液化天然气槽车装卸区设置联锁装置研究.pdf

设备管理与维修2023 翼8（下）0引言传统的液体储槽接液口，在液体槽车误操作启动后易拉断充装软管，导致储槽液体泄漏，造成严重后果。2013 年某公司物流低温液体槽车在储罐进行充装作业，充装过程中驾驶员离开，由充装人员监督充装。充装完毕，驾驶员在没有拆除充装软管的情况下，发动车辆驶离现场，造成液体充车软管，液体充车泵及进出口、回气管线等设备拉坏的事故，间接损失约 200 万元1。因此在低温液体装卸环节推广使用拉断阀，以期解决在液体槽车误操作情况下，拉断充气软管后，拉断阀自动关闭，杜绝事故发生。但由于燃气行业内拉断阀相关标准规范不完善，拉断阀使用后出现一些问题，使得新技术的安全使用得不到保障。2020 年某企业的 LNG 场站卸车作业过程中，液相软管内憋压导致拉断阀闪爆断裂，软管连同软管上已断裂的拉断阀出现起跳及摆动幅度较大现象，气相软管拉断阀在闪爆断裂瞬后，出现软管起跳及摆动幅度较小现象。随着强制性规范 GB 550092021 燃气工程项目规范（以下简称燃气工程规）于 2022 年 1 月 1 日起实施，燃气行业对 LNG 场站装卸环节开展设备设施合规性隐患整治工作，对于装卸管道系统上安装紧急脱离装置及相关联锁装置的讨论、争议尤为激烈。本文对 LNG槽车装卸区设置联锁保护装置进行分析、研究，为场站合规化提供整改技术思路，为规范修订提供参考建议。1联锁保护装置种类安全联锁装置是用于安全目的的自动化装置，通过机械或电气的机构使 2 个动作互相制约，该装置能够自动阻止人工做危险的或不正确的动作。化工生产过程中，为了保证正常工作、实现自动控制以及防止事故，广泛采用联锁装置。如联锁装置在转动设备的应用，可以预防不正确启动或停止设备，在进行相关工序时能够保证其一定的连贯性。在静设备的应用，可以预防某个参数（如液位、温度、压力等）超限后切断工艺管路系统。按引起安全联锁装置动作的动力来源，联锁装置分为直接作用式、间接作用式和组合式 3 种形式。凡装置的动作取决于另一装置的动作者，就叫做另一装置对该装置联锁，该装置与另一装置一起称为联锁装置3，联锁装置的实质在于执行操作 A是执行操作 B 的前提条件，执行操作 B 是执行操作 C 的前提条件等4，广义的联锁泛指各种信号设备所存在的互相制约关系。2拉断阀的联锁保护功能目前燃气行业使用的拉断阀结构不一，无相关产品标准。参照GB/T 385202020 船用超低温拉断阀5中关于拉断阀的结构有致断螺栓式拉断阀、拉索断开式拉断阀，阀体在达到预设的张力时，在指定位置断开，并瞬间封闭断开端管路的阀门。按照直接机械动作定义“其他机械元件的运动通过直接接触或通过刚性组件不可避免地引起的机械元件的运动”6，拉断阀的机械元件为弹簧，处于压缩状态的弹簧有一定形变量，储存有弹性势能，该能量作为动力源，在左右阀体被拉脱开后，弹簧张开、弹性势能转换为动能，驱动阀芯与阀座紧密贴合，从而达到切断阀门流通截面的目的。2.1拉断阀联锁逻辑分析拉断阀的主要动作是拉断、切断，从其功能结构上分析属于紧急脱离装置，即管线被拉断时，瞬间在断开处封闭，防止造成泄漏事故。按照上述联锁装置分析，执行阀体拉断操作是执行弹簧张开的前提条件，执行弹簧张开是执行阀芯运动的前提条件，执行阀芯运动是执行阀门流通截面密封的前提条件。该联锁功能是按照广义上的联锁定义对拉断阀进行分析，认为拉断阀具有广义概念上的联锁功能，按照“自动联锁装置就是使生产备按照生产过程的一定要求而有次序的起动和停止的装置7。”的功能描述，拉断阀被拉断后是自动按照一定次序进行动作的，防止事故扩大。