LNG 船舶船岸匹配及實操要點研究

張 坤

（中國石化青島液化天然氣有限責任公司 青島 266400）

0 引 言

天然氣作為新興能源，具有燃燒熱值高、充分燃燒后僅產(chǎn)生二氧化碳和水等優(yōu)點，近些年來受到世界各國的廣泛重視[1]。LNG 作為天然氣的液態(tài)形式，液化后體積約是氣態(tài)的1/625，具有體積壓縮比大、儲存壓力低及便于進行安全且經(jīng)濟地運輸?shù)忍攸c。LNG 船舶作為自20 世紀70 年代開始興起的海上運輸工具，是國際公認的“三高”產(chǎn)品，被喻為世界造船業(yè)“皇冠上的明珠”，近年來逐漸受到市場青睞[2]。LNG 船舶船岸匹配研究（ship shore compatibility study, SSCS）是指在LNG 船舶有計劃地靠泊LNG 岸站前，由船岸雙方就碼頭卸貨設施及船舶具體信息進行交換，并由岸站對此進行逐一審核比對，確認船岸雙方能夠完全匹配，從而保證船舶能夠安全靠泊、離泊及進行卸貨作業(yè)[3]。

1 船岸匹配校核流程

船岸匹配校核，要實現(xiàn)硬件及軟件的充分兼容。船岸校核的一般步驟為：岸站根據(jù)船期安排盡快與船方（包括船東、船舶管理公司或船舶租家）建立聯(lián)系并交換船岸信息；確認信息交換完成并開展匹配校核工作；向各相關方發(fā)送匹配校核結論（如滿意或提出需改進部分），船方針對收到的研究結論進行確認或改進，并反饋至接收站或裝載碼頭方確認合格后，由岸站向船方發(fā)送“船岸匹配兼容準入函”[4]。部分船方還可能會對接收站或裝載碼頭展開盡職調(diào)查，就船岸雙方裝卸貨作業(yè)相關設施及問題進行進一步交流溝通直至船舶到港裝卸貨[5]。船岸匹配校核應在確定船期后盡快開展，一般提前4 ~ 6 周以上為宜，以確保船岸雙方能夠及時對問題進行整改，不影響船舶按期正常進行裝卸貨作業(yè)，流程如圖1 所示。

圖1 船岸匹配校核工作的基本流程

2 船岸匹配信息交換及資料收集

岸站通過郵件方式向船方發(fā)送接收站或裝載碼頭船岸信息確認表，船方按照確認表所述信息填寫并反饋至岸站，具體需要交換的信息如表1 所示。

表1 船岸匹配校核需交換提供的信息項

當船岸信息確認表中全部需船方發(fā)送的信息收集完畢后，便可由港務專業(yè)人員著手開始進行船舶的匹配校核工作。該工作要根據(jù)岸站船岸匹配校核流程開展，逐一比對船方提供的信息與岸方相關設備設施的匹配程度，包括：船舶相關尺寸是否在接收站或裝載碼頭接受能力范圍以內(nèi)、裝卸臂與卸料歧管在不同潮位下能否在設計包絡線允許范圍內(nèi)匹配、登船梯是否可以妥善放置、船岸通訊是否可以正常連接等。對符合要求的條目給予確認，對不符合要求的部分則需要進行評估，評估其不匹配程度，分析其是否影響船舶靠泊作業(yè)及是否可以通過采取措施予以解決[6]。下面以裝卸臂項目的匹配為例，詳細說明船岸匹配工作的過程。例如青島LNG 接收站，其碼頭設置進口卸料臂5 條，包括4 條液相臂和1 條氣相臂。圖2 為卸料臂現(xiàn)場布置情況，圖3 為卸料臂的包絡線范圍圖。

圖2 卸料臂現(xiàn)場布置圖

圖3 卸料臂包絡線范圍圖

以靠泊該站的某LNG 船舶為例，該船舶設計載貨量17.4 萬m3，船舶尺寸參數(shù)如表2 所示。圖4為該船舶卸料歧管現(xiàn)場布置情況，圖5 為該船歧管設置參數(shù)。

