石油化工碼頭岸電系統(tǒng)安全技術(shù)難點分析

張志華，李慶洲

(遼寧省交通運輸事務(wù)服務(wù)中心 沈陽市 110000)

船舶岸電技術(shù)是一個利國、利民、利船、利港的新技術(shù)。船舶在靠港期間關(guān)閉輔機接用港口的岸電后，可極大程度地減少廢物氣體的排放和噪音對環(huán)境的污染，對美化港口區(qū)域的環(huán)境，增強港口的競爭力有很大的正向增益作用。同時，當(dāng)靠港船舶接用岸電時，船方可以節(jié)省燃料費用，船員可以減輕值班值守的勞動強度。當(dāng)前，國家制定“力爭在2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和”的重大戰(zhàn)略決策，國家倡導(dǎo)發(fā)展低碳經(jīng)濟，減少二氧化碳等氣體的排放，有效應(yīng)對氣候變化是當(dāng)前全人類共同的責(zé)任。但是，由于港口的石油化工碼頭是裝卸靠泊具有易燃、易爆、易制毒危險性的油品及化工品的場所，在港口安全管理上有特殊的管理要求，是否能夠應(yīng)用船舶岸電技術(shù)需要慎重的研究和論證。以下便從油船和石油化工碼頭兩方面對石油化工碼頭安裝船舶岸電設(shè)施的安全難點進行分析。

1 油船使用岸電系統(tǒng)安全技術(shù)難點

1.1 船舶自航保持安全技術(shù)難點

按照《油船油碼頭安全作業(yè)規(guī)程》(GB 18434—2001)附錄D《船/岸安全檢查表》的通用檢查內(nèi)容的序號4“油船是否隨時保持自航移動能力”，該檢查項代碼為PR。檢查項代碼P表示“在否定回答的情況下，未經(jīng)主管機關(guān)的批準(zhǔn)，不得進行作業(yè)”。檢查項代碼R表示“在不超出聲明同意的時間間隔重復(fù)檢查的項目”。當(dāng)靠港船舶連接泊位岸電后，需要船舶的主機和輔機都處于停車狀態(tài)，再次啟動船舶主、輔機及航行設(shè)備一般需要1h。這種狀態(tài)下油船就不能隨時自航移動，若要進行船舶靠港的港口危險貨物作業(yè)需要屬地交通運輸主管部門的批準(zhǔn)。

1.2 油品裝卸安全技術(shù)難點

在獨立泵艙型的油船上，油船的油泵驅(qū)動方式主要有電動機驅(qū)動、柴油發(fā)電機雙出軸驅(qū)動、柴油機驅(qū)動、液壓馬達驅(qū)動和蒸汽透平驅(qū)動等幾種[1]。

低壓變頻岸電系統(tǒng)主要由高壓開關(guān)柜、降壓變壓器、變頻岸電電源、岸電接線箱、電纜卷筒及受電船舶組成。低壓非變頻岸電系統(tǒng)主要由降壓變壓器設(shè)備、岸電接線箱、電纜卷筒及受電船舶組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

高-高變頻岸電系統(tǒng)是指采用高壓變頻岸電電源實現(xiàn)高壓上船的岸電系統(tǒng)，主要設(shè)備由高壓開關(guān)柜、高壓變頻岸電電源、隔離變壓器、岸電接線箱、電纜卷筒及受電船舶組成。高-低-高變頻岸電系統(tǒng)是指采用低壓變頻岸電電源實現(xiàn)高壓上船的岸電系統(tǒng)，主要由高壓開關(guān)柜、降壓、升壓變壓器、低壓變頻岸電電源、岸電接線箱、電纜卷筒及受電船舶組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

對于大中型油船，由于其每臺貨油泵所需的功率一般均較大，與常規(guī)配置的柴油發(fā)電機組功率不相匹配，如單獨配柴油機驅(qū)動又不合理，因此大型油船貨油泵驅(qū)動普遍采用以汽輪機為主要設(shè)備的蒸汽動力系統(tǒng)[1]。對于非電動機驅(qū)動的貨油泵，連接岸電后，泵失去動力源，油船無法卸貨。此外，原油、瀝青等粘度較高的油品，為保持卸船時的流動性要求，需要采用蒸汽進行伴熱。連接岸電后，蒸汽動力系統(tǒng)停止運行，無法產(chǎn)生油品伴熱需要的蒸汽。油品流動性降低甚至失去流動性，也將無法卸貨，甚至導(dǎo)致凝管事故發(fā)生。