但按照机械防护装置联锁规范6中关于联锁的定义，“用于防止危险机器功能在特定条件下（通常是指只要防护装置未关闭）运行的机械、电气或其他类型的装置。”以及该规范其他功能规定，拉断阀不具备严格意义上的联锁功能。2.2规范中关于装卸保护措施的内容特种设备管理及燃气行业相关规范（以下简称规范）中关于卸车环节安全保护措施要求见表 1。规范中提到的防止装卸用管拉脱的联锁保护装置与实际装卸环节管理情况是截然相反的，不符合卸车作业应急处置管控要求。按照 TSG R00052011 移动式压力容器安全技术监察规程 第 6.4.2 条装卸作业过程要求“按照指定位置停车，汽车发动机必须熄火，切断车辆总电源，并且采取防止车辆发生滑动的有效措施。”燃气企业结合国家规范对卸车环节要求，制定相应摘要：随着国家强制性规范 GB 550092021 燃气工程项目规范 的实施，燃气行业正在开展 LNG 场站设备设施合规化的整改、完善，其中装卸环节安全保护装置及联锁装置设置方式存在不同观点，基于联锁功能类型对液化天然气装卸区拉断阀联锁逻辑进行分析，梳理关于装卸环节涉及到的现有规范内容并结合实际管理情况，提出技术整改技术思路，为规范修订提出修订建议。关键词：液化天然气；槽车装卸；联锁装置；研究中图分类号：TE88文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.08D.20液化天然气槽车装卸区设置联锁装置研究韦永金（贵州燃气集团股份有限公司，贵州贵阳550004）輨輱设备管理与维修2023 翼8（下）管控措施，要求槽车开至指定卸车点后，槽车熄火拉起手刹，驾驶员离开驾驶室、上交槽车钥匙，在 4 个车轮下面分别垫三角木；以上卸车前的系列操作，杜绝槽车卸车时意外滑动，属于防拉脱安全保护措施11。但如遇其他因素导致槽车滑动，将会出现卸车软管拖动卸车区的设备设施（如与软管连接的不锈钢管道、阀门等），该情况下，需要一种安全装置将卸车软管与工艺系统设备设施紧急分离，显然紧急脱离装置能够发挥该功能。规范中的防止装卸用管拉脱的联锁保护装置包含两层含义，第一层含义是防拉脱，也就是该装置不能使装卸用管与其相连接的设备设施分离，即使出现紧急突发情况，该装置必须能够确保卸车管路系统不被拉脱开，很显然这与实际 LNG 卸车操作是相反的；从应急处置管理要求考虑，要求出现紧急情况卸车用管要能够与管路系统上的设备设施紧急脱离并切断 LNG 流通管路。显然，具有防拉脱的装置是与实际不相符的。第二层含义是联锁保护，即检测到拉断信号后联锁去执行防止切断 LNG 泄漏12；根据燃气工程规第 4.2.8 条文解释“装卸管上设置保护装置是防止万一发生误操作将其管道拉断而引起大量压缩天然气、液化石油气或液化天然气泄漏”，具有联锁功能的装置应能够解决管道被拉断后，防止 LNG 进一步泄漏的状况，显然紧急脱离装置或紧急切断装置，能够实现该功能，且符合实际管理要求。综上分析，规范的根本出发点是在卸车作业过程中，采取安全措施防止卸车管道系统 LNG 泄漏即终极目的是切断 LNG 流通管路，防止 LNG 泄漏事故扩大。建议将规范中“设置防止装卸用管拉脱的联锁保护装置”修改为“装卸管道系统上应设置紧急脱离或具有切断功能的安全保护装置”。3装卸区联锁设计思路3.1规范中装卸区联锁内容梳理目前燃气行业规范对于 LNG 储配站、LNG 加气站在槽车装卸环节关于设置联锁保护装置的内容如下：（1）燃气工程规第 4.2.14 条：“液化天然气的储罐区、气化区、装卸区等可能发生燃气泄漏的区域应设置连续低温检测报警装置和相关联锁装置。”