优化卸料过程操作，提高生产效率

卸料系统就原理来说是一种操作员实时监控的手动操作系统。该系统通过安装在码头控制室（JCR）的可编程序逻辑控制器（PLC）成套包和安全仪表系统（SIS）进行控制。LNG船的卸料操作通过码头平台上的就地控制盘监控。

为保证更好的操作，大量的信息信号和指令信号在DCS系统和卸料及返回臂的PLC系统之间交换，在JCR中实现远程监控。卸料操作需要与船上的操作员有效协调，因此在JCR与船之间必须有电话联系和热线联系。由一个两级的紧急停车系统（ESD）对卸料操作进行保护，紧急状况按钮安装在JCR中的ESD控制台上、就地控制板上以及有船岸联系的船上。

1）一级ESD，ESD-1包括了码头和管架桥处隔离阀的关断隔离。

2）二级ESD，ESD-2包括了ESD-1系统和PERC系统动作（船与码头脱离）。

同时，因为卸料操作可能会影响到接收站其他设备的运行，所以我们还要随时监控以下的设备和系统：

1）在卸料操作时，BOG循环系统需要回收大量的NG，因此操作员需要密切注意BOG的总管压力、BOG循环系统和火炬系统（作为BOG循环备用）。在卸料状下需要两台BOG压缩机运行，如果一台压缩机出现故障或者运行不正常，就需要减小卸料流量来避免火炬放空。

2）如果接收站的输出量大到足够冷凝所有的蒸发气，在所有蒸发气都被循环的情况下，LNG应能在118kPa的饱和压力下以最大的设计流量卸料。如果LNG船内的压力高于饱和压力，卸料流量则要减小以避免多余的蒸发气被火炬放空。

3）保证BOG循环系统足够处理卸料操作时产生的BOG接收站的输出量最小值为130-/h，当接收站的输出量小于130-/h时，必须减小卸料速度以避免火炬放空。

1.压力控制

卸料前，LNG储罐内的压力必须略小于LNG船内的压力。此时必须再开一台BOG压缩机，卸料总管必须已经预冷。

在卸料中，LNG储罐内压力不能超过25kPa，蒸发气返回管控制船内储罐压力不超过18kPa。NG返回管的海上部分压力由压力控制阀PCV-11011（设置点：16.6kPa）控制。当NG臂截断阀XV-11011关闭时，NG返回压力控制器PIC-11011进入手动模式，阀门PCV-11011关闭。

应注意，在回料臂L-1102故障或者检修时，卸料臂L-1101B作为备用回料臂使用，操作方法相同但卸料量将减小（因为此时只有两台卸料臂工作）。

2.卸料臂的排净和吹扫

为了监控卸料臂的排净和吹扫，DCS需具有以下功能：

1）打开卸料臂上的吹扫阀（如卸料臂L-1101A上的XV-11003A）以起动计时器，如果时间结束而阀门未关就会触发报警。

2）打开卸料管上的排净阀（如卸料臂L-1101A卸料管上的XV-11005）以起动计时器，如果时间结束而阀门未关就会触发报警。

3.卸料管线表温测量

管径在200mm或以上的卸料管上分布有14个温度计，用以检测管线的预冷过程。卸料操作时，8个温度计分布在码头和栈桥区域（TT-117A～TT-117H），另外6个分布在卸料总管上（TT-11901A～TT-11901F）。

