LNG終端船岸連接緊急關斷系統

張鵬飛

【摘 要】 為了正確使用液化天然氣（LNG）終端船岸連接的緊急關斷（ESD）系統，通過總結ESD動作及原因，結合船岸連接ESD系統的作用，分析氣動ESD連接、Pyle-National電動連接頭、光纖連接頭、ITT-Cannon電話連接頭、MiyakiDenki電動連接頭、SIGTTO電動連接系統等類型的標準及工作原理。在LNG船舶靠泊LNG終端時，應根據船岸連接系統的不同進行不同的操作。

【關鍵詞】 液化天然氣（LNG）；終端；船岸連接；緊急關斷（ESD）系統；碼頭

1 緊急關斷（ESD）系統介紹

ESD系統的作用是船舶在靠泊液化天然氣（LNG）接收站或出口站期間出現緊急情況時，停止卸貨，切斷LNG和天然氣（NG）傳輸，確保貨物處理系統處于安全、穩定的狀態。在LNG終端，即LNG出口站和LNG接收站，有兩種方式的保護措施：ESD-1和ESD-2。緊急關斷過程大致分為兩個階段：

（1）第一階段（ESD-1）：關斷貨物傳輸過程，關閉卸料臂雙球閥和船側ESD閥門，停止船側貨泵、岸側閥門和船岸上其他相關的設備系統；

（2）第二階段（ESD-2）：發生第一階段所有ESD動作，激活卸料臂上的緊急釋放系統，解耦卸料臂，使船上與岸上傳輸設備分開。第二階段的主要作用是在船舶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。緊急釋放系統既可從船上激活，也可從岸上觸發。緊急釋放系統完全獨立，其操作并不依賴于船岸連接的ESD系統。

1.1 ESD-1（裝/卸貨）的觸發動作

ESD-1（裝貨）的觸發動作應引起視覺和聽覺報警，同時伴有相關動作（見表1）。

表1 ESD-1（裝貨）觸發后伴隨的船側和岸側動作

ESD-1（卸貨）的觸發動作使船側和岸側產生相關動作（見表2）。

表2 ESD-1（卸貨）觸發后伴隨的船側和岸側動作

1.2 觸發ESD-1的注意事項

（1）卸料臂快速連接和斷開接頭易因壓力過高而損壞，因此，船側和岸側的ESD閥門關閉時間應根據管道中液體流向進行驗證，以便水錘壓力控制在卸料臂內液體的上游。在LNG出口站，岸側ESD閥門應在船側歧管閥門之前關閉；LNG接收站則相反。根據《散裝運輸液化氣體船舶構造與設備規范》，船上歧管閥門應在之內關閉。通常來說，船側歧管閥門應在25～30 s之內關閉。

（2） LNG船的貨物閥門采用遠程控制系統，并使用液壓裝置。ESD閥門的液壓裝置應提供壓力和溫度補償，確保閥門關閉時間的持續穩定。

（3）手動觸發ESD系統和觸發熔絲連接器都可使燃氣壓縮機跳閘，因此，在裝（卸）貨前，通常會進行ESD-1系統功能測試。該測試不會干擾氣體燃燒系統對船艙壓力的安全處理。ESD-1觸發的動作還包括再液化系統被關閉，相應的冷凝液返回泵停止工作，這說明LNG船的閃蒸氣（BOG）壓縮機在工藝上除了與再液化系統關聯，也與氣體燃燒器（GCU）有關。一般來說，LNG船的ESD-1觸發邏輯與惰性氣體系統無關，原因在于LNG船上的惰性氣體產生器未與貨物系統相連接。