表2 某LNG 船舶尺寸參數(shù)表

圖4 卸料歧管現(xiàn)場布置圖

圖5 卸料歧管參數(shù)設置

校核情況如下：

（1）左右方向。船舶歧管接頭應該與卸料臂工作活動范圍完全匹配，根據(jù)包絡線范圍圖能夠得到卸料臂的間距調(diào)節(jié)范圍為2.75 ~ 5.25 m，而歧管間距為3 m，在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，因此卸料臂左右方向可以完全與船舶匹配。

（2）上下方向。需確保船舶在卸貨作業(yè)過程中隨著潮水變化其歧管短接處位移在卸料臂上下包絡范圍內(nèi)，同時應考慮極端情況（如船舶滿載和空載、最高潮和最低潮），根據(jù)設計文件并結合包絡線范圍圖，計算得到2 種情況下的卸料臂工作范圍為16.35 ~ 32.33 m（以海圖基準面為參考），而船舶歧管短接在夏季吃水最低潮和空載最高潮的位移范圍為18.30 ~ 21.40 m，在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，因此卸料臂上下方向可以完全與船舶匹配。

基于上述校核數(shù)據(jù)，得出結論：該船舶卸料歧管與接收站碼頭卸料臂包絡范圍完全匹配。

船岸基本信息比對確認后，若船舶滿足碼頭限制條件要求，下一步就要確認岸站方所需國際氣體運輸與碼頭經(jīng)營者協(xié)會（the society of international gas tanker and terminal operators, SIGTTO）指南要求的船岸界面的平面圖和技術資料是否完備齊全。這些資料包括：卸料歧管過濾器圖紙參數(shù)及證書、總布置圖、艙容計量表及證書、橫縱傾證書、船岸通訊系統(tǒng)說明書、卸料歧管短接法蘭規(guī)格、最新的船舶檢查報告（ship inspection report, SIRE）、船舶資料調(diào)查問卷表、纜繩及纜頭證書、高級船員資格信息、船舶注冊證書、國際噸位證書和卸料歧管區(qū)域的管匯布置圖等。

3 系泊方案分析研究

在船岸基本信息確認及資料收集工作完成后，下一步需要對船方系泊方案及分析報告進行研究。首先，由岸站向船方發(fā)送碼頭系泊相關數(shù)據(jù)，包括港區(qū)共用及專用航道參數(shù)、系纜墩位置及快速脫纜鉤位置參數(shù)、泊位設計及潮汐參數(shù)、護舷位置及性能參數(shù)、傾向左右舷靠泊及布纜方式等；然后，船方根據(jù)SIGTTO 的《系泊設備指南》要求，確定合理布纜方式，并按照該要求規(guī)定的限制性氣象條件組合利用OPTIMOOR 軟件進行系泊分析[7]。

OPTIMOOR 船舶系泊軟件，是由石油公司國際海事論壇（oil companies international marine forum,OCIMF）推薦的專門用于分析環(huán)境載荷作用下船舶系泊情況的軟件，該軟件可以分析船舶運動量、纜繩張力、護舷形變及反力等。目前該軟件已被業(yè)界普遍接受并廣泛應用于LNG 岸站及船舶設計運營中[8]。

船方在確認知悉岸站相關信息后，應盡快按照表3 工況將相應數(shù)據(jù)輸入OPTIMOOR 軟件系統(tǒng)進行系泊分析研究，并及時將分析研究報告反饋至接收站或裝載碼頭。研究報告內(nèi)容包括布纜方式、船舶數(shù)據(jù)、泊位數(shù)據(jù)，以及各計算工況的輸出結果和風力玫瑰圖等[9]。

