本實(shí)用新型屬于油氣回收與VOCs治理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種碼頭船岸界面安全裝置。

背景技術(shù)：

油品在儲運(yùn)和裝卸等環(huán)節(jié)中易揮發(fā)油氣，污染大氣環(huán)境、損害人民群眾健康、浪費(fèi)能源。鑒于此，我國逐步在加油站、儲油庫、石油煉化企業(yè)等開展了油氣回收與VOCs治理行動。我國作為世界航運(yùn)大國，擁有萬噸級以上原油和成品油泊位約190座、原油和成品油年吞吐量約6.5億噸，碼頭油品裝卸作業(yè)每年向大氣排放油氣約6.5萬噸，是油氣和VOCs的重要排放源。但受制于國內(nèi)油氣和VOCs控制觀念、碼頭自身特殊條件等原因，碼頭油氣回收工作一直進(jìn)展緩慢。

2015年交通運(yùn)輸部發(fā)布《原油成品碼頭油氣回收行動方案》，我國碼頭油氣回收進(jìn)入快速發(fā)展階段。碼頭油氣回收是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，一套完整的碼頭油氣回收裝置至少應(yīng)包括油氣回收氣相臂（軟管）、船岸對接安全模塊（DSS）、油氣輸送管道系統(tǒng)、油氣回收裝置（VRU）和控制系統(tǒng)（DCS）。當(dāng)船靠岸后，將油輪上油氣回收的對外接口與碼頭氣相臂（軟管）相連，經(jīng)船岸對接安全模塊（DSS）后進(jìn)入碼頭集氣總管，最終將油氣輸送至油氣回收裝置（VRU）進(jìn)行回收。

碼頭油氣回收系統(tǒng)中，船岸連接系統(tǒng)（界面/交接系統(tǒng)）是連接船舶與油氣回收處理裝置、保證船舶和碼頭設(shè)施安全的關(guān)鍵系統(tǒng)。在實(shí)際建設(shè)和使用過程中，部分碼頭直接利用管路和法蘭將船舶與油氣收集裝置連接，未設(shè)置必需的安全保障設(shè)施，從而使油氣回收存在潛在安全風(fēng)險(xiǎn)。南沙建濤、廣東東莞等地的已建油氣回收裝置就因?yàn)榇a頭船岸界面不安全、不規(guī)范，造成裝置停用或未驗(yàn)收。

碼頭油氣回收的船岸界面系統(tǒng)是指在液貨船裝載或卸載作業(yè)時(shí)，從貨艙收集油氣或VOCs到碼頭油氣回收裝置的船舶與岸站的連接部分，其主要包括安裝在岸站碼頭前沿的氣相臂（軟管）和船岸界面安全裝置。

由于船岸界面系統(tǒng)涉及船舶與岸站兩個(gè)方面，因此其涉及安全技術(shù)也必然要包括船舶與岸站兩個(gè)方面，分別是：①油船上的船艙氣體（壓艙氣體）安全和船艙油氣收集管道及標(biāo)準(zhǔn)接頭的安全技術(shù)；②碼頭前沿的輸氣臂（軟管）和船岸界面安全裝置的安全技術(shù)。其主要風(fēng)險(xiǎn)源也包括油船方面和碼頭方面。油船方面：船艙氣體（壓艙氣體）含氧量超標(biāo)、船舶火災(zāi)爆炸、船舶漂移、裝油溢出進(jìn)入輸氣管道、油氣含水含渣等。碼頭方面：防爆燃能力差、靜電傳導(dǎo)、防雷電、阻斷不徹底、斷電不阻斷、與輸油不聯(lián)動、防誤操作性能差、缺少防火帽、排氣管高度不夠、與船上作業(yè)聯(lián)絡(luò)不暢等。

碼頭油氣回收過程的安全隱患，主要可以歸結(jié)為：

1）超壓和負(fù)壓。大多數(shù)油輪在油艙結(jié)構(gòu)承受的設(shè)計(jì)壓力范圍通常是3.45～13.79kPa，為了不使船舶結(jié)構(gòu)受損，艙內(nèi)惰性氣體保持微小的正壓力。

