán)峻的國際環(huán)境下，我國存在技術(shù)隨時(shí)被封鎖的可能性；另外，由于長期采用進(jìn)口產(chǎn)品，我國LNG接收站事業(yè)的健康發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益已嚴(yán)重被制約。綜上所述，開展LNG接收站卸料臂關(guān)鍵設(shè)備的研究，對(duì)于提高我國LNG接收站關(guān)鍵技術(shù)保有量，提升經(jīng)濟(jì)效益具有重大意義。因此，本文將針對(duì)16寸大口徑LNG卸料臂國產(chǎn)化的可行性進(jìn)行研究。

國內(nèi)LNG卸料臂研究現(xiàn)狀

目前世界上LNG卸料臂的主流結(jié)構(gòu)形式為獨(dú)立支撐單配重旋轉(zhuǎn)平衡結(jié)構(gòu)，通常由基礎(chǔ)立管、耳軸箱、支撐箱、內(nèi)臂、外臂、低溫旋轉(zhuǎn)接頭、QCDC快速連接裝置、ERS緊急脫離裝置、工藝管道、液壓系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等部分組成。其中，低溫旋轉(zhuǎn)接頭、QCDC快速連接裝置及ERS緊急脫離裝置3大核心部件和系統(tǒng)整機(jī)控制是LNG卸料臂國產(chǎn)化需攻克的重點(diǎn)和難點(diǎn)。目前國內(nèi)已有相關(guān)科研單位及廠家在卸料臂的國產(chǎn)化方面做出一定成績。

連云港遠(yuǎn)洋流體裝卸設(shè)備公司最早于2012年制造出國內(nèi)第一臺(tái)小口徑LNG卸料臂。 2013年開始對(duì)大口徑LNG卸料臂進(jìn)行研發(fā)，研發(fā)期間對(duì)大口徑LNG卸料臂的低溫旋轉(zhuǎn)接頭、ERS緊急脫離裝置及QCDC快速連接裝置進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)并成功試制。其中，低溫旋轉(zhuǎn)接頭獲得BV國際認(rèn)證，ERS緊急脫離裝置通過國家級(jí)防火認(rèn)證及BV認(rèn)證，液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等均完成了工廠試驗(yàn)，并于2016年、2018年召開了專家鑒定會(huì)。2019年完成越南HAI LINH COMPANY項(xiàng)目4臺(tái)16寸卸料臂的整機(jī)安裝，并取得DNV認(rèn)證。2021年5月，完成了浙江平湖LNG 4臺(tái)16寸卸料臂和1臺(tái)8寸雙管卸料臂的低溫試驗(yàn)驗(yàn)收。

江蘇長隆石化裝備有限公司于2013年啟動(dòng)LNG卸料臂的國產(chǎn)化研制工作，2016年研制出16寸低溫旋轉(zhuǎn)接頭、ERS緊急脫離裝置及QCDC快速連接裝置，獲得BV認(rèn)證。2017年成功試制12寸LNG卸料臂整套設(shè)備樣機(jī)。2021年4月該公司給國家管網(wǎng)漳州LNG研制的16寸LNG卸料臂在張家港成功驗(yàn)收，該產(chǎn)品符合BS EN ISO 16904—2016標(biāo)準(zhǔn)要求，并交付漳州LNG現(xiàn)場進(jìn)行安裝施工。

中國船舶集團(tuán)第716研究所杰瑞自動(dòng)化有限公司所對(duì)標(biāo)BS EN ISO 16904—2016標(biāo)準(zhǔn)和德國SVT的產(chǎn)品，對(duì)LNG卸料臂的主體結(jié)構(gòu)、配重方式、驅(qū)動(dòng)方式、旋轉(zhuǎn)接頭、ERS緊急脫離裝、QCDC快速連接裝置、液壓系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)制造，3大核心部件均已實(shí)現(xiàn)自主制造。2020年研制出16寸LNG卸料臂樣機(jī)，整機(jī)通過了低溫緊急脫離BV認(rèn)證。目前已完成中石化天津LNG接收站擴(kuò)建工程國產(chǎn)LNG裝卸臂的生產(chǎn)制造，正在進(jìn)行關(guān)鍵部件試驗(yàn)，于2021年7月產(chǎn)品交付業(yè)主。