4.正常操作

（1）LNG卸料前接收站的初始状态 卸料前，接收站需处于以下状态：

1）码头LNG循环系统保证管线处于预冷状态。

2）接收站输出量大于130-/h。

3）回料臂L-1102正常，卸料臂L-1101B可作为备用回料臂使用，操作方法相同但卸料量将减小（因为此时只有两台卸料臂工作）。

4）在LNG船按预期时间到达时，储罐必须有足够的空间来容纳下整船的LNG，并随时准备好卸料。

5）阀门和控制器的状态正确。

当前次卸料已经顺利完成，并且系统已准备好继续启动时，应保证：

1）卸料臂已经被关闭、排净并用氮气吹扫，处于氮微正压状态。通过阀门XV-11004、XV-11005将卸料臂和卸料总管隔断，盲法兰安装在卸料臂连接器处。

2）卸料臂处于锁定状态。

卸料前的准备工作如下：

1）在现场控制盘处打开主要控制按钮HS-11014，控制电源的指示灯JIL-11010A亮。

2）检查所有的卸料臂应处于备用状态，LP上的锁定灯（ZLC-11021）亮。

3）从现场控制盘PMHS-11019选择泵P-1109A/B（建议每次卸料时使用不同的泵）。

4）从现场控制盘PMHST-11019A起动泵，为油管线增压。

5）从现场控制盘HST-11010测试灯光和铃声。

（2）船到码头时的操作

1）储罐准备。储罐的压力必须略小于船内的压力。这样，在卸料开始前，船上的BOG可以通过回料臂（L-1102）上岸。可以通过降低BOG系统的设定压力来增大BOG压缩机的流量（这时需要增开一台BOG压缩机），随着压缩机的运行，储罐内的气体量减少，储罐内的压力会逐渐小于船内的压力。

2）泊船。接收站装有泊船系统，泊船系统由两个固定的激光传感器组成，操作员在码头控制室（JCR）内进行手动控制或者DCS监控。详细信息可见供应商提供的资料。每艘船只在卸料前要用泊绳相连，以减少船的移动。系泊检测系统可以远程监控每条系钩承重和钩绳的张力，在出现问题时，能够远程脱钩。细节可参考供货商资料。

3）船与码头的连接。船与码头之间有连接箱，由一根专用的多芯缆传送船和码头间的如下数据信号：

①码头到船的关闭指令数据。

②从系泊监测系统到船的所有系泊数据。

③船和码头控制室之间的声音信号（热线）。

细节可参考供货商资料。

（3）臂连接

1）连接准备。臂连接前需确认：

①臂已经被隔离、排净、用氮气清扫，并处于较低的氮气压力下。通过关闭阀XV-11004和XV-11005使臂与卸料总管隔断，盲法兰安装在船的连接臂处。

②液压动力单元和选择器单元正常运行。

③船到码头的连接系统正在运行。

④没有联锁动作。

2）连接。连接臂控制有两种方法，包括就地盘（LP）控制和无线电控制（HSZ-11013），可根据具体情况选择。如选用无线电控制时，对任一连接臂都可分别按下列步骤操作（如果选用就地盘控制，可参考就地盘指令）：