2）空氣侵入。在正常裝油操作情況下，貨油艙內(nèi)始終保持著可以把油氣通過排氣系統(tǒng)排出去的正壓力。使用油氣回收系統(tǒng)裝油作業(yè)時(shí)，若油艙內(nèi)壓力下降并降低大氣壓力，空氣就可能通過未關(guān)嚴(yán)的艙口蓋、管路法蘭、閥門、密封墊片或其他滲漏處進(jìn)入貨油艙。

3）火災(zāi)或爆炸。在配有油氣回收系統(tǒng)的操作過程中，貨油艙的油氣可直接進(jìn)入處理裝置，處理裝置的機(jī)械設(shè)備又可能產(chǎn)生火花，如果經(jīng)常出現(xiàn)火花，發(fā)生火災(zāi)或爆炸的可能性就存在。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出一種碼頭船岸界面安全裝置，可廣泛應(yīng)用于油船和化學(xué)品船裝載、卸載時(shí)油氣回收的船岸交接，滿足各種條件下的安全操作要求。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型采用如下的具體技術(shù)方案：

一種碼頭船岸界面安全裝置，所述安全裝置包括主管道、設(shè)置于所述主管道上的控制系統(tǒng)以及以下機(jī)構(gòu)：

手動隔離閥，以法蘭或焊接的形式安裝在絕緣法蘭后的管道上， 用于故障或緊急情況下手動切斷油氣輸送；

壓力變送器和現(xiàn)場壓力表，依次安裝在手動隔離閥后的管道上，用于指示油氣輸送壓力；

采樣閥，安裝在現(xiàn)場壓力表后的管道上，用于油氣輸送過程中的管道氣體樣品采集；

過濾器，安裝在自動切斷閥后的管道上，用于濾除油氣中存在的機(jī)械雜質(zhì)，過濾器前后設(shè)置壓差監(jiān)測點(diǎn)，安裝差壓變送器；

第一阻火器，安裝在過濾器后的管道上，用于防止發(fā)生火災(zāi)或爆炸危險(xiǎn)時(shí)，火焰的蔓延；

壓力真空泄放系統(tǒng)，安裝在第一阻火器后主管道的第一垂直支管上，第一垂直支管焊接在主管道上，第一垂直支管上設(shè)置手閥，第一垂直支管頂端安裝壓力真空閥，用于輸送過程超壓或低于規(guī)定真空度時(shí)的緊急放空或補(bǔ)氣；

氧含量監(jiān)測系統(tǒng)，包括氧含量分析儀和充惰/稀釋系統(tǒng)，所述充惰/稀釋系統(tǒng)安裝在壓力真空泄放系統(tǒng)后主管道第二垂直支管上，第二垂直支管焊接在主管道上，第二垂直支管上設(shè)置第一開關(guān)閥、氣體流量計(jì)和快速接頭；氧含量分析儀，安裝在充惰/稀釋系統(tǒng)后的主管道上，用于分析油氣中的含氧量；

溫度變送器和現(xiàn)場溫度表，安裝在氧含量分析儀后的主管道上，用于指示油氣輸送時(shí)的溫度；

緊急放空系統(tǒng)，安裝在現(xiàn)場溫度表后主管道第三垂直支管上，第三垂直支管焊接在主管道上，第三垂直支管上設(shè)置第二開關(guān)閥、第二阻火器、防雨帽；

自動切斷閥，安裝在采樣閥后的管道上；

液體泄放系統(tǒng)，安裝在緊急放空系統(tǒng)后管道底部，系一帶有手動閥門的第四垂直支管，用于將進(jìn)入風(fēng)機(jī)前凝結(jié)的液體排至液體密閉收集系統(tǒng)；

風(fēng)機(jī)，安裝在液體泄放系統(tǒng)的后的管道上，管道與風(fēng)機(jī)入口相連接，用于給船舶內(nèi)油氣增壓輸送到油氣回收裝置；