1.3 ESD-2（裝/卸貨）的觸發動作

ESD-2（裝/卸貨）的觸發應引起視覺和聽覺報警，同時伴隨相關動作（見表3）。

表3 ESD-2（裝/卸貨）觸發后伴隨的船側和岸側動作

ESD-2緊急釋放系統的功能是從船側斷開卸料臂，每個卸料臂均配有動力緊急釋放耦合器，在緊急情況下斷開卸料臂，以保證LNG泄漏量最少。許多LNG終端裝有水錘緩沖釋放系統，該系統在LNG出口站配有一個快速啟動的安全閥，該閥可在ESD-2緊急釋放系統和ESD-1閥門關閉時，將管道中殘存的LNG送至緩沖罐，將水錘危害降至最低。在一些LNG終端，該系統可能具備自動收回登船梯的功能。需要注意的是，在ESD-2觸發引起卸料臂斷開之后，LNG會在動力緊急釋放耦合器和船側的歧管之間有少量殘留。

2 ESD觸發原因

ESD-1和ESD-2跳閘可能由以下原因（見表4和表5）造成。

表4 ESD-1跳閘原因

表5 ESD-2跳閘原因

3 船岸連接ESD系統的類型

目前，絕大多數LNG終端船岸連接系統有光纖式、電動式、氣動式3種類型。船舶的ESD系統至少有一種與終端的ESD系統相匹配，其型號、連接器也應與終端的ESD系統相匹配。此外，應確認船舶ESD系統連接箱的位置與岸側的位置是否合適，以保證終端碼頭船岸連接系統的連接線可以順利連接。

根據國際氣體船和碼頭經營者協會（SIGTTO）的建議，終端配有光纖和電動兩個系統，氣動式的船岸連接系統通常作為船岸連接系統的備用系統使用。

3.1 氣動ESD連接

在大多數LNG終端，氣動連接僅僅在船岸連接的主連接系統（光纖或電動連接系統）出現故障時，作為備用系統使用。典型的氣動系統工作原理見圖1。

圖1 典型氣動系統工作原理

該系統的操作壓力在0.2～0.7 MPa不等，氣管空氣由岸側或船側裝置提供。正常的設定值為供給壓力的80%，以確保報警快速觸發，通常使用0.5 MPa的供給壓力和0.2 MPa的報警壓力。

在實際配置中，至少使用兩種類型的連接頭，最常用的是標準號為MIL-C-51234的快速連接頭。該連接頭源于Snap-tite“H”或Nitta-Moore系列。連接頭的一個短節安裝在船側與軟管連接的耦合器的固定管道上。在正常情況下，耦合器設置在軟管的兩端，以便在不使用時可與終端短節完全斷開。

3.2 Pyle-National電動連接頭

最初的Pyle-National控制連接頭的電纜由16個經篩選的槽銷組成（見表6）。

表6 Pyle-National電動連接頭電纜槽銷類別和標準

值得注意的是，所有后來使用Pyle-National類型船岸連接系統的LNG終端，都基本遵循了該系統的工作原理，僅在電話通信方面有少量修正。總的來說，最開始的5個槽銷（第01針～第10針）仍保留用作電話通道，但個別的電話設置及配置由于要與其具體工程相匹配，可能會作相應的調整。

為了充分利用這些槽銷，很多終端將連接電纜芯的數量增至18對，通常將第29針至第36針槽銷用作額外的用途，比如纜繩系泊監控或水文氣象監控。

目前為止，所有終端在ESD-1方面幾乎沒有什么不同。這些終端一直在使用8號槽銷觸發船側至岸側的ESD-2信號。現在幾乎每個新的LNG終端都將7號槽銷用作岸側至船側的ESD-1信號。在一些終端和LNG船舶中，7號和12號槽銷兼容了觸發岸側至船側ESD-1的功能。

為了避免該系統的過度復雜，改善其實用性，SIGTTO建議所有岸側觸發的信號由岸側ESD聯鎖觸發ESD-1信號，并傳遞到船側。

對于新的LNG終端來說，氣壓信號（6號槽銷）、“持續”信號（9號和10號槽銷）、終端儲罐高液位（11號槽銷）和卸料臂過度伸展（13號和14號槽銷）幾乎沒有必要使用。對所有的新建LNG項目來說，用作船岸ESD-1功能的槽銷應按照表7標準。