中海石油氣電研發(fā)中心是國內(nèi)最早開展LNG卸料臂國產(chǎn)化研究的單位之一。該團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年的研究積累，憑借專業(yè)的人才團(tuán)隊(duì)和積累的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，目前已成功掌握了LNG卸料臂的低溫載荷分析、熱損與整體保溫性能分析、泄漏計(jì)算分析及流動(dòng)特性模擬分析等關(guān)鍵技術(shù)，可為LNG卸料臂的國產(chǎn)化提供有力的理論支撐和技術(shù)支持。

2011年2月，《刑法修正案(八)》增設(shè)罪名，將組織出賣人體器官等行為納入刑法規(guī)制范疇?！缎谭ㄐ拚?八)》發(fā)布之前，我國各地對(duì)非法買賣人體器官行為曾以非法經(jīng)營罪定罪處罰。值得思考的是，非法經(jīng)營罪屬于破壞社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)秩序的犯罪，刑罰較輕，與買賣人體器官嚴(yán)重的社會(huì)危害性不相適應(yīng)，不利于有效打擊買賣器官相關(guān)犯罪。

LNG卸料臂國產(chǎn)化關(guān)鍵點(diǎn)分析

基礎(chǔ)理論計(jì)算分析

LNG卸料臂的作用是將船運(yùn)LNG輸送至卸料管線，輸送過程中隨著輸送距離的增加伴隨著微量氣化，管內(nèi)流動(dòng)屬于氣液兩相混合流動(dòng)，而物料在流動(dòng)過程中涉及的流速、輸送壓力、氣化量及壓降等參數(shù)均屬于LNG卸料臂設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)參數(shù)，以上可借助計(jì)算流體力學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)值模擬分析，通過搭建卸料臂三維計(jì)算模型分析不同卸料工況下流速、輸送壓力、氣化量及壓降等參數(shù)的變化范圍并分析總結(jié)得出合理的建議值。多相流的數(shù)值模擬技術(shù)屬于一門成熟的學(xué)科，其模擬結(jié)果可靠性高、參考意義大，可以滿足工程設(shè)計(jì)應(yīng)用需求，其模擬結(jié)果可為后續(xù)的詳細(xì)設(shè)計(jì)提供理論支持。因此，在卸料臂的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和計(jì)算方面，基本上不存在難點(diǎn)。

設(shè)計(jì)制造分析

LNG卸料臂詳細(xì)設(shè)計(jì)方面：主要依靠基礎(chǔ)數(shù)值模擬數(shù)據(jù)對(duì)卸料臂整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核、管線強(qiáng)度校核及管口載荷計(jì)算。其中，多鉸接剛性結(jié)構(gòu)在包絡(luò)范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)負(fù)載強(qiáng)度設(shè)計(jì)是LNG卸料臂結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的核心及難點(diǎn)。需考慮管內(nèi)液體流動(dòng)沖擊和長懸臂靜態(tài)穩(wěn)定性相結(jié)合的問題?？刹捎美碚摲治龊蛿?shù)值模擬相結(jié)合的方式進(jìn)行求解。通過構(gòu)建卸料臂三維模型，結(jié)合近海海域及氣候條件、地震參數(shù)、鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)原理、液體晃動(dòng)動(dòng)力學(xué)及水錘沖擊特性等，可以求解出工作狀態(tài)下LNG卸料臂的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

