时光志

(中海油能源发展股份有限公司 采油服务分公司，天津 300452)

LNG船用应急释放系统(emergency release systems， ERS)是LNG浮式过驳设备的核心安全装置，用以保障在船体漂离、火灾等危险情况下，实现LNG输送端与LNG接收端低温输送管线的安全快速分离，防止在LNG输送过程中发生意外事故。目前LNG船用应急释放系统国产化进程缓慢，英国KLAW和瑞典Manntek等外企掌控核心技术。为此，通过对国内外主流产品进行调研与对比分析，提出LNG船用应急释放系统国产化所须攻克的技术要点。

1 系统简介

ERS主要包括应急释放接头(emergency release coupling, ERC)、液压动力单元(hydraulic power unit, HPU)、远程控制面板(remote control panel, RCP)、鞍座等部分,见图1。

图1 应急释放系统主要组成部分

当紧急情况发生时，可以通过液压动力单元可以控制应急释放接头分离。如果工作人员远离液压动力单元所在位置时，可以通过远程控制面板进行控制，实现应急快速分离，避免危险发生。其中鞍座起到低温软管支撑作用，并且鞍座内配有防坠落装置，通过钢丝绳与低温软管连接。目前也有船舶使用软管吊替代鞍座，但是软管吊操作更加复杂，效率更低，在LNG输送过程中需要吊车一直保持工作状态，一般用于小流量加注。

应急释放系统(ERS)连接方式见图2。

图2 应用于实船的ERS连接结构

起支撑作用的鞍座通过船舶上固定装置(图2中固定带)固定在甲板上，低温软管放置在鞍座的马槽中，并且与应急释放接头连接，从而实现LNG稳定输送。当发生紧急情况时，处于安全区域(例如，控制室)的工作人员使用远程控制面板进行远程操控，应急释放接头通过液压系统驱动打开，两边切断阀分离，从而实现安全、高效脱离。脱离后切断阀一端随LNG低温软管与LNG接收端分离开，并且当低温软管从船体上滑落时，鞍座内部配备的防坠落装置能够降低软管下落速度，防止软管和船体碰撞，造成设备损坏，最大限度地降低风险和成本，切断阀另一端则留在LNG输送端上，切断阀两端均处于关闭状态。应急释放系统(ERS)的应用极大地提升LNG浮式过驳的安全性，有助于LNG运输行业的高效稳定发展。

2 技术现状

国外关于应急释放系统的相关研究起步较早，上世纪50年代末，英国、法国等厂家就已开展海上LNG应急释放系统技术研究，经过多年发展，他们的公司产品技术相对成熟，特别是法国FMC、英国KLAW等公司在LNG储运方面已经具备全套系列化产品，并广泛应用于全球LNG加注船、LNG接收站、FSRU、FLNG等项目中。

应急释放系统(ERS)主要有以Klaw、ARTA、FMC、SVT等公司为代表的液动紧急脱离型和以Manntek为代表的高压氮气紧急脱离型。

液动紧急脱离装置有以Klaw、ARTA等公司产品为代表的蝶阀形式和以FMC、SVT等公司产品为代表的球阀形式，根据ERS布置位置的不同可分为两种形式，图3所示为ERS布置在加注船上，图4所示为ERS布置在受注船上。

图3 ERS布置在加注船上输送系统布局

图4 ERS布置在受注船上输送系统布局

蝶阀形式应急释放系统以液压为动力源，阀门结构为扭簧蝶阀式，阀门连接时两阀板互锁形成通路，阀门脱离后两阀板互锁状态结束，阀板在扭簧的作用下将通路切断并密封。球阀形式应急释放系统同样以液压为动力源，阀门结构为球阀，阀门连接时介质正常流通，阀门脱离前，油缸推动球阀转动将通路切断并密封。图5所示为蝶阀形式液动紧急脱离装置和模型原理图，图6位球阀形式液动紧急脱离装置。