止回閥，安裝在風(fēng)機(jī)出口管道上，用于防止油氣自油氣回收裝置回躥至油船；

所述控制系統(tǒng)，分別與壓力變送器、差壓變送器、氣體流量計(jì)、氧含量分析儀、溫度變送器、第一開關(guān)閥、第二開關(guān)閥、自動切斷閥以及風(fēng)機(jī)控制連接；

以上裝置整體橇裝載在一個(gè)鋼制框架支座上，鋼制框架支座設(shè)置有靜電接地系統(tǒng)，將裝置中可能產(chǎn)生的靜電導(dǎo)入地下。

所述鋼制框架支座上設(shè)置有管架支撐，用于支撐管道和相關(guān)設(shè)備、儀表的安裝、鋪設(shè)。

所述過濾器為籃式過濾器。

所述控制系統(tǒng)為PLC控制系統(tǒng)。

本實(shí)用新型一種碼頭船岸界面安全裝置的有益效果是：

在一個(gè)橇底盤上集成了集成了絕緣法蘭、壓力測量裝置、采樣口、油氣切斷系統(tǒng)、過濾器、阻火器、壓力/真空泄放系統(tǒng)、充惰/稀釋系統(tǒng)、溫度變送器、放空系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)、接地系統(tǒng)、差壓變送器等一系列裝置，裝置內(nèi)的儀表信號及聯(lián)鎖關(guān)系集成在一個(gè)PLC控制系統(tǒng)內(nèi)，形成模塊化的船岸界面安全系統(tǒng)。

考慮到油氣回收裝置可能存在的故障，為保證裝船作業(yè)的順利有效進(jìn)行，使油氣有一個(gè)有效的排放口，也為了防止壓力真空閥頻繁起跳或達(dá)不到壓力真空閥起跳條件時(shí)的人為放空，故設(shè)置緊急放空系統(tǒng)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型碼頭船岸界面安全裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型PLC控制系統(tǒng)；

其中，1-絕緣法蘭、2-手動隔離閥、3-壓力變送器、4-現(xiàn)場壓力表、5-采樣閥、6-過濾器、7-差壓變送器、8-第一阻火器、9-手閥、10-壓力真空閥、11-第一開關(guān)閥、12-氣體流量計(jì)、13-氣體快接頭、14-氧含量分析儀、15-溫度變送器、16-現(xiàn)場溫度表、17-第二開關(guān)閥、18-第二阻火器、19-防雨帽、20-自動切斷閥、21-泄放閥、22-風(fēng)機(jī)、23-止回閥、24-管架、25-橇底盤、26-接地系統(tǒng)、27-PLC控制系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型一種碼頭船岸界面安全裝置的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本實(shí)用新型與油船連接的輸氣臂通過絕緣法蘭與船岸界面安全裝置連接，船岸界面安全裝置整體布置如圖-1所示，絕緣法蘭1、手動隔離閥2、壓力變送器3、現(xiàn)場壓力表4、采樣閥5、過濾器6、差壓變送器7、第一阻火器8、手閥9、壓力真空閥10、第一開關(guān)閥11、氣體流量計(jì)12、氣體快接頭13、氧含量分析儀14、溫度變送器15、現(xiàn)場溫度表16、第二開關(guān)閥17、第二阻火器18、防雨帽19、自動切斷閥20、泄放閥21、風(fēng)機(jī)22、止回閥23、管架24、橇底盤25、接地系統(tǒng)26、PLC控制系統(tǒng)27。

運(yùn)行中，絕緣法蘭1與碼頭氣相回收臂油氣管線或油氣回收專用金屬軟管連接，油氣經(jīng)油氣管線/金屬軟管，進(jìn)入船岸界面安全裝置，經(jīng)過坡度不小于2‰的管道，依次經(jīng)過手動隔離閥2、自動切斷閥20、過濾器6、第一阻火器8、風(fēng)機(jī)22及止回閥23進(jìn)入氣液分離器。

手動隔離閥2與自動切斷閥20用于碼頭或船舶發(fā)生火災(zāi)或爆炸險(xiǎn)情時(shí)及時(shí)截?cái)嘤蜌馔?，防止組織災(zāi)害擴(kuò)大。