LNG卸料臂的生產(chǎn)制造水平方面：國內(nèi)卸料臂廠家已有將近10年的LNG卸料臂研發(fā)及生產(chǎn)制造經(jīng)驗(yàn)。目前，已具備LNG卸料臂設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)的能力；16寸LNG卸料臂的3大核心部件：低溫旋轉(zhuǎn)接頭、ERS緊急脫離裝置及QCDC快速連接裝置均已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化攻關(guān)，并取得國際第三方認(rèn)證；且已完成樣機(jī)整機(jī)空載磨合試驗(yàn)、液氮低溫負(fù)載試驗(yàn)及緊急脫離實(shí)驗(yàn)等；并取得訂單業(yè)績和供貨業(yè)績，但暫無工程實(shí)際投用業(yè)績。因此，國內(nèi)廠家在LNG卸料臂的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)制造方面均有著較為豐富的經(jīng)驗(yàn)，但缺乏工程實(shí)際應(yīng)用的相關(guān)數(shù)據(jù)，其在工程實(shí)際中應(yīng)用的可靠性仍需進(jìn)一步考量。

低溫材料分析

LNG卸料臂輸送介質(zhì)為-162℃的低溫液體，因此在生產(chǎn)制造過程中卸料臂材料的選擇要求極為嚴(yán)苛，要求材料具有良好的力學(xué)性能、耐低溫性能及機(jī)械加工性能。自2006年，我國LNG接收站經(jīng)過十余年的發(fā)展，在低溫材料的生產(chǎn)制造和選用方面已具備豐富的經(jīng)驗(yàn)。316 L是一種可靠性極高的材料，具有良好的力學(xué)性能、耐低溫性能、耐腐蝕性能及機(jī)械加工性能。在LNG低溫設(shè)備領(lǐng)域常用于浸沒燃燒式氣化器（SCV）的換熱盤管的設(shè)計(jì)制造。因此，在低溫材料的選用方面不存在難點(diǎn)。

三大核心部件分析

低溫旋轉(zhuǎn)接頭、ERS緊急脫離裝置及QCDC快速連接裝置3大核心部件的設(shè)計(jì)、制造及檢測為LNG卸料臂研發(fā)制造的關(guān)鍵所在。其主要難點(diǎn)在于密封材料及密封件、耐低溫金屬摩擦材料，零部件的高精度加工制造和常溫工況下組裝低溫工況下運(yùn)行的裝配技術(shù)。旋轉(zhuǎn)接頭在低溫工況下轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活性，ERS緊急脫離裝置緊急狀態(tài)下響應(yīng)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，QCDC快速連接裝置連接的可靠性等都能直接影響卸料臂整機(jī)的功能完整性及安全性。截止目前為止，3大核心部件的關(guān)鍵難點(diǎn)技術(shù)均被國內(nèi)廠家成功攻克并研制出樣件產(chǎn)品，按照最新國際標(biāo)準(zhǔn)BS EN ISO 16904—2016完成相關(guān)試驗(yàn)及檢驗(yàn)，并取得國際第三方認(rèn)證。但3大核心部件均無成熟的投用業(yè)績，以驗(yàn)證產(chǎn)品性能在工程實(shí)際中的可靠性。因此，國內(nèi)廠家研制的低溫旋轉(zhuǎn)接頭、ERS緊急脫離裝置及QCDC快速連接裝置的可靠性仍需加強(qiáng)檢驗(yàn)及工程實(shí)踐驗(yàn)證。