（2）GB 500282006 城镇燃气设计规范（2020 版）（以下简称燃气设计规）第 9.4.19条：“储罐区、气化装置区域或有可能发生液化天然气泄漏的区域内应设置低温检测报警装置和相关的联锁装置，报警显示器应设置在值班室或仪表室等有值班人员的场所。”燃气工程规为强制性工程建设规范，全部条文必须严格执行，燃气行业按照新规范具体条款对燃气场站不合规处进行整改，其中涉及到 LNG 装卸区的联锁装置尤为引起重视，条款内容如何执行成为主要争议点。3.2装卸区整改技术思路由于表 1 所述的联锁保护装置容易被理解成为设置拉断阀的依据，燃气行业拉断阀相关标准不完善，燃气企业对于装卸用管推广使用拉断阀持保守态度，争议内容为表 1 所述的联锁保护装置与燃气工程规第 4.2.14 条、燃气设计规第 9.4.19 条中装卸区低温联锁装置在功能上是否可整合为一。在实际的 LNG 场站整改方案中，认为可以整合。（1）装卸管道系统上安装紧急脱离装置是必要的，可避免出现突发情况导致装卸用管拉动设备设施，实现对设备设施保护的目的。该装置安装位置位于 LNG 装卸区接液口处，是装卸软管与输送管道连接，用于紧急情况下，是 LNG 槽车与输送工艺管道（或设备）自动、快速脱离，是设备本质安全的一个手段，强化看安全技术防护。拉断阀属于紧急脱离装置，但由于目前国内燃气行业对其所用具备的性能和要求暂未统一。可参照在 LNG 装卸码头接收站已经成熟使用的紧急脱离装置13，研究一款适用于 LNG场站装卸环节的脱离装置。（2）装卸管道系统上安装紧急切断联锁装置，联锁信号来自于低温温度超限报警信号、可燃气体泄漏报警信号。该方案符合规范中关于联锁的规定，涉及的紧急切断阀、远传检测设施技术成熟，打消燃气企业顾虑，联锁设计时按照实际卸车工艺进行优化即可。4结束语鉴于拉断阀在槽车装卸环节使用前与使用后出现的问题，结合国家相关规范对 LNG 装卸环节涉及的拉断阀联锁功能进行分析、对装卸区联锁设计进行技术思路分析，许多规范执行过程中，深层次研究工作尚需行业专家共同研究，促进燃气行业标准规范进一步完善。（1）拉断阀不具备严格意义上的机械联锁功能，建议研究一款具有产品有标准、质量体系有保障、适用于 LNG 场站装卸环节的紧急脱离装置。（2）现有规范关于装卸用管安全保护措施规定的根本出发点，是防止 LNG 泄漏事故扩大，但规范内容表述与实际管理不相符，建议将规范中“设置防止装卸用管拉脱的联锁保护装置”修序号规范名称条款规范内容1TSG R00052011移动式压力容器安全技术监察规程第 6.3 条第 2 款装卸用管应当符合以下要求：有防止装卸用管拉脱的安全保护措施2TSG 212016固定式压力容器安全技术监察规程第 7.1.9 条第 2 款在移动式压力容器和固定式压力容器之间进行装卸作业的，其连接装置应当符合以下要求：有防止装卸管道或装卸软管拉脱的联锁保护装置3TSG 072019特种设备生产和充装单位许可规则第 C3.4.2 条专用的充装台（线）和充装装置的配置：具有防止装卸用管拉脱的联锁保护装置或措施4GB 550092021燃气工程项目规范第 4.2.8 条压缩天然气、液化天然气和液化石油气运输车在充装或卸车作业时，应停靠在设有固定防撞装置的固定车位处，并应采取防止车辆移动的措施。装卸系统上应设置防止装卸用管拉脱的联锁保护装置表 1特种设备相关规范中对装卸环节安全保护措施内容輨輲设备管理与维修2023 翼8（下）改为“装卸管道系统上应设置紧急脱离或具有切断功能的安全保护装置”。（3）提出了装卸区联锁方案设计可综合现有规范内容，将温度、可燃气体泄漏报警信号组成的双参数联锁思路，以期给今后LNG 场站装卸环节技术研究工作提出关注方向。