表3 OPTIMOOR 系泊分析工況

岸站在接收船方提供的完整系泊分析報告后，應對報告進行核算分析，確保纜繩張力、系纜墩、系纜鉤拉力及護舷壓縮比與接觸面積等結果在許用范圍內(nèi)并符合OCIMF 推薦標準[10]。經(jīng)認可的系泊方案不得隨意更改，若方案存在不滿足標準及要求的情況，則需要船方更改系泊方案并重新分析，直至滿足標準要求或認為該船舶不被接受靠泊作業(yè)。如果船方針對不同的布纜方式進行了多次系泊研究且均滿足標準要求，則岸站還應逐一核算分析，并將傾向布纜方式告知船方作為后續(xù)船舶靠泊時的首選系泊方案。

4 匹配校核及后續(xù)工作

在完成船岸基本信息交換與確認以及船舶資料收集與系泊分析核算后，若上述相關工作均已開展完成且分析結論可接受，則認為該船舶已被岸站接受，需要形成船岸匹配校核報告與準入函，附帶港口使用條件（conditions of use, COU）、港口信息與接收站管理手冊（port information and terminal regulations manual, PITRM）文件，并提供給船舶相關方（包括船東、船舶管理公司或船舶租家等），報告內(nèi)容應包括兼容研究結論、遺留問題及建議。至此，接收站或裝載碼頭完成船岸匹配校核工作，船舶可以安排開展裝卸貨作業(yè)。同時，船方有時還會安排代表赴岸站開展盡職調(diào)查工作和召開船岸界面會議等，以確保雙方遺留問題、建議和意見能被充分提及與討論[11]。

在船舶靠離泊期間，船岸雙方還應保持溝通并確認裝卸貨作業(yè)的相關問題與應急措施。岸站應將持續(xù)更新的港口信息手冊、裝卸貨作業(yè)計劃、到港前確認書與訪客名單等通過代理發(fā)送至船方，船方也應將貨物情況、艙壓艙溫、卸貨設施準備情況與壓艙水計劃等通知岸站及相關方，確保雙方能夠充分知悉對方情況，以保證作業(yè)全程安全、可控。

匹配校核工作完成且船舶獲準靠泊岸站裝卸貨作業(yè)，并不意味著該船舶作業(yè)過程中全程免檢。從船舶靠泊岸站開始，岸站需對每個作業(yè)環(huán)節(jié)進行監(jiān)控，若發(fā)現(xiàn)與匹配校核過程中不符，或雖符合船方提供材料但不滿足作業(yè)要求，需要確認是否可以立即整改或采取替代補救措施以保證裝卸貨順利，若無法采取有效整改或補救措施，影響到裝卸貨作業(yè)，進而造成船舶滯期，在裝卸貨完成后可向船方出具抗議書以保留岸站方權利。同時，在船舶靠泊岸站后開展的船岸安全檢查中，應對照OCIMF 頒布的最新版船岸安全檢查表逐一對各檢查項進行確認[12]，對不符合項組織整改或補救，對于確實無法整改且影響作業(yè)安全的，岸站可要求停止作業(yè)，并進一步要求離泊、索賠等事宜。

船舶在港期間，海事部門還會組織開展港口國監(jiān)督檢查（port state control, PSC），該檢查是港口國對其管轄水域內(nèi)航行的外籍船舶在下錨或者?？吭诟劭诤筮M行的嚴格檢查，以確認該船舶符合有關國際公約的要求并消除不合格船舶的營運，進而提升航運安全、防止海洋污染、保障船員安全與改善生活環(huán)境[13]。檢查結果將以報告形式遞交船方，并確認是否對船舶進行滯港處理。船長在確認后應簽名并根據(jù)報告的要求積極整改缺陷，整改完成后復查閉環(huán)。

需要說明的是，船舶獲得準入函后并不意味著該船終身可隨時靠泊該岸站。若某艘LNG 船舶長時間（一般指超過1 年，船齡長的船則為半年）未在國內(nèi)進行裝卸貨作業(yè)（或未有到訪卸貨港的記錄），或剛完成機修出塢，則應對船舶的部分關鍵信息（主要包括船舶維修記錄、SIRE 報告、各項證書、短接法蘭規(guī)格及船員信息等）進行復核，同時應將最新的COU、PITRM 文件發(fā)送至船方供其參考及遵守[14]。值得注意的是，關于SIRE 報告，一般應為1 年內(nèi)開展的檢查，對于船齡超過15 年的LNG 船舶，檢查則應在6 個月內(nèi)開展，超過期限便可認為該船維護保養(yǎng)不到位，岸站可據(jù)此拒絕該船靠泊作業(yè)，直至收到滿足要求的檢查報告。后續(xù)工作及相關要求如下頁圖6 所示。