图5 液动紧急脱离装置-蝶阀形式

图6 液动紧急脱离装置-球阀形式

气动紧急脱离装置产品以Manntek等公司的产品为代表，其布局见图7，以高压氮气系统作为紧急脱离动力源，软管吊运系统、电器控制系等布置在加注船上，快速连接脱离与导向装置、紧急脱离装置(ERS)等布置在受注船上，装卸全程软管始终由软管吊进行吊运保护，实现紧急脱离后软管的防坠功能。

图7 Manntek等公司LNG浮式过驳设备组成布局

气动紧急脱离装置见图8，阀门结构为弹簧对顶式，阀门连接时锥形机构相互顶开，阀门脱离后锥形机构在弹簧作用下将通路切断并密封。

图8 高压氮气紧急脱离装置

液动紧急脱离装置结构简单，体积较气动紧急脱离装置小，但阀门输出力较气动紧急脱离装置大，液动紧急脱离装置由于液压油的黏性而效率较高，有自润滑性能和防锈性能，同时抗腐蚀性也优于气动阀门装置，更适用于大口径阀门。气动紧急脱离装置因气体有压缩性，使得速度不易均匀，且结构较大，不适于大口径高压力的阀门。目前现有LNG输送系统多朝着大流量大口径趋势发展，因此主流产品中多使用球阀或蝶阀式液动紧急脱离装置。

国内海上LNG产业起步较晚，虽有连云港杰瑞自动化等企业开展相关研究，但针对应急释放系统的研究基础薄弱，国内市场关键部件严重依赖进口，而且，进口的ERS设备价格高昂、交货周期长、服务不及时等，国内各类LNG产业发展受限。

3 国产化技术要点

1)标准规范。按驱动方式可分为液动紧急脱离型和高压氮气紧急脱离型两种，分别适用浮式储存及再气化装置(floating storage and regasification unit，FSRU)/LNG运输船与LNG运输船间大流量过驳、LNG加注船/岸基与LNG动力船间的小流量加注。但是业内缺乏统一、专用的标准规范，国内外厂家设计、检验产品多参考岸基装卸系统相关标准，设计、检验要点并不对外公开。国内供应商应加大、加快相关标准规范方面的调研与解读，明确产品的技术攻关路径，联合船舶设计制造企业、业主单位一同制定LNG浮式过驳领域的标准规范，明确产品设计、技术要求、试验测试、产品检验方面的要求。

2)市场开拓。应急释放系统作为LNG低温输送系统的核心安全装置，一般与LNG低温输送系统一同打包进行销售，而LNG低温输送系统的市场和核心技术同样是由外资企业拥有，欲推行应急释放系统国产化必须先实现LNG低温输送系统国产化。

不但要推行应急系释放统等核心设备国产化研制，而且要同步推行LNG低温输送系统国产化攻关，从核心设备和整机系统两个方面都具备国产化实船应用的条件。

3)资质完善方面。国内虽然也有企业掌握了应急释放系统的核心技术，完成了样机的制造，但缺乏专业、标准的试验测试环境，难以对产品可靠性进行验证，船级社取证工作存在一定的困难，不利于后续市场开拓。因此，应该寻求国家政策与资金支持，加大对企业设计、生产、检验方面的配套能力建设，完善企业相关资质，并促进国内船东和供货商携手推进国产化示范应用与产品推广。

4 结论

LNG船用应急释放系统的国产化有助于我国在LNG储运行业占据有力地位。早期中国面临着缺资金、缺技术、缺人才的局面，行业发展重点有取舍，在LNG行业上的投入较少，技术研究滞后，严重缺乏有关应急释放系统的成果。进入21世纪后，国内天然气需求的不断加大，海上LNG产业链的蓬勃发展与LNG船用应急释放系统等核心设备受制于人的矛盾，已严重制约国内天然气产业的绿色健康发展。我国应从标准规范、市场开拓、资质完善等方面着手，完成核心技术攻关与样机认证，早日实现急释放系统自主研发、生产。