在手動隔離閥2和自動切斷閥20之間設(shè)置壓力變送器3和現(xiàn)場壓力表4，用以監(jiān)測油氣壓力，防止作業(yè)過程中船艙內(nèi)壓力過高或過低。壓力變送器3信號進(jìn)PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)設(shè)置最高和最低壓力限值，當(dāng)油船艙內(nèi)壓力超出給定的壓力范圍（或低于預(yù)定的壓力要求）時(shí)，壓力信號觸發(fā)PLC聯(lián)鎖，向設(shè)備操作者發(fā)出超壓（失壓）聲光報(bào)警，并按聯(lián)鎖程序提供一個(gè)指定信號以有序關(guān)閉岸泵和要求的遠(yuǎn)程遙控操作的油氣自動切斷閥。

在手動隔離閥2和自動切斷閥20之間設(shè)置采樣閥5，用于油氣組分的分析與檢測。

自動切斷閥20后依次設(shè)置過濾器6，用于濾除油氣中可能存在的機(jī)械雜質(zhì)，防止機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入阻火器，影響阻火器阻火性能。

過濾器6前后設(shè)置差壓變送器7取壓點(diǎn)，用于測量過濾器6前后氣體壓差。過濾器6前后設(shè)置壓差監(jiān)測點(diǎn)，安裝差壓變送器7，差壓變送器7信號進(jìn)PLC控制系統(tǒng)，可設(shè)定壓差最高限值，當(dāng)壓差達(dá)到最高限值時(shí)，自動切斷閥20自動關(guān)閉，風(fēng)機(jī)22停止，手動關(guān)閉手動隔離閥2，對過濾器6濾芯進(jìn)行清理，保證過濾器6正常工作。

第一阻火器8用于發(fā)生燃燒或爆炸時(shí)，阻斷燃燒或爆炸的蔓延。

第一阻火器8后的管道上設(shè)置壓力真空泄放系統(tǒng)，安裝在第一阻火器后主管道的第一垂直支管上，第一垂直支管上安裝常開手閥和壓力真空閥，防止作業(yè)過程中船艙超壓或低于真空要求。

壓力真空泄放系統(tǒng)后的管道上設(shè)置充惰/稀釋系統(tǒng)，安裝在壓力真空泄放系統(tǒng)后主管道第二垂直支管上，第二垂直支管焊接在主管道上，第二垂直支管上設(shè)置第一開關(guān)閥、氣體流量計(jì)和快速接頭，用于油氣輸送前，向船艙內(nèi)補(bǔ)充惰性氣體或稀釋氣體，保證油氣濃度不在爆炸極限內(nèi)。

充惰/充稀釋氣系統(tǒng)支管后的主管路上安裝氧含量分析儀，氧含量分析儀自動檢測油氣中的氧含量，當(dāng)氧含量處于爆炸極限范圍內(nèi)時(shí)，充惰/充稀釋系統(tǒng)開關(guān)閥打開，開始對船艙進(jìn)行充惰稀釋，沖入的氣體一般為氮?dú)饣蚨栊詺怏w，氧含量分析儀數(shù)據(jù)與充惰/稀釋系統(tǒng)流量計(jì)聯(lián)鎖，用來計(jì)算需沖入的惰性氣體量。第一開關(guān)閥為自動開關(guān)閥，由PLC控制系統(tǒng)控制開或關(guān)。

氧含量分析儀后設(shè)置溫度變送器和現(xiàn)場溫度表，用來監(jiān)測集輸?shù)挠蜌鉁囟取Ｑ鹾糠治鰞x信號進(jìn)入PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)設(shè)置氧氣上限濃度值，當(dāng)氧氣濃度高于上限濃度值時(shí)，PLC發(fā)出指令，自動切斷閥20自動關(guān)閉，風(fēng)機(jī)22停止，充惰/稀釋系統(tǒng)上的第一開關(guān)閥11打開，開始對船艙進(jìn)行氮?dú)饣蚨栊詺怏w灌裝，稀釋氧氣濃度，當(dāng)氧氣濃度低于上限濃度值時(shí)，充惰/稀釋系統(tǒng)第一開關(guān)閥11關(guān)閉。