圖6 船岸匹配校核后續(xù)工作及要求

5 實操要點及合理化建議

船岸匹配對確保船舶能夠正?？侩x泊及安全作業(yè)有著非常重要的作用，全面翔實、細致充分的校核能夠促進船岸作業(yè)流程順利開展，反之則會對裝卸貨作業(yè)產(chǎn)生負面影響，輕則增加作業(yè)時間、浪費人力物力，重則發(fā)生人員傷亡與財產(chǎn)損失[15]。本文以青島LNG 接收站為例，對實操作業(yè)中出現(xiàn)的部分問題進行闡述及原因分析，并從實際使用角度給船舶設計及建造提供合理化建議和改進措施，以期實現(xiàn)更為高效的船岸匹配性和協(xié)同性。

青島LNG 接收站碼頭卸貨作業(yè)設施包括從德國SVT 公司進口的卸料臂5 條（含4 條液相臂和1條氣相臂）、永久安裝式登船梯1 臺、通信光纖與電纜各1 條，此外還有卸料管線、BOG 返回管線（BOG 即boil off gas, 指LNG 重新氣化后的蒸發(fā)氣體）、保冷線與閥門儀表等。

5.1 船舶卸料歧管與卸料臂不匹配

某LNG 船舶于2017 年2 月首次靠泊該接收站?？坎辞?，船岸雙方已完成船岸兼容研究且在船舶到港前接收站已向船方發(fā)送船舶作業(yè)安全確認通知書，均對短接厚度提出了要求。該船抵港后，岸方接臂人員便登船作業(yè)。原計劃使用A/B/C 臂及氣相臂，但發(fā)現(xiàn)只有C 臂的快速連接/斷開裝置（quick connect/disconnect couplers, QCDC）可以抓緊，A 臂和B 臂無法抓緊（如圖7 所示，紅色圓圈內(nèi)QCDC裝置上紅色箭頭和黃色箭頭無法對齊），切換油泵及微量提高油泵壓力仍無法抓緊，使用游標卡尺測量短接法蘭面厚度包括凸面在內(nèi)超過接收站要求。

圖7 卸料臂由于法蘭面厚度超出范圍無法夾緊

因此，除氣相臂外，本次只能使用C 臂和備用D 臂這2 條液相臂進行卸貨（如圖8 所示）。此次最大卸貨速率僅約9 000 m3/h，致使作業(yè)時間至少增加5 h，離泊時間也推遲了1 個潮水窗口期。

圖8 采用2 條液相臂及1 條氣相臂進行卸貨

針對卸料歧管短接法蘭面厚度過大進而導致總作業(yè)時間延長問題，接收站向船方出具了抗議書，船長簽字確認；同時，還要求船公司安排船廠工程師上船準備擇機對短接進行再加工。

船舶卸料歧管與卸料臂能夠完全匹配連接是保證卸貨作業(yè)的首要條件，完全匹配內(nèi)容包括船舶歧管短接類型、卸料臂卡爪可夾緊短接厚度、密封墊圈、過濾器目數(shù)、管線間隔距離及高度等。若存在未能完全匹配內(nèi)容，則會因無法連接或發(fā)生泄漏而影響卸貨作業(yè)進度，進而可能導致船舶滯港，產(chǎn)生費用糾紛及船期延誤等問題。

