大型码头输油臂安全技术管理

第27卷第12期 油气储运 圈 大型码头输油臂安全技术管理 姜绪彪。 朱应韶 关汝滨 (大亚湾华德石化有限公司) (中国石油管道公司第三项目经理部) 姜绪彪朱应韶等：大型码头输油臂安全技术管理，油气储运，2008，27(12)49～52。 摘 要 从船岸跨接电缆、紧急脱离系统、内外臂失灵及预防措施四个方面对大型码头输油臂 的安全技术管理工作进行了分析，指出应从设计、制造、安装、运行维护等方面对大型码头输油臂进 行全面的质量管理和安全管理，提出了有针对性的预防措施。 主题词 输油码头 输油臂 安全 管理 随着大型码头的建立及投入使用，船用输油臂 的安全管理显得尤为重要。为提高大型码头的设备 安全管理水平，现从四个方面对大型码头输油臂的 安全管理进行分析。 一、船岸跨接电缆 在输油臂使用绝缘法兰、船岸跨接电缆、防爆开 关等方面，国内各码头的设计要求、设计理念有所不 同，现场做法也各不相同，而这些做法与国外的标 准、要求还存在较大的差距，国内外有关 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 及要求 如下。 (1)在《国际油船和油码头安全指南(第四版) 中华人民共和国海事局1999年11月》(英文版 InternationalSafetyGuideForOilTankers Terminals)6．10．2船／岸间跨接电缆中认为，船／岸 间跨接电缆并非是一种有效的安全措施，甚至可能 有危险，因此，不应使用船／岸间跨接电缆。在 20．6．2中专门论述了船岸间电流，“当有些国家和地 (3)应对同一批次的螺旋焊缝进行细致检测，对 发现有严重超标的未熔合焊接缺陷的管段进行及时 修理或更换；加强对沼泽地处管道的安全防护，减小 管道沉降的影响。 参考文 献 1， 张栋钟培道等：失效分析，国防工业出版社(北京)，2005。 方的规则仍然强制要求连接跨接电缆时，应当注意 到IMO((港区内危险品运输、装卸与储存的建议》， 督促各港口当局阻止使用船／岸间跨接电缆，并采用 上述绝缘法兰或单独非导电性软管的有关建议”。 (2)在JTJ211—99《海港总平面设计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》 5．7．11中规定，输油臂应设绝缘法兰，码头上应设供 油船使用的接地装置。 (3)在JTJ237—99《装卸油品码头防火设计规 范》7．3．3中规定，当油品码头采用装载臂装卸油品 时，应在装载臂上安装绝缘法兰；采用软管装卸油品 时，应在每条软管管道上安装一根不导电短管，绝缘 片和不导电短管的电阻值均应大于1MQ。该码头 也可采用其它有效的防静电和防杂散电流的装置； 7．3．4中规定，当油品码头采用船、岸间跨接电缆防 止静电及杂散电流时，码头应设置为油船跨接的防 静电接地装置，并在码头设置与地通连的防爆开关。 此接地装置应与码头上装卸油品设备的静电接地装 置相连接。 (4)在GBl6994一1997《油码头安全技术基本 2，马小明余娟：螺旋埋弧焊管焊缝断裂失效分析，焊管，2007， 30(6)。 3，束德林主编：金属力学性能(第一二版)，机械工业出版社(北京)， 1987。 *516081，广东省惠州市大亚湾澳头镇安惠大道106号；电话：13928385805。 (收稿日期：2008—05—26) 编辑：孟凡强 万方数据 油气储运 2008钲 要求》5．2．7中，提出了以下几点防杂散电流的要 求。 ①油码头采用输油臂装卸油类时，应在输油臂 上安装一个绝缘法兰，用橡胶软管装卸油类时，应在 每条软管管道上装设一根不导电短管(绝缘法兰和 不导电短管以下统称防杂散电流段)。 ②防杂散电流段的阻值下限不得小于25kQ， 上限不得大于2500kQ。 ③防杂散电流段临水一侧的所有金属应与船体 保持电气连续，接岸一侧所有金属均应与码头的接 地装置保持电气连续，防止防杂散电流段两侧外部 金属接触，敝免短路。 ④油码头的护舷设施应与靠泊油船绝缘。 ⑤使用码头前方设置的专供人员上下的梯道 时，不得形成船／岸间的电气通路。 通过对沿海部分大型码头输油臂的调研和分 析，认为目前大型码头的设计主要依据行业标准，例 如JTJ211—99《海港总平面设计规范》、JTJ237—99 《装卸油品码头防火设计规范》等，《国际油船和油码 头安全指南(第四版)》仅供设计院参考，并不能强制 设计单位执行。GBl6994--1997{(油码头安全技术 基本要求》与《国际油船和油码头安全指南(第四 版)》中的要求一致，但设计单位并不完全依据上述 规范进行设计，大型码头输油臂既设置绝缘法兰，又 设置船岸跨接电缆和防爆开关，而输油臂未设置绝 缘法兰的码头也很多。对油轮的结构设计而言，甲 板上没有设置供船岸跨接使用的专门接线位置，岸 方操作人员在操作时必须将油轮栏杆或某个部位的 油漆层破坏掉，露出金属，才能确保船、岸跨接电缆 连接，为此，时常与油轮方发生争执，引起了油轮方 的不满。 大型码头输油臂的制造材料均为金属，全金属 输油臂装卸作业时，在船岸间提供了电阻非常低的 连接，当操作人员在码头装拆输油臂时，随时存在着 大量电流突然介入或中断，电弧放电的危险。为避 免出现以上危险，在输油臂外臂接近船方的三维接 头处设置绝缘法兰。绝缘法兰的电阻可以完全割断 通过输油臂的电流，但必须保证船方以及岸方的输 油管路接地系统完好。 船、岸跨接电缆的本来意图是使船、岸的电解或 阴极保护系统短路，并使船、岸间电位差降低到输油 臂中通过电流可以被忽略的程度，但是，由于可能出 现大量的电流，而船、岸间跨接电缆的电阻却难以小 到满足需要的程度，实践证明，采用这种方法以达到 预期目的是无效的，甚至存在着危险。 船、岸间电流还有可能通过系泊的钢丝缆、金属 扶梯或登船梯等导电途径传导，应该将这些部位加 以绝缘。 在实际使用过程中，有的港口单位既使用绝缘 法兰和防爆开关，又使用船岸跨接电缆；有的只使用 绝缘法兰和船岸跨接电缆，不使用防爆开关；有的只 使用绝缘法兰，不使用防爆开关和船岸跨接电缆，且 没有定期对绝缘法兰进行宏观检查和阻值测试；使 用非正常状态的绝缘法兰不能有效地防静电和杂散 电流。这些都会影响到码头设备，并对港口安全造 成巨大的潜在威胁。 在设计、使用及管理过程中，应参照《国际油船 和油码头安全指南》和GBl6994--1997《油码头安 全技术基本要求》中的相应要求，只设置绝缘法兰， 不设置船岸跨接电缆和防爆开关，绝缘法兰的设计 应避免发生意外的短路，定期对绝缘法兰进行宏观 检查和阻值测试，阻值应高于1000Q，确保使用合 格的绝缘法兰，保障大型码头输油臂的安全运行。 船、岸间接触部位如护舷、登船梯都要形成绝缘。 二、紧急脱离系统 紧急脱离装置(ERS)是一种能够在紧急情况下 使输油臂与船体快速分离的系统，主要由两个专用 的切断阀(球阀)和将其连接起来的紧急脱离接头 (ERC)组成，紧急脱离接头靠液压缸驱动。在液压 系统的作用下，打开紧急脱离装置(ERS)的紧急脱 离接头(ERC)，实现上／下切断阀的分离，从而实现 输油臂与槽船的脱离。