液化天然氣槽車裝卸區設置聯鎖裝置研究

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，導致儲槽液體泄漏，造成嚴重后果。2013 年某公司物流低溫液體槽車在儲罐進行充裝作業，充裝過程中駕駛員離開，由充裝人員監督充裝。充裝完畢，駕駛員在沒有拆除充裝軟管的情況下，發動車輛駛離現場，造成液體充車軟管，液體充車泵及進出口、回氣管線等設備拉壞的事故，間接損失約200 萬元[1]。因此在低溫液體裝卸環節推廣使用拉斷閥，以期解決在液體槽車誤操作情況下，拉斷充氣軟管后，拉斷閥自動關閉，杜絕事故發生。但由于燃氣行業內拉斷閥相關標準規范不完善，拉斷閥使用后出現一些問題，使得新技術的安全使用得不到保障。2020 年某企業的LNG 場站卸車作業過程中，液相軟管內憋壓導致拉斷閥閃爆斷裂，軟管連同軟管上已斷裂的拉斷閥出現起跳及擺動幅度較大現象，氣相軟管拉斷閥在閃爆斷裂瞬后，出現軟管起跳及擺動幅度較小現象。

隨著強制性規范GB 55009—2021《燃氣工程項目規范》（以下簡稱燃氣工程規）于2022 年1 月1 日起實施，燃氣行業對LNG 場站裝卸環節開展設備設施合規性隱患整治工作，對于裝卸管道系統上安裝緊急脫離裝置及相關聯鎖裝置的討論、爭議尤為激烈。本文對LNG 槽車裝卸區設置聯鎖保護裝置進行分析、研究，為場站合規化提供整改技術思路，為規范修訂提供參考建議。

1 聯鎖保護裝置種類

安全聯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。化工生產過程中，為了保證正常工作、實現自動控制以及防止事故，廣泛采用聯鎖裝置。如聯鎖裝置在轉動設備的應用，可以預防不正確啟動或停止設備，在進行相關工序時能夠保證其一定的連貫性。在靜設備的應用，可以預防某個參數（如液位、溫度、壓力等）超限后切斷工藝管路系統。

按引起安全聯鎖裝置動作的動力來源，聯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鎖，該裝置與另一裝置一起稱為聯鎖裝置[3]，聯鎖裝置的實質在于執行操作A是執行操作B 的前提條件，執行操作B 是執行操作C 的前提條件等[4]，廣義的聯鎖泛指各種信號設備所存在的互相制約關系。

2 拉斷閥的聯鎖保護功能

目前燃氣行業使用的拉斷閥結構不一，無相關產品標準。參照GB/T 38520—2020《船用超低溫拉斷閥》[5]中關于拉斷閥的結構有致斷螺栓式拉斷閥、拉索斷開式拉斷閥，閥體在達到預設的張力時，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、彈性勢能轉換為動能，驅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 拉斷閥聯鎖邏輯分析

拉斷閥的主要動作是拉斷、切斷，從其功能結構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。按照上述聯鎖裝置分析，執行閥體拉斷操作是執行彈簧張開的前提條件，執行彈簧張開是執行閥芯運動的前提條件，執行閥芯運動是執行閥門流通截面密封的前提條件。該聯鎖功能是按照廣義上的聯鎖定義對拉斷閥進行分析，認為拉斷閥具有廣義概念上的聯鎖功能，按照“自動聯鎖裝置就是使生產備按照生產過程的一定要求而有次序的起動和停止的裝置[7]。”的功能描述，拉斷閥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鎖規范[6]中關于聯鎖的定義，“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閉）運行的機械、電氣或其他類型的裝置。”以及該規范其他功能規定，拉斷閥不具備嚴格意義上的聯鎖功能。

2.2 規范中關于裝卸保護措施的內容

特種設備管理及燃氣行業相關規范（以下簡稱規范）中關于卸車環節安全保護措施要求見表1。

表1 特種設備相關規范中對裝卸環節安全保護措施內容

規范中提到的防止裝卸用管拉脫的聯鎖保護裝置與實際裝卸環節管理情況是截然相反的，不符合卸車作業應急處置管控要求。按照TSG R0005—2011《移動式壓力容器安全技術監察規程》第6.4.2 條裝卸作業過程要求“按照指定位置停車，汽車發動機必須熄火，切斷車輛總電源，并且采取防止車輛發生滑動的有效措施。”燃氣企業結合國家規范對卸車環節要求，制定相應管控措施，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]。但如遇其他因素導致槽車滑動，將會出現卸車軟管拖動卸車區的設備設施（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設備設施緊急分離，顯然緊急脫離裝置能夠發揮該功能。