卸料臂整機(jī)空載磨合分析

LNG卸料臂整機(jī)空載磨合是指卸料臂的各零部件完成功能測試后，裝配完成進(jìn)行的未加載負(fù)載的整機(jī)磨合試驗(yàn)。該項(xiàng)測試主要通過水平轉(zhuǎn)動(dòng)、內(nèi)臂伸展、外臂伸展、平衡試驗(yàn)以及電/液控制系統(tǒng)試驗(yàn)等對(duì)卸料臂包絡(luò)空間是否滿足設(shè)計(jì)要求進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)對(duì)控制系統(tǒng)中的極限限位信號(hào)、信號(hào)反饋輸出等閉環(huán)控制進(jìn)行檢驗(yàn)。驗(yàn)證在空載狀態(tài)下，是否能夠完整、流暢地執(zhí)行整套動(dòng)作，避免卸料臂在空間運(yùn)動(dòng)過程中出現(xiàn)卡阻和控制系統(tǒng)漏洞而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)失控。國內(nèi)已有多家廠家完成該項(xiàng)試驗(yàn)測試，并無故障出現(xiàn)，說明國內(nèi)設(shè)計(jì)制造的產(chǎn)品能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

負(fù)載組合聯(lián)機(jī)系統(tǒng)控制模擬測試分析

多臺(tái)LNG卸料臂組合聯(lián)機(jī)模擬測試是出廠前的一項(xiàng)重要測試。目前的常規(guī)做法為用LNG作為低溫工作介質(zhì)代替LNG進(jìn)行聯(lián)合負(fù)載試驗(yàn)。通過多臺(tái)組合聯(lián)機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)，檢查管道和管件在低溫工況下的泄漏量情況、多臺(tái)卸料臂運(yùn)動(dòng)的流暢性及運(yùn)動(dòng)區(qū)間協(xié)調(diào)配合控制情況，測試單臺(tái)卸料臂出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)急措施的有效性，多臺(tái)卸料臂同時(shí)對(duì)接LNG船舶匯管法蘭及緊急斷開的協(xié)調(diào)性和靈活性，液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)及位置止鎖控制的精確性等。該測試較為接近的模擬了工作介質(zhì)的低溫工況，提前對(duì)設(shè)備進(jìn)行負(fù)載聯(lián)動(dòng)測試，將問題暴露在工廠試驗(yàn)環(huán)節(jié)，能夠有效降低現(xiàn)場故障率，確保多臺(tái)設(shè)備在現(xiàn)場的安全調(diào)試。

現(xiàn)場工況調(diào)試分析

現(xiàn)場工況調(diào)試應(yīng)針對(duì)LNG卸料臂的技術(shù)特點(diǎn)及現(xiàn)場的氣候環(huán)境特點(diǎn)，制定一套適宜的國產(chǎn)卸料臂接卸操作規(guī)程，并邀請(qǐng)專家進(jìn)行審查，而后上報(bào)上級(jí)單位審批。根據(jù)審批后的接卸操作技術(shù)規(guī)程對(duì)卸料作業(yè)區(qū)的操作人員進(jìn)行技術(shù)交底及技術(shù)培訓(xùn)。當(dāng)LNG卸料臂產(chǎn)品運(yùn)抵卸料碼頭安裝完成后，應(yīng)按照相關(guān)技術(shù)要求對(duì)卸料臂進(jìn)行空載多臺(tái)組合聯(lián)機(jī)調(diào)試，并采用液氮對(duì)卸料臂進(jìn)行預(yù)冷泄漏測試及法蘭對(duì)接模擬預(yù)調(diào)試。

待預(yù)調(diào)試測試完備后，根據(jù)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件狀況，開展LNG卸料臂的接卸應(yīng)用調(diào)試并邀請(qǐng)行業(yè)專家現(xiàn)場指導(dǎo)。首先，對(duì)卸料臂進(jìn)行預(yù)冷，按照“少數(shù)量、低負(fù)荷”的原則開始卸料操作并維持一定的卸料時(shí)間；然后逐漸增加卸料臂卸料負(fù)荷和投用數(shù)量，直至全部已安裝到位卸料臂滿負(fù)荷聯(lián)動(dòng)運(yùn)行。按照上述調(diào)試程序，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并提出解決方案。調(diào)試結(jié)束后，確保研制的卸料臂能夠安全平穩(wěn)的投入到實(shí)際應(yīng)用中，有效降低運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)。