脱离后上切断阀随输油臂的 外臂上升，下切断阀留在槽船上，两个切断阀均处于 关闭状态。 在紧急脱离过程中，液压缸驱动特制推杆先同 时关闭两个切断阀，再推动锁紧杆剪断安全螺栓以 开启紧急脱离接头，实现两个切断阀分离。两个切 断阀结构特殊，能够保证分离后之间的残存介质损 失量最少。 ． 装置分离后，需要通过专用工具和连接螺栓的 辅助才能实现切断阀的开启和装置的恢复。输油臂 出厂后，在正常使用情况下，需对紧急脱离装置进行 万方数据 第27卷第12期 姜绪彪等：大型码头输油臂安全技术管理 常规的维护和保养。一旦输油臂与槽船发生了紧急 脱离，紧急脱离接头(ERC)周围半径1m的范围内 不允许站人，且需立即进行维修。正常情况下，油轮 从完货、放空排净内外臂存油到具备可以拆卸外臂 法兰，所需时间约30～40min，若靠泊在港口的油 轮遇到紧急事故(火灾、环境污染等)，在短时间内拆 除输油臂外臂法兰几乎是不可能的，这将对码头设 备及港口的安全造成极大威胁。 2006年3月9日，某油轮由于甲板上原油管道 膨胀节破裂导致原油流入大海，现场情况非常紧急， 立即启动了消防预案和环保预案，按照HSE管理 要求，岸上操作人员不能接近外臂作业，输油臂与油 轮无法在最短的时间内脱离，所幸没有发生火灾，若 油轮发生大火，又不能在最短时间内使输油臂与油 轮脱离，后果将不堪设想。因此，输油臂应设置紧急 脱离系统，并配置供脱离系统试验用的设备，定期进 行脱离试验。 三、内、外臂失灵分析及对策 大型码头输油臂在使用过程中，经常会遇到内、 外臂失灵的故障，对码头的安全运行产生了较大的 影响。大亚湾华德石化有限公司原油码头有两台 6—730H型输油臂，1997年3月投入运行。在1999 ～2002年期间，该型输油臂外臂频繁出现外臂失灵 问题，直接影响了油轮卸油时间。 6—730H型输油臂由主机、电控、液压三部分 组成，高21m，重28t，公称直径为DN400，输送介 质为原油，设计压力为1．6MPa，设计温度在一19～ 100℃之间，设计风速为45m／s，液压／手动控制，液 压油选用L—HM46南海牌抗磨液压油。系统最大 功率为3．2kW，液压站防爆电机为3kW、l450 r／min，齿轮泵额定压力为25MPa，由位于主机侧的 4组换向电磁阀实现输油臂外臂，水平、左右运动方 向及自由状态的控制。 1、控制系统 控制系统主要检查控制盒(有线控制或无线遥 控)的输入、输出有无正确接收或发送信号，根据实 际情况作出相应的处理，必要时更换已损部件。 2、 液压系统 液压系统的检查内容包括换向电磁阀、节流阀、 桥式单向阀、双向顺序阀和液压缸组件。 (1)判断换向电磁阀有无换向，没有换向的原因 可能是电磁铁导线接触不良；电磁铁两端电压不足； 电磁铁损坏；换向电磁阀阌芯卡住。必要时拆卸换 向电磁阀进行清洗、修复或更换。 (2)判断节流阀有无关死，节流口是否堵塞，必 要时重新调整或拆卸清洗、修复。 (3)判断桥式单向阀有无泄漏，必要时拆卸清 洗、修复。 (4)判断双向顺序阀有无损坏或密封不严漏油， 必要时可进行维修或更换。 (5)检查液压缸组件中活塞轴是否灵活运转，松 开活塞轴两端定滑轮的钢丝绳，按下操作按钮，观察 其运动情况。若灵活、顺畅地往复运动，则表示正 常；若运动卡涩不顺畅，则需要拆卸检查各机械零部 件，更换所有易损件，并检查活塞和活塞杆连接处有 无裂纹，若有裂纹则必须从材质、加工方法上加以解 决。活塞轴示意图见图1和图2。 