規范中的防止裝卸用管拉脫的聯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備設施分離，即使出現緊急突發情況，該裝置必須能夠確保卸車管路系統不被拉脫開，很顯然這與實際LNG 卸車操作是相反的；從應急處置管理要求考慮，要求出現緊急情況卸車用管要能夠與管路系統上的設備設施緊急脫離并切斷LNG 流通管路。顯然，具有防拉脫的裝置是與實際不相符的。

第二層含義是聯鎖保護，即檢測到拉斷信號后聯鎖去執行防止切斷LNG 泄漏[12]；根據燃氣工程規第4.2.8 條文解釋“裝卸管上設置保護裝置是防止萬一發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”，具有聯鎖功能的裝置應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，能夠實現該功能，且符合實際管理要求。

綜上分析，規范的根本出發點是在卸車作業過程中，采取安全措施防止卸車管道系統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。建議將規范中“設置防止裝卸用管拉脫的聯鎖保護裝置”修改為“裝卸管道系統上應設置緊急脫離或具有切斷功能的安全保護裝置”。

3 裝卸區聯鎖設計思路

3.1 規范中裝卸區聯鎖內容梳理

目前燃氣行業規范對于LNG 儲配站、LNG 加氣站在槽車裝卸環節關于設置聯鎖保護裝置的內容如下：

（1）燃氣工程規第4.2.14 條：“液化天然氣的儲罐區、氣化區、裝卸區等可能發生燃氣泄漏的區域應設置連續低溫檢測報警裝置和相關聯鎖裝置。”

（2）GB 50028—2006《城鎮燃氣設計規范（2020 版）》（以下簡稱燃氣設計規）第9.4.19 條：“儲罐區、氣化裝置區域或有可能發生液化天然氣泄漏的區域內應設置低溫檢測報警裝置和相關的聯鎖裝置，報警顯示器應設置在值班室或儀表室等有值班人員的場所。”

燃氣工程規為強制性工程建設規范，全部條文必須嚴格執行，燃氣行業按照新規范具體條款對燃氣場站不合規處進行整改，其中涉及到LNG 裝卸區的聯鎖裝置尤為引起重視，條款內容如何執行成為主要爭議點。

3.2 裝卸區整改技術思路

由于表1 所述的聯鎖保護裝置容易被理解成為設置拉斷閥的依據，燃氣行業拉斷閥相關標準不完善，燃氣企業對于裝卸用管推廣使用拉斷閥持保守態度，爭議內容為表1 所述的聯鎖保護裝置與燃氣工程規第4.2.14 條、燃氣設計規第9.4.19 條中裝卸區低溫聯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，認為可以整合。

（1）裝卸管道系統上安裝緊急脫離裝置是必要的，可避免出現突發情況導致裝卸用管拉動設備設施，實現對設備設施保護的目的。

該裝置安裝位置位于LNG 裝卸區接液口處，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（或設備）自動、快速脫離，是設備本質安全的一個手段，強化看安全技術防護。拉斷閥屬于緊急脫離裝置，但由于目前國內燃氣行業對其所用具備的性能和要求暫未統一。可參照在LNG 裝卸碼頭接收站已經成熟使用的緊急脫離裝置[13]，研究一款適用于LNG場站裝卸環節的脫離裝置。

（2）裝卸管道系統上安裝緊急切斷聯鎖裝置，聯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。該方案符合規范中關于聯鎖的規定，涉及的緊急切斷閥、遠傳檢測設施技術成熟，打消燃氣企業顧慮，聯鎖設計時按照實際卸車工藝進行優化即可。

4 結束語

鑒于拉斷閥在槽車裝卸環節使用前與使用后出現的問題，結合國家相關規范對LNG 裝卸環節涉及的拉斷閥聯鎖功能進行分析、對裝卸區聯鎖設計進行技術思路分析，許多規范執行過程中，深層次研究工作尚需行業專家共同研究，促進燃氣行業標準規范進一步完善。

（1）拉斷閥不具備嚴格意義上的機械聯鎖功能，建議研究一款具有產品有標準、質量體系有保障、適用于LNG 場站裝卸環節的緊急脫離裝置。

（2）現有規范關于裝卸用管安全保護措施規定的根本出發點，是防止LNG 泄漏事故擴大，但規范內容表述與實際管理不相符，建議將規范中“設置防止裝卸用管拉脫的聯鎖保護裝置”修改為“裝卸管道系統上應設置緊急脫離或具有切斷功能的安全保護裝置”。

（3）提出了裝卸區聯鎖方案設計可綜合現有規范內容，將溫度、可燃氣體泄漏報警信號組成的雙參數聯鎖思路，以期給今后LNG 場站裝卸環節技術研究工作提出關注方向。