表7 新建LNG項目船岸ESD-1功能的槽銷標準

由于光纜（電纜）和船側連接箱處于貨物作業中的危險區域，接觸狀態應由合適的本安裝置如開關/接近傳感器接口單元檢測，并將信號中繼傳輸給安全區域的設備。所有的船岸連接都應具備雙向的ESD-1信號傳遞動能：從船側向岸側傳遞和從岸側向船側傳遞。除此之外，該連接系統也具備通信功能：在船側和岸側的控制室內，應至少建立一個電話連接，以提供有效的通信方式。該功能通過3號槽銷（第05/06針）實現，還能實現私人電話模式；4號和5號槽銷備用，在連接其他電話時使用。

3.3 光纖連接頭

標準的光纖連接見表8，光纖連接頭插芯位置見圖2。光纖系統配有測試插頭，通過內部環形循環，將船側到岸側的信號返回至相關的接收器，其常與測試按鈕配合使用，證明從本地到船側或碼頭連接頭的光纖循環暢通。該測試插頭在測試結束時應取回。

表8 光纖連接方向及信號傳輸

3.4 ITT-Cannon電話連接頭

船側連接頭是一個ITT-Cannon型的插頭，該插頭的一個標準配置見表9，插口位置見圖3。

表9 船側連接頭插頭標準配置

3.5 Miyaki Denki電動連接頭

Miyaki Denki電動連接頭由日本的Miyaki公司生產，達到了歐洲電工標準委員會的防爆要求，現有的設計型號為21-EC-PT。該插座配有一個開關，以預防插頭插入或移除時插頭帶電。

任何采用該系統的新工程應遵循以下插口配置標準（見表10）。在該標準中，僅有兩個插頭是必須的，一個用作ESD-1，另一個用作電話通信。使用該連接的LNG終端應能雙向傳遞ESD-1信號，以便在ESD動作時，船側和岸側的相關閥門均可關閉。供貨時，插頭的6號槽銷通常接地，實際使用中應移除該連接。

表10 Miyaki Denki電動連接頭插口配置標準

3.6 SIGTTO電動連接系統

SIGTTO電動連接系統標準的岸側配置由終端控制室安裝的裝置、碼頭裝置和無插頭的船/岸電纜組成。標準的船側配置由船側控制室安裝的裝置、船側左舷和右舷歧管區域安裝的國際固定插座配件組成。

該系統的船/岸電纜由無保護膜的藍色護套雙絞線組成，目的是若有潛在的火花風險，該護套可由岸上的接地物體切斷。

4 船岸連接ESD系統的作用

船岸連接ESD系統的作用包括3個方面：（1）使船岸之間實現電話通信（熱線電話、公共電話和私人電話），保持裝（卸）貨期間的溝通及時、順暢，保證安全操作；（2）實現纜繩張力監控系統的數據傳輸，使電腦實時反映纜繩的張力情況，便于船上對纜繩的監控；（3）實現ESD系統的作用，一旦船舶或終端發生斷電、爆炸、LNG泄漏、起火或船舶發生快速漂移等緊急情況時，立即關閉卸料臂雙球閥（出現ESD-2時，卸料臂回收），船上卸貨泵停止，關閉船側和岸側的相關閥門，從而確保LNG泄漏量最少，減少事故造成的損失。[1]

5 結 語

本文主要介紹了目前LNG終端使用的船岸連接ESD系統，由于國際上不同LNG終端建設情況不同，不同船舶所有人對LNG船舶建造要求各異，船岸連接系統可能略有差異。因此，在實際操作中需要因地制宜。

參考文獻：

[1] 陳汝夏，劉濤.LNG接收站船岸界面匹配研究分析[J].油氣儲運，2012，31（z）：60-63.