油品水路運輸過程中需要含氧量低于5%的惰氣保護。油船上的惰氣來源可來自船舶主、輔機產(chǎn)生的煙道廢氣或者獨立的惰氣發(fā)生器。連接岸電后，對于應(yīng)用主、輔機產(chǎn)生的煙道廢氣作為惰氣來源的油輪，其貨艙油品失去惰氣保護，極易發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。

2 石油化工碼頭使用岸電系統(tǒng)安全技術(shù)難點

2.1 石油化工碼頭岸電布置難點

大型油碼頭大多為蝶形布置，其裝卸作業(yè)平臺已經(jīng)布置了輸油臂、輸油管道等工藝設(shè)備，還包括登船梯、消防炮、水幕、液壓站等，空間極其有限。岸電接電箱若布置在這里，進一步增加了裝卸作業(yè)平臺的擁擠程度，影響人員安全操作。岸電接電箱還可以布置在系纜墩和靠船墩上。系纜墩一般與船舶并不接觸，存在有一定的距離，上下船岸電電纜非常困難。靠船墩要根據(jù)船舶實際情況判斷其是否在防爆區(qū)范圍內(nèi)。如果在防爆區(qū)范圍內(nèi)，上下船岸電電纜可能會造成電纜接插件與船體碰撞產(chǎn)生火花，也會由于船舶隨水搖晃使得船岸電纜與船體摩擦產(chǎn)生靜電，聚集到一定程度會放電產(chǎn)生電火花。另外，如果布置在靠船墩或系纜墩上，岸電電纜可能會與纜繩交叉干涉。

2.2 石油化工碼頭防靜電難點

使用岸電時，船岸供電系統(tǒng)使用接地電纜進行接地[2]。但是《International Safety Guide for Oil Tankers and Terminals》(Fifth Edition)中提出“由于船舶和終端站之間有可能存在電位差，因此岸上軟管或輸油臂的連接或拆卸過程中管匯處有電弧產(chǎn)生的風(fēng)險。為防止出現(xiàn)這一風(fēng)險，船/岸界面上應(yīng)有電氣絕緣方式。”船岸靜電和雜散電流是一個復(fù)雜而又有爭議的問題。近年來，隨著靜電理論的發(fā)展和石油化工船舶運營管理的實踐積累，船岸等電位電纜跨接這一傳統(tǒng)的防護手段已經(jīng)被國際海運界拋棄?！秶H油船和油安全指南(ISGOTT)》(第五版)規(guī)定在油船裝卸作業(yè)時，船岸之間要求加裝絕緣法蘭或非導(dǎo)電短管，以中斷船岸之間的雜散電流。美國石油協(xié)會(API)和美國防火協(xié)會(NFPA)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也推薦這一做法。

2.3 石油化工碼頭緊急脫離安全技術(shù)難點

碼頭或者船舶發(fā)生緊急情況時，油船被要求緊急脫離碼頭。此時，纜繩會采用快速脫纜鉤或者人工砍斷脫離。裝卸臂或軟管通過緊急脫離裝置脫離。如果采用岸電供電，如何使電纜與船舶脫離，目前還沒有明確方案。如果直接帶電拉斷或者砍斷，一定會漏電，產(chǎn)生火花，引發(fā)事故。如果先斷電，再拉斷或者砍斷電纜，便增加了應(yīng)急操作的內(nèi)容，而且在應(yīng)急狀態(tài)下很容易被忽略或遺漏。

3 結(jié)論及建議

雖然碼頭連接岸電能夠極大地減少廢氣排放和噪音污染，美化港區(qū)環(huán)境，增強港口的競爭力。同時，船方可以節(jié)省燃料費用，船員可以減輕值班勞動強度。但在石油化工碼頭上仍存一些安全問題和技術(shù)難點。只有這些問題和難點得到有效合理的解決后，才能在石油化工碼頭應(yīng)用岸電技術(shù)。經(jīng)分析，針對石油化工碼頭應(yīng)用岸電技術(shù)的建議如下：

(1)目前國際上已出臺船舶岸電的國際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，各國船級社也頒布了相關(guān)船檢法規(guī)。但在油輪方面，國際標(biāo)準(zhǔn)沒有明確提到岸電技術(shù)和岸電系統(tǒng)關(guān)于船岸連接技術(shù)及接插件產(chǎn)品技術(shù)要求。因此，我國石油化工碼頭應(yīng)用岸電技術(shù)需時刻關(guān)注國際油船岸電技術(shù)的進展情況。

(2)石油化工碼頭的岸電布置、船岸等電位電纜跨接和船舶緊急脫離有待于進一步的研究和技術(shù)創(chuàng)新突破。