①确认臂上的液动保险阀打开（钥匙锁），这将保护臂在操作过程中的PERC（在操作过程中PERC将对臂起到保护作用）。

②用无线电控制（RC）操作臂L-1101A、HSZ-11018BA～HSZ-11018BE。

③确认LP灯XL-11020亮后，可开始将臂释放进行操作。

④操作员用无线电控制杆操作臂，操作臂有两种操作速度，可由选择器开关HSZ-11017B切换。

⑤当臂到位后，先拆除卸料臂盲法兰，再在船与臂之间进行手动连接。

⑥卸料臂连接好后，用氮气对管线进行吹扫。

当所有的臂连接好后，卸料臂处于PERC保护下的卸料模式：

①切换臂选择器（HSZ-11018BA～HSZ-11018BE）到中间位置。

②拿掉每条臂上的PERC液动保险阀的钥匙。

③将钥匙插入就地盘的卸料臂位置选择器。

④切换臂的模式到“卸料”。

⑤ERS预备灯亮，所有的臂都处于PERC释放系统的保护下，从ZL-11027到L-1101A。

每条臂的PERC释放系统开关都需检测，臂L-1101A的检测顺序如下：

①从RC和XHS-025B打开PERC阀。

②打开确认信息开关XZSO-11025，由就地盘灯XZLO-11025指示。

③从RC和XHS-025B关闭PERC阀。

④关闭确认信息开关XZSC-11025，由就地盘灯XZLC-11025指示。

⑤对所有臂重复①到④步。

卸料臂准备开始卸料。液压动力单元P-1109A/B的泵可以停止。

在此状态下，可根据控制选择器位置从操作盘或者远程无线电控制进行卸料操作。

（4）储罐连接

1）码头循环关闭。为了防止出现误操作，在卸料臂连接前码头循环将关闭，以避免LNG泄漏。码头循环关闭时，管线将尽量晚一点卸压，以避免在卸料开始前管线升温。在每次卸料时，循环都将关闭。

2）初始状态。输出状态下的码头循环处于正常运行时：

①码头循环阀控制器FIC-11901切换到手动模式，FCV-11901全开。

②HCV-11901逐渐关闭，XV-11903（卸料循环到LP输出）关闭。

③XV-11901（卸料循环旁路）打开。

④卸料管通过DN 25的CSP旁路阀MV-111015和MV-111004为LNG储罐T-1101卸压，MV-111215和MV-111204为储罐T-1102卸压。

3）LNG船和储罐压力平衡。气体返回管线的阀门打开以确保LNG运输船和储罐间的压力平衡。这将使船上的BOG返回LNG储罐，并使部分冷却气体返回管线。

①打开XV-11011。

②PIC-11011切换到手动模式，PCV-11901部分打开；通过PI-11010和PI-11011进行压力平衡监控。

4）LNG储罐连结到卸料总管。在打开LNG储罐上的DN950阀门开始卸料前，操作员在码头循环关闭后，应检查卸料管线内的压力。压力可以通过DCS上的T-1101底部卸料管线的PI-11104、PI-11124和卸料总管的PI-11905的指示器进行监控。

这些指示器显示的最小压力将对应LNG的静态压力，约为200kPa。

LNG船和储罐内的LNG密度将决定LNG由顶部还是底部输入。当船上LNG密度比储罐内的LNG密度低时，应由底部输入；相反，如果船上LNG密度比储罐内的LNG密度大时，应由顶部输入。这样可以加强循环并防止储罐内的密度分层。

（5）卸料起动

1）自动模式下的船压控制。

①打开气体返回臂上的PERC阀。

②PIC-11011切换到自动模式下，控制器的设置点为16.6kPa。

③在卸料操作前，由于BOG总管压力降低，气体将从船流向气体返回管线。气体返回线温度指示TI-11010将开始减小。

2）LNG卸料臂的冷却。

①打开卸料臂上的PERC阀。

②打开XV-11004，XV-11006和XV-11008，连接卸料臂到卸料总管。卸料以低流量开始（典型的为200m³/h）。卸料管线的温度突然下降，温度指示器TI-11001、TI-11002和TI-11003将指示卸料臂已经被清扫并充满液体。卸料速度能在60～90min内增加到设计速度。

3）BOG总管压力的改变。起动第二台BOG压缩机为卸料做好准备。

①以最小流量就地起动BOG压缩机，监控并确认运行状态正常。然后压缩机控制器切换到DCS的远程容量控制模式下。

②如果BOG压缩机起动，功率控制器将保持自动模式下25%的功率，而第一台压缩机在阶梯模式下进行BOG压力控制。

③卸料开始后，可监控到BOG总管压力增大。当第一台压缩机能力由主控制器设定为100%，且在压力达到25kPa前，用PIC-11902设置第二台压缩机于阶梯模式，以保证BOG压力为25kPa。

（6）卸料操作监控 根据船上LNG的总量和泵出速率，卸料操作平均在12～16h内完成。

1）卸料臂设施的监控。卸料臂、气体回流臂和液压动力系统的逻辑包含在供货商的PLC中。所有的卸料臂操作中的监控和紧急信息都与接收站系统（DCS和SIS）连接。卸料操作监控的操作员接口位于中央控制室内。然而，由于卸料操作需要高度的关注，所以优先从码头控制室进行监控。

