液化天然氣槽車裝卸區(qū)設(shè)置聯(lián)鎖裝置研究

韋永金

（貴州燃氣集團股份有限公司，貴州貴陽 550004）

0 引言

傳統(tǒng)的液體儲槽接液口，在液體槽車誤操作啟動后易拉斷充裝軟管，導(dǎo)致儲槽液體泄漏，造成嚴(yán)重后果。2013 年某公司物流低溫液體槽車在儲罐進行充裝作業(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)動車輛駛離現(xiàn)場，造成液體充車軟管，液體充車泵及進出口、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，拉斷閥自動關(guān)閉，杜絕事故發(fā)生。但由于燃氣行業(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)軟管起跳及擺動幅度較小現(xiàn)象。

隨著強制性規(guī)范GB 55009—2021《燃氣工程項目規(guī)范》（以下簡稱燃氣工程規(guī)）于2022 年1 月1 日起實施，燃氣行業(yè)對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LNG 槽車裝卸區(qū)設(shè)置聯(lián)鎖保護裝置進行分析、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)鎖保護裝置種類

安全聯(lián)鎖裝置是用于安全目的的自動化裝置，通過機械或電氣的機構(gòu)使2 個動作互相制約，該裝置能夠自動阻止人工做危險的或不正確的動作?；どa(chǎn)過程中，為了保證正常工作、實現(xiàn)自動控制以及防止事故，廣泛采用聯(lián)鎖裝置。如聯(lián)鎖裝置在轉(zhuǎn)動設(shè)備的應(yīng)用，可以預(yù)防不正確啟動或停止設(shè)備，在進行相關(guān)工序時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)鎖裝置動作的動力來源，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。凡裝置的動作取決于另一裝置的動作者，就叫做另一裝置對該裝置聯(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)鎖泛指各種信號設(shè)備所存在的互相制約關(guān)系。

2 拉斷閥的聯(lián)鎖保護功能

目前燃氣行業(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，閥體在達到預(yù)設(shè)的張力時，在指定位置斷開，并瞬間封閉斷開端管路的閥門。按照直接機械動作定義“其他機械元件的運動通過直接接觸或通過剛性組件不可避免地引起的機械元件的運動”[6]，拉斷閥的機械元件為彈簧，處于壓縮狀態(tài)的彈簧有一定形變量，儲存有彈性勢能，該能量作為動力源，在左右閥體被拉脫開后，彈簧張開、彈性勢能轉(zhuǎn)換為動能，驅(qū)動閥芯與閥座緊密貼合，從而達到切斷閥門流通截面的目的。

2.1 拉斷閥聯(lián)鎖邏輯分析

拉斷閥的主要動作是拉斷、切斷，從其功能結(jié)構(gòu)上分析屬于緊急脫離裝置，即管線被拉斷時，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)行閥芯運動的前提條件，執(zhí)行閥芯運動是執(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)鎖定義對拉斷閥進行分析，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和停止的裝置[7]?！钡墓δ苊枋觯瓟嚅y被拉斷后是自動按照一定次序進行動作的，防止事故擴大。但按照機械防護裝置聯(lián)鎖規(guī)范[6]中關(guān)于聯(lián)鎖的定義，“用于防止危險機器功能在特定條件下（通常是指只要防護裝置未關(guān)閉）運行的機械、電氣或其他類型的裝置?！币约霸撘?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)于裝卸保護措施的內(nèi)容

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

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

規(guī)范中提到的防止裝卸用管拉脫的聯(lián)鎖保護裝置與實際裝卸環(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)動機必須熄火，切斷車輛總電源，并且采取防止車輛發(fā)生滑動的有效措施?！比細馄髽I(yè)結(jié)合國家規(guī)范對卸車環(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，杜絕槽車卸車時意外滑動，屬于防拉脫安全保護措施[11]。但如遇其他因素導(dǎo)致槽車滑動，將會出現(xiàn)卸車軟管拖動卸車區(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際不相符的。

第二層含義是聯(lián)鎖保護，即檢測到拉斷信號后聯(lián)鎖去執(zhí)行防止切斷LNG 泄漏[12]；根據(jù)燃氣工程規(guī)第4.2.8 條文解釋“裝卸管上設(shè)置保護裝置是防止萬一發(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，且符合實際管理要求。

綜上分析，規(guī)范的根本出發(fā)點是在卸車作業(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裝置”。

3 裝卸區(qū)聯(lián)鎖設(shè)計思路

3.1 規(guī)范中裝卸區(qū)聯(lián)鎖內(nèi)容梳理

目前燃氣行業(yè)規(guī)范對于LNG 儲配站、LNG 加氣站在槽車裝卸環(huán)節(jié)關(guān)于設(shè)置聯(lián)鎖保護裝置的內(nèi)容如下：

（1）燃氣工程規(guī)第4.2.14 條：“液化天然氣的儲罐區(qū)、氣化區(qū)、裝卸區(qū)等可能發(fā)生燃氣泄漏的區(qū)域應(yīng)設(shè)置連續(xù)低溫檢測報警裝置和相關(guān)聯(lián)鎖裝置?！?/p>

（2）GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范（2020 版）》（以下簡稱燃氣設(shè)計規(guī)）第9.4.19 條：“儲罐區(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)置低溫檢測報警裝置和相關(guān)的聯(lián)鎖裝置，報警顯示器應(yīng)設(shè)置在值班室或儀表室等有值班人員的場所?！?/p>

燃氣工程規(guī)為強制性工程建設(shè)規(guī)范，全部條文必須嚴(yán)格執(zhí)行，燃氣行業(yè)按照新規(guī)范具體條款對燃氣場站不合規(guī)處進行整改，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。

3.2 裝卸區(qū)整改技術(shù)思路

由于表1 所述的聯(lián)鎖保護裝置容易被理解成為設(shè)置拉斷閥的依據(jù)，燃氣行業(yè)拉斷閥相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不完善，燃氣企業(yè)對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)鎖保護裝置與燃氣工程規(guī)第4.2.14 條、燃氣設(shè)計規(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)致裝卸用管拉動設(shè)備設(shè)施，實現(xiàn)對設(shè)備設(shè)施保護的目的。

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、快速脫離，是設(shè)備本質(zhì)安全的一個手段，強化看安全技術(shù)防護。拉斷閥屬于緊急脫離裝置，但由于目前國內(nèi)燃氣行業(yè)對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)鎖信號來自于低溫溫度超限報警信號、可燃氣體泄漏報警信號。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、遠傳檢測設(shè)施技術(shù)成熟，打消燃氣企業(yè)顧慮，聯(lián)鎖設(shè)計時按照實際卸車工藝進行優(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LNG 裝卸環(huán)節(jié)涉及的拉斷閥聯(lián)鎖功能進行分析、對裝卸區(qū)聯(lián)鎖設(shè)計進行技術(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，促進燃氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進一步完善。

（1）拉斷閥不具備嚴(yán)格意義上的機械聯(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措施規(guī)定的根本出發(fā)點，是防止LNG 泄漏事故擴大，但規(guī)范內(nèi)容表述與實際管理不相符，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裝置”。

（3）提出了裝卸區(qū)聯(lián)鎖方案設(shè)計可綜合現(xiàn)有規(guī)范內(nèi)容，將溫度、可燃氣體泄漏報警信號組成的雙參數(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。