國產(chǎn)LNG卸料臂加強(qiáng)檢驗(yàn)的建議

經(jīng)過上述分析，國內(nèi)LNG卸料臂相關(guān)科研單位及生產(chǎn)制造廠家在卸料臂的設(shè)計(jì)、制造、材料選用、3大核心部件研制及測試、整機(jī)測試以及聯(lián)合測試等方面已有較為豐富的經(jīng)驗(yàn)。但由于國內(nèi)LNG卸料臂產(chǎn)品并無實(shí)際的投用業(yè)績及相關(guān)數(shù)據(jù)支撐。

因此，為了確保大批量國產(chǎn)化LNG卸料臂安全性、可靠性及可操作性，建議參照國外同類型產(chǎn)品的檢驗(yàn)計(jì)劃及最新BS EN ISO 16904—2016標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)國產(chǎn)卸料臂低溫旋轉(zhuǎn)接頭、ERS緊急脫離裝置、QCDC快速連接裝置3大核心部件及系統(tǒng)整機(jī)進(jìn)行加強(qiáng)檢驗(yàn)，以加強(qiáng)對(duì)設(shè)備性能、質(zhì)量及安全性的控制。

低溫旋轉(zhuǎn)接頭加強(qiáng)檢驗(yàn)

低溫旋轉(zhuǎn)接頭的加強(qiáng)檢驗(yàn)內(nèi)容主要包括靜壓力試驗(yàn)、部分真空和泄漏試驗(yàn)、旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)、防潮試驗(yàn)、負(fù)載能力測試試驗(yàn)、終身質(zhì)量動(dòng)態(tài)試驗(yàn)等。

靜壓力試驗(yàn)應(yīng)在環(huán)境溫度下且不低于設(shè)計(jì)壓力1.5倍設(shè)計(jì)壓力條件下進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)長保持30 min以上，檢驗(yàn)低溫旋轉(zhuǎn)接頭是否出現(xiàn)泄漏和永久變形，若無泄漏和永久變形出現(xiàn)則說明其質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。

部分真空及泄漏試驗(yàn)應(yīng)分為三個(gè)階段進(jìn)行。第一階段：當(dāng)?shù)蜏匦D(zhuǎn)接頭完成靜壓力測試后，旋轉(zhuǎn)接頭的轉(zhuǎn)軸應(yīng)在50 kPa（abs）的壓力條件下進(jìn)行部分真空試驗(yàn)；第二階段：通過靜水壓力對(duì)旋轉(zhuǎn)接頭施加設(shè)計(jì)壓力，以測試其密封件是否正確復(fù)位，若無泄漏出現(xiàn)，則說明復(fù)位正確；第3階段：完成第2階段測試后，將水排凈，使用空氣或者氮?dú)馐┘?.3 MPa及以上的內(nèi)部壓力進(jìn)行二次密封檢查測試，測試持續(xù)時(shí)間應(yīng)保持在30 min及以上，若無連續(xù)氣泡出現(xiàn)，則說明氣密性良好。

旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)是在進(jìn)行靜水壓泄漏測試試驗(yàn)時(shí)，同時(shí)施加1 MPa的壓力或規(guī)定的工作壓力（以較高的環(huán)境溫度為準(zhǔn)）的條件下在10 s時(shí)間內(nèi)至少旋轉(zhuǎn)±5°，測試時(shí)間保持在30 min及以上，若無泄漏出現(xiàn)，則說明低溫旋轉(zhuǎn)接頭的氣密性良好。