参考文献1杜荣祥.加装防拉断阀保安全 J.劳动保护，2018（12）：32-33.2GB 55009-2021，燃气工程项目规范 S.3杨有启.电气安全技术 M.上海：上海科学技术出版社，1983.4王文和.化工设备安全 M.北京：国防工业出版社，2014.5GB/T 38520-2020，船用超低温拉断阀 S.6GB/T 18831-2017，机械安全与防护装置相关的联锁装置设计和选择原则 S.7沈阳电力学院.热工仪表及自动控制 M.北京：中国工业出版社，1961.8TSG R0005-2011，移动式压力容器安全技术监察规程 S.9TSG 21-2016，固定式压力容器安全技术监察规程 S.10TSG 07-2019，特种设备生产和充装单位许可规则 S.11韦永金，候智强.城镇燃气 LNG 卸车用拉断阀的现状及规范研究 J.城市燃气，2021（6）：43-46.12陈万源.关于“LNG 槽车防止装卸用管拉脱的联锁保护装置”的探讨 J.贵州燃气，2021（4）：24-26.13张爱凤.燃气供应工程 M.合肥：合肥工业大学出版社，2009.编辑国云0引言液压阀是液压系统的控制元件，用来控制液体的压力、流量和方向，在装备领域应用广泛。内泄漏量是液压阀的重要性能指标，内泄漏量过大会使液压系统装配主机的执行机构动作不到位，难以精确控制动作轨迹，严重时可能造成安全事故。1内泄漏原因分析液压阀工作时，液压油通过阀芯和阀体之间的间隙，从阀的高压区流向低压区，从而造成内泄漏。引起液压阀内泄漏的原因有很多，液压阀生产过程中的装配质量问题，例如：阀芯前端锥面与阀芯外圆不同轴、阀体孔与阀芯同轴度差、阀芯装配时外圆与阀体孔配合间隙大而在孔内产生歪斜。液压阀在使用过程中，容易受油液污染等因素的影响，引起阀芯与阀套之间密封面的磨损、拉伤、腐蚀、偏心等，都会造成内泄漏的变化。2液压阀内泄漏量要求根据标准 JB/T 103642014 液压单向阀 规定，以矿物油型液压油或性能相当的其他液体为工作介质的部分板式单向阀、叠加式单向阀、管式单向阀、板式液控单向阀、叠加式液控单向阀、管式液控单向阀内泄漏量臆0.2 mL/min。普通单向阀的内泄漏量要求见表 1。根据标准 JB/T 103682014 液压节流阀 规定，以矿物油型液压油或性能相当的其他液体为工作介质的部分节流截止阀内泄漏量臆1.0 mL/min，具体要求见表 2。摘要：研究液压阀微小内泄漏的精密检测方法，提出一种液压阀微小内泄漏检测新方法，详细介绍检测原理和具体实施过程。该方法可以在装置的有效行程内实现连续测量，具有效率高、精度高、自动化程度高等特点。关键词：液压阀；微小内泄漏；高精度检测中图分类号：TH137.52文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.08D.21液压阀微小内泄漏检测技术研究李志丰，谭彦显，黄正茂（湖南省产商品质量检验研究院，湖南长沙410007）类型公称通径/mm公称压力/MPa额定压力/MPa额定流量/（L/min）试验流量/（L/min）最大内泄漏量/（mL/min）板式单向阀631.531.515150.2830301050501280801612012020160160252202203032032040500500叠加式单向阀631.531.515150.2105050管式单向阀631.531.515150.28303010505015120120201601602522022030320320表 1普通单向阀内泄漏量要求輨輳