图1 焊接式活塞轴示意图 F膝 锸 图2锻造式活塞轴小意图 图1中活塞和活塞杆采用焊接方式，材质均为 锻45，焊透深度大于6mm，焊缝不得有裂缝、气孔 等影响焊接强度的缺陷，探伤合格后磨平，调质处理 后精加工，达到HB217～255为合格。 图2中活塞和活塞杆采用整体锻造方式，材质 为锻45，锻后调质处理再精加工，达到HB217～255 为合格，锻件不得有裂痕、褶皱、气、缩孔等影响强度 的缺陷，锻后消除内应力。 实践证明，图1所示加工的活塞轴使用性能较 差，使用2～3年甚至半年后就会在焊接处出现裂纹 (见图1中A处)，活塞两端的液压油相互串通，造 万方数据 油气储运 成活塞两端无压差或压差太小，活塞轴运转不灵活 或不运转，从而导致外臂运转不灵活。图2所示加 工的活塞轴目前已经使用了8年，不需拆检液压缸 组件，均能满足生产要求，具有良好的使用性能。 3、相关机械部件检查 (1)旋转接头 旋转接头轴承中少油、缺油，运转时会产生干磨 擦噪音，也可导致内、外臂运转不灵活，紧急情况下， 虽可借助手动葫芦可将其拉动，但不符合设计和使 用要求。这时需要拆卸旋转接头，检查轴承滚珠润 滑是否良好，滚珠有无锈迹及磨损，不符合GB308 《滚动轴承钢球》中滚球使用要求的一律更换，并且 要做好润滑保养。每半年或一年添加一次润滑脂(3 号MoS。锂基润滑脂)，每次添加后要试运转多次， 以提高其使用性能。 (2)回转支承轴承 影响外臂运转的有两个回转支承轴承，外臂与 内臂连接处轴承型号为01030885，内臂与配重连接 处轴承型号为01030550，其滚道中心线尺寸分别为 圣885、壬680，滚珠尺寸均为乒30。这两个轴承只在圆 周固定的O。～120。范围作部分固转运动，运转速度 约为20～4。／s，速度较小，载荷较大，一般不考虑检 修。若以上各个步骤经过检查后均完好，则必须考 虑拆检回转支承轴承，郎使滚珠或滚道有磨损现象， 只要在滚道试验规定的磨损范围之内，就可以不更 换，但在必要时要考虑更换回转支承轴承。 四、预防措施 (1)设计时，应在三维接头处设置绝缘法兰，不 应设置船、岸跨接电缆和防爆操作开关，并每季度定 期对绝缘法兰进行宏观检查和阻值测试。 (2)在三维接头处设置紧急脱离系统以及供紧 急脱离系统试验用的法兰接口，应每年定期对紧急 脱离系统进行脱离试验，以确保码头和输油臂在紧 急情况或事故状态下的安全，使油轮以最快的速度 与输油臂脱离。 (3)设计要求制造厂对回转支承轴承和旋转接 头轴承的滚道进行试验，确保其使用的可靠性。 (4)设计选择名牌换向电磁阀，并要求液压缸组 件中活塞轴采用整体锻造方式。如果港口有多台输 油臂，还要考虑多台输油臂的活塞轴尺寸的一致性， 以满足使用中维修互换性的需求。 (5)安装时应选择有资质、具备相同设备安装经 验的施工队伍，确保在安装过程中不损坏旋转接头 和其它重要部件。 。 (6)使用过程中按照本单位设备管理要求和输 油臂出厂 说明书 房屋状态说明书下载罗氏说明书下载焊机说明书下载罗氏说明书下载GGD说明书下载 对其进行定期保养，及时更换易损 的部件。 (7)操作人员应具备迅速、准确、有效地排除各 种易发故障的应急应变能力。若由于控制系统引起 的内、外臂失灵，可以用手动泵加压、手动按住换向 电磁阀，缓慢收回输油臂；若由于液压系统或轴承组 件引起的内、外臂失灵，可以用手动葫芦将其收回， 最大限度地减少对油轮靠离泊的影响，确保大型码 头的安全。 (收稿Fj期：2007—12—06) 编辑：吕 彦 下翱婪訇 两种风险 评价 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