防潮試驗(yàn)應(yīng)在旋轉(zhuǎn)臺(tái)干燥系統(tǒng)運(yùn)行的情況下，在無外部負(fù)載和內(nèi)部壓力施加的條件下，置于160℃液氮恒定低溫工況下用水噴灑旋轉(zhuǎn)環(huán)。噴灑過程中旋轉(zhuǎn)架保持旋轉(zhuǎn)并擺動(dòng)，并監(jiān)測干燥氮?dú)鈮毫?，保證其與現(xiàn)場應(yīng)用規(guī)定壓力水平及速率保持一致，直至形成10 mm的結(jié)冰層，1 h內(nèi)維持結(jié)冰層厚度，而后恢復(fù)至環(huán)境溫度。完成上述試驗(yàn)后，拆開旋轉(zhuǎn)環(huán)并查看內(nèi)部是否存在積水、結(jié)冰或密封件損壞的情況，若無上述現(xiàn)象出現(xiàn)則說明其防潮性能良好。

負(fù)載能力試驗(yàn)應(yīng)至少在設(shè)計(jì)壓力PL的負(fù)載壓力條件下進(jìn)行；負(fù)載使得測試負(fù)載組合PCT等于最差的計(jì)算負(fù)載組合，即：PCT=SF × PCA swivel + PL。分為3個(gè)階段進(jìn)行：第1階段，測試磨損情況，允許的最大磨損量是壓痕的寬度等于或小于滾珠或滾子直徑的8%；在第2階段，測試檢查旋轉(zhuǎn)接頭的主密封是否泄漏；在第3階段，測試低溫旋轉(zhuǎn)接頭或其部件的結(jié)構(gòu)失效或分離。試驗(yàn)結(jié)束后，若其磨損量、泄漏量以及結(jié)構(gòu)性能均符合要求，則說明低溫旋轉(zhuǎn)接頭的負(fù)載能力滿足要求。

低溫旋轉(zhuǎn)接頭的終身壽命試驗(yàn)應(yīng)在-160℃及以下的低溫工況下進(jìn)行40萬次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)，其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)角度在6°～25°變化，每次運(yùn)動(dòng)范圍平均保持在8°～10°的旋轉(zhuǎn)角度，平均運(yùn)動(dòng)時(shí)間保持10 s；旋轉(zhuǎn)接頭的內(nèi)部壓力在0.25 ～0.35 MPa變化；旋轉(zhuǎn)載荷為大約600 kN的PCA載荷。試驗(yàn)結(jié)束后，若主密封泄漏率不高于400 cm3/min且旋轉(zhuǎn)接頭無明顯磨損，則說明旋轉(zhuǎn)接頭的壽命可靠，能夠滿足全生命周期的卸料作業(yè)。

QCDC快速連接及ERS緊急脫離裝置加強(qiáng)檢驗(yàn)

QCDC快速連接裝置和ERS緊急脫離裝置的加強(qiáng)檢驗(yàn)主要是強(qiáng)度試驗(yàn)。該項(xiàng)試驗(yàn)應(yīng)至少在設(shè)計(jì)壓力PL的載荷壓力條件下進(jìn)行。其中，QCDC快速連接裝置的強(qiáng)度檢驗(yàn)應(yīng)使用SFb在環(huán)境溫度和低于-160℃的溫度條件下分階段進(jìn)行，ERS緊急脫離裝置的強(qiáng)度檢驗(yàn)應(yīng)使用SFb在低于-160℃的溫度條件下進(jìn)行，每個(gè)試驗(yàn)階段的保持時(shí)間至少應(yīng)為10 min；加載使得測試載荷組合LCT等于最差的計(jì)算載荷組合，即：LCT=SFb×LCA+PL。完成測試試驗(yàn)后，快速連接裝置及緊急脫離裝置無泄漏和永久變形出現(xiàn)，則說明其質(zhì)量過關(guān)、性能可靠。

系統(tǒng)整機(jī)加強(qiáng)檢驗(yàn)