因此，建議船舶制造廠家在進行LNG 船舶設計建造時，針對卸料歧管區(qū)域應開展充分調(diào)研，確認待建造LNG 船舶用于裝卸貨作業(yè)的碼頭卸料臂等重要設備設施的詳細參數(shù)與具體要求，尤其是針對長約資源的項目船，則在建造時需要進行更有針對性的改進，在成本可控的前提下可以配備全尺寸短接以滿足不同接收站和裝載碼頭的連接需求。

5.2 船舶ESD系統(tǒng)故障導致通信不正常

某LNG 船舶于2017 年8 月份第3 次靠泊該接收站。到港前，船岸雙方商定此次采用電纜連接。船舶到港作業(yè)過程中，在電纜連接完成測試時,發(fā)現(xiàn)ESD信號通道正常但通信存在故障（如圖9所示）。

圖9 船岸通信故障狀態(tài)

接收站方儀表專業(yè)人員進行多次信道測試，確認岸方設備正常，故障系船方原因。由于作業(yè)時間緊張，為確保船舶次日可以乘潮離泊及船岸雙方通信正常（圖10 所示為正常情況下船岸雙方的通訊方式），在保證安全的前提下，岸方與船方協(xié)商放置1 臺對講機于船方貨控室，作為雙方主通信方式；同時，將高頻（ultra high frequency, UHF）作為備用，并對可能引起的后果制定詳細應急預案，保證了此次卸貨作業(yè)的順利進行。

圖10 船岸雙方正常通信方式

ESD 系統(tǒng)是船岸雙方信息連接的重要通道[16]。一般LNG 接收站的ESD 系統(tǒng)有電纜式、光纖式和氣動式這3 種類型。正常船岸連接時，要確定主連接方式與備用方式，確保船岸通信無障礙；同時還需要確認線路長度、固定位置及松緊程度是否合適，避免發(fā)生拉拽斷裂導致的通信中斷問題。

基于上述原因，建議在進行LNG 船舶設計制造時，應針對船岸通訊設施進行充分測試，并可考慮連接芯設計為可隨時更換或提高其可靠性，同時應考慮在現(xiàn)有通信方式基礎上設計更多、更可靠且故障率低的通信手段，以實現(xiàn)船岸安全、高效溝通需求。

5.3 登船梯放置區(qū)域狹小導致擠壓護欄

某LNG 船舶于2017 年11 月份靠泊該接收站碼頭。由于自身結構問題，該船存在登船梯放置區(qū)域狹小及有障礙物等問題，需要船方登船梯值班人員24 h 不間斷值守。當發(fā)現(xiàn)位置不合適便及時通知岸方人員調(diào)節(jié)，避免登船梯因潮水變化碰到障礙物或欄桿而造成雙方設備設施損壞。下頁圖11 所示為登船梯正常放置狀態(tài)。

但此次船舶靠泊作業(yè)期間，由于當天夜間下雨且氣溫較低，船方值班人員為避雨躲進艙壁空隙。由于疏于值守且潮汐水位升高，導致登船梯擠壓船舶欄桿并造成護欄變形、脫漆。接收站及時組織岸方人員查看是否對登船梯造成損壞，并對船方值守疏忽問題出具抗議書并保留索賠權利，同時要求船方加強人員管理，杜絕此類問題再次發(fā)生。如圖12所示，護欄因受登船梯擠壓已造成損壞。

圖12 登船梯擠壓并損壞護欄

登船梯是船岸雙方人員上下船的唯一通道，同時也是發(fā)生火災、爆炸時重要的緊急逃生通道。在船岸匹配校核時，船方應將登船梯可放置區(qū)域的位置、區(qū)域大小和障礙物等情況告知接收站，并在船岸匹配校核時予以重點研究及確認，要求值班人員根據(jù)潮汐變化進行調(diào)整，保證作業(yè)順利、設備設施安全完好。

此外，船舶設計建造時，應針對船岸雙方可能發(fā)生接觸的位置，在有條件的情況下進行優(yōu)化設計，如增加登船梯放置區(qū)的面積、登船梯放置區(qū)域護欄進行加固設計、登船梯放置區(qū)域盡量不設計排風口等阻擋結構等，以盡量避免船岸雙方設施的互相損壞，切實保證作業(yè)順暢。