所述溫度變送器15和現(xiàn)場溫度表16，安裝在氧含量分析儀后的主管道上，用于指示油氣輸送時(shí)的溫度；溫度變送器15信號進(jìn)入PLC控制系統(tǒng)，溫度設(shè)一最大限值，超過最大限制時(shí)報(bào)警、啟動相關(guān)聯(lián)鎖。

現(xiàn)場壓力表后設(shè)置緊急放空系統(tǒng)，緊急放空系統(tǒng)設(shè)置在主管路上的支管路上，支管路上設(shè)置有第二開關(guān)閥和第二阻火器，排放管頂端有防雨帽。當(dāng)觸發(fā)緊急排放條件時(shí)，第二開關(guān)閥17打開，油氣自緊急放空系統(tǒng)中的第二開關(guān)閥17排出裝置。第二開關(guān)閥17為自動開關(guān)閥，由PLC控制系統(tǒng)控制開或關(guān)。

緊急放空系統(tǒng)后設(shè)置風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)前設(shè)置一液體泄放裝置，系一帶有泄放閥的第三垂直支管，用于將進(jìn)入風(fēng)機(jī)前凝結(jié)的液體排至液體密閉收集系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，風(fēng)機(jī)出口設(shè)置止回閥，防止油氣回躥。

所述自動切斷閥20，安裝在采樣閥5后的管道上，用于在緊急情況下自動切斷油氣輸送。自動切斷閥20為耐火型，能夠手動操作，具有就地的可視閥工作位置狀態(tài)指示或設(shè)計(jì)成很容易通過手柄或閥桿位置來判斷閥的工作位置狀態(tài)，在PLC控制系統(tǒng)發(fā)出閥關(guān)閉指示時(shí)后，閥應(yīng)能在10s內(nèi)關(guān)閉；如果失去控制信號，則閥自動關(guān)閉。

整個(gè)裝置通過管架集成安裝在鋼制橇底盤上，鋼制橇底盤上設(shè)置靜電接地系統(tǒng)，將裝置中可能產(chǎn)生的靜電導(dǎo)入地下。

如圖2所示，本實(shí)用新型中PLC控制系統(tǒng)集成系統(tǒng)內(nèi)所有的遠(yuǎn)傳信號、開關(guān)閥的開關(guān)狀態(tài)以及邏輯聯(lián)鎖。

其中，壓力傳感器3、差壓變送器7、充惰/稀釋系統(tǒng)開關(guān)閥11、氣體流量計(jì)12、氧含量分析儀14、溫度變送器15、緊急放空系統(tǒng)開關(guān)閥17、自動切斷閥20、風(fēng)機(jī)22的各類信號均與PLC控制系統(tǒng)27相連。

本實(shí)用新型PLC控制系統(tǒng)的工作過程是：

1）氧含量分析儀14含氧量超標(biāo)時(shí)，自動切斷閥20自動關(guān)閉，風(fēng)機(jī)22停止，充惰/稀釋系統(tǒng)上的第一開關(guān)閥11打開，開始對船艙進(jìn)行充惰、稀釋；

2）溫度變送器15指示溫度超標(biāo)時(shí)，自動切斷閥20自動關(guān)閉，風(fēng)機(jī)22停止，緊急放空系統(tǒng)上的第二開關(guān)閥17開啟；

3）壓力變送器3指示壓力超標(biāo)時(shí)，自動切斷閥20自動關(guān)閉，風(fēng)機(jī)22停止，緊急放空系統(tǒng)上的第二開關(guān)閥17開啟；

4）開機(jī)時(shí)，依次打開自動切斷閥20和風(fēng)機(jī)22；

5）關(guān)機(jī)時(shí)，依次關(guān)閉風(fēng)機(jī)22和自動切斷閥20；

6）差壓變送器7超壓時(shí)，自動切斷閥20關(guān)閉，風(fēng)機(jī)22關(guān)閉，手動關(guān)閉手動隔離閥2，更換或清洗過濾器6濾芯；

7）接收到其他指定的信號時(shí)，自動切斷閥20關(guān)閉，風(fēng)機(jī)22關(guān)閉。