LNG卸料臂的整機(jī)試驗(yàn)除了整機(jī)空載磨合試驗(yàn)和聯(lián)動(dòng)模擬調(diào)試試驗(yàn)外，還應(yīng)考慮低溫工況下的緊急脫離，以驗(yàn)證其在LNG船舶裝卸作業(yè)發(fā)生超限飄移或者緊急情況時(shí)是否能夠成功與船舶接口法蘭實(shí)現(xiàn)脫離并復(fù)位。低溫緊急脫離試驗(yàn)應(yīng)在-160℃及以下的低溫工況進(jìn)行，試驗(yàn)待緊急脫離裝置外部結(jié)冰霜厚度達(dá)到25mm時(shí)動(dòng)作模擬緊急工況脫離。液壓系統(tǒng)將首先關(guān)閉球閥，而后斷開連接；ERS驅(qū)動(dòng)液壓油缸動(dòng)作，推動(dòng)夾頭剪斷前切削，使夾頭斷開連接，撐開機(jī)構(gòu)蓄能彈簧裝置直接打開連桿實(shí)現(xiàn)與船舶連接脫離，而后卸料臂外臂在系統(tǒng)控制下，上抬直至復(fù)位。

試驗(yàn)過程中，若球閥能夠正常關(guān)閉，動(dòng)作時(shí)間維持在5～10 s，且無泄漏出現(xiàn)；ERS緊急脫離裝置的激活時(shí)間保持在2 s；管路安全系統(tǒng)能夠快速地脫離及卸料臂緊急脫離后能夠正確復(fù)位，則說明卸料臂整機(jī)產(chǎn)品的性能及系統(tǒng)控制可靠，能夠滿足LNG接卸碼頭極端工況的工作需求。

小結(jié)

面臨新的國際形勢和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，大型LNG接收站關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化勢在必行。通過對(duì)LNG卸料臂國內(nèi)研究及制造水平現(xiàn)狀的分析可見，我國國產(chǎn)化LNG卸料臂產(chǎn)業(yè)在研發(fā)和生產(chǎn)制造方面已擁有一定的基礎(chǔ)，能夠?yàn)樾读媳鄣倪M(jìn)一步國產(chǎn)化提供技術(shù)支撐和保障。國內(nèi)科研單位及廠家在LNG卸料臂的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)理論分析、生產(chǎn)制造工藝、低溫材料選用、三大核心部件研制及試驗(yàn)、整機(jī)空載磨合試驗(yàn)、負(fù)載組合聯(lián)機(jī)系統(tǒng)控制以及現(xiàn)場工況試驗(yàn)等方面已具備一定經(jīng)驗(yàn)和問題解決方法，并且已經(jīng)擁有樣機(jī)和訂單業(yè)績。雖然目前國產(chǎn)卸料臂暫無實(shí)際工程應(yīng)用業(yè)績，低溫旋轉(zhuǎn)接頭、ERS緊急脫離裝置和QCDC快速連接裝置三大核心部件、卸料臂整機(jī)及多機(jī)聯(lián)合系統(tǒng)控制等也缺乏工程實(shí)踐，但已經(jīng)為實(shí)現(xiàn)全面國產(chǎn)化奠定了良好的基礎(chǔ)。

為進(jìn)一步推進(jìn)LNG卸料臂的國產(chǎn)化工作，現(xiàn)階段可依托國內(nèi)現(xiàn)有優(yōu)勢資源，通過聯(lián)合科研院所及廠家進(jìn)行LNG卸料臂的國產(chǎn)化技術(shù)攻關(guān)。通過對(duì)三大核心部件和系統(tǒng)整機(jī)進(jìn)行加強(qiáng)檢驗(yàn)，確保研制的卸料臂具有工業(yè)化應(yīng)用的可靠性和安全性。LNG卸料臂研制完成后，可以采用“以用代試”的方式為國產(chǎn)卸料臂提供工業(yè)化應(yīng)用場所，并能夠完成工業(yè)化應(yīng)用試驗(yàn)和投用實(shí)踐。這必將有力地推進(jìn)我國LNG接收站卸料臂關(guān)鍵設(shè)備實(shí)現(xiàn)全面國產(chǎn)化的進(jìn)一步發(fā)展。 ●