5.4 船舶纜車故障導致帶纜時間過長且存在移動風險

某LNG 船舶于2017 年7 月靠泊該接收站碼頭。在進行帶纜作業(yè)過程中，船方由于船首纜車故障導致倒纜無法收緊，雖然已安排工程師緊急維修，但仍然無法立即修復。為此，船方提出改變系纜方案并得到卸船主管同意（圖13 所示為應急系泊方案）。該故障不僅導致帶纜作業(yè)時間較以往延誤近2 h，更對船舶的整個作業(yè)帶來隱患。為此，接收站卸船主管對船方提出抗議并出具抗議書，要求船方加強梯口值守，密切監(jiān)視船舶位置動態(tài)。

圖13 船方纜車故障應急系泊方案

纜車在船舶靠泊碼頭后用于固定船舶位置，其性能的優(yōu)良直接關系到整個作業(yè)的安全。LNG 船舶纜車結構及工作狀態(tài)參見圖14。

圖14 LNG 船舶纜車結構

船舶到港前，船岸雙方在船岸匹配校核中要對系泊方案進行充分研究以確保作業(yè)的絕對安全可靠[17-18]。船舶到港前，船方應對設備進行檢查測試，確保狀態(tài)良好。若出現(xiàn)問題無法修復，則應該及時通知各相關方，并提出備用方案。若備用方案無法保證船舶作業(yè)安全，則接收站及裝載碼頭有權拒絕該船到港作業(yè)。

纜車是固定船舶位置并確保船舶不出現(xiàn)偏移進而觸發(fā)應急切斷系統(tǒng)的最主要設備。進行設計制造時，在有充分空間的前提下，應考慮備用纜車的配備，同時可采用模塊化設計。若出現(xiàn)故障，可及時進行模塊化拆卸或更換備件，以節(jié)省維修時間及成本。

5.5 其他實操要點

在LNG 船舶到港裝卸貨作業(yè)中，因涉及的工藝復雜、流程眾多，除上述問題以外，還包括船方短接存在劃痕、岸站裝卸臂密封圈老化導致泄漏、船岸ESD 系統(tǒng)故障導致卸貨中觸發(fā)卸貨中止動作甚至卸料臂脫開、裝卸臂遙控器失靈導致臂操作失控、船舶氣體燃燒系統(tǒng)無法正常啟動、相關儀表出現(xiàn)錯誤故障報警、消防炮出現(xiàn)誤噴水及干粉等各類問題。這些都要求船岸雙方的匹配工作盡可能翔實、可靠，對每個需要校核的事項都必須嚴格確認。因此建議船舶、岸站和設計建造者，應對這些問題進行溯源分析，提出切實可行且能夠從根本上解決上述問題的方案，以期實現(xiàn)裝卸貨作業(yè)的安全、高效和順暢。

6 結 語

伴隨著國內(nèi)能源結構的深層次調(diào)整，LNG 市場迎來了新的發(fā)展機遇，造船、海運及儲銷均飛速發(fā)展。船岸匹配校核，作為船舶與岸站就雙方設備設施及作業(yè)流程交流的重要措施，對船舶安全可靠、順暢高效地接卸作業(yè)提供了有力的保障，越來越得到LNG 船舶建造與海運行業(yè)的重視，其重要性與可靠性也越來越得到行業(yè)的認可。

本文從船岸雙方建立聯(lián)系開始，經(jīng)信息確認交換、相關資料收集、系泊方案分析、匹配校核以及后續(xù)在港相關工作等流程，全面詳細地闡述了LNG 船舶船岸匹配的基本流程，同時在列舉實操要點的基礎上，針對設計、建造與作業(yè)環(huán)節(jié)提出了更具有針對性的建議及措施，對指導其他岸站、船方及設計建造者都具有重要的意義。相信隨著該類研究的不斷深入與完善，也將推動LNG 行業(yè)從船舶設計建造源頭到運輸、裝卸貨作業(yè)等各方面不斷向前發(fā)展。