卸料臂的操作和船的连接为典型的就地操作。船上卸料臂和液压动力系统则通过安装在码头顶部气候防护柜内的就地盘或远程便携式无线电控制系统进行操作。

2）卸料臂位置监控。在卸料过程中，需要特别注意船发生移动和卸料臂与船脱离的情况。因此每条臂上配有八个接近传感器。（四个在旋转角，四个在顶角上），以监控臂的位置。三级警报定义为：预警报；一级警报，由ESD1启动；二级警报，由ESD2启动。

在紧急情况下，液压系统将安全隔离，切断卸料臂；或者紧急释放臂。所以液压系统也需要严密监控。

3）卸料臂操作的辅助操作。在连接以前，卸料臂操作为液压操作。每条臂都有自己的液压回路系统，包括：

①选择器阀系统，用于选择卸料臂的操作模式（操作、锁定或卸料）；操作臂，操作PERC单元（关闭、打开阀并释放连接器）。锁定外臂处于预备状态。(www.xing528.com)

②贮压系统在选择器阀系统失效或者断电时，可释放液压油对PERC进行操作。

液压动力系统Y-1106为每条船上卸料臂的选择器阀单元提供动力。主要包括：储油器、2台带电动马达的液压泵P-1109A/B（2×100%）、1台紧急手动泵和1台贮压器。贮压器能在断电情况下操作所有的臂回到预备位置。

4）旋转接头的氮气吹扫监控。当臂内有LNG时，三个旋转接头需要不断用氮气吹扫以防止其结冰。

四条臂上均装有调节器盒，从氮气管网来的氮气通过阀门PRV-11010，再经过调节器盒后，保证旋转接头处的压力为20kPa。压力变送器PT-11018对氮气吹扫进行监控。

（7）接收站岸侧的工艺状况监控

1）LNG成分。在卸料操作中，安装在岸上卸料管道上的LNG取样包（Y-1103）将进行取样。对取样采用离线分析，分析对象有LNG的组分、密度、热值和华白指数。取样包内还配有手动取样设备，可进行局部取样。

2）LNG温度和压力。表面温度传感器安装在200mm和更粗的卸料管上，在预冷和以下操作过程中提供温度指示。压力变送器PT-11001、PT-11002、PT-11003监测每条卸料臂下游卸料管的压力。PT-11003监测卸料总管的压力。PT-11104和PT-11124分别检测两个储罐底部的管道压力。

3）BOG返回船。卸料操作中产生的BOG将返回到船上以维持船压。多余的BOG将进入BOG循环系统。系统的这些操作将被严密监控。PI-11901和PI-11902监控BOG总管压力。

LNG储罐（保持压力为25kPa）依靠自然循环使BOG返回船上，为了避免船上的压力增加，压力控制阀PCV-11011将保证回到船上的BOG压力不超过16.6kPa。

4）LNG储罐液位。LNG船应按计划到达，以使储罐有足够的空间来接收LNG。LNG储罐应该随时准备接收LNG，且不需要操作员严密监控。储罐内的LNG液位可由操作员检测。卸料过程中，高液位警报可防止罐内的LNG溢出。

（8）卸料的正常停止 在卸料的最后30min，卸料流量将逐渐减少到0，船上的泵将逐一关闭。

首先关闭XV-11004、XV-11006和XV-11008，将卸料臂和接收站隔断；然后关闭XV-11011和PCV-11011，将气体返回臂和接收站隔断；最后关闭LNG储罐顶部的卸料管线。

（9）卸料完成后操作

1）卸料臂排净和清扫。在LNG卸料完成后，码头循环开始前，通过氮气清扫，将卸料臂中的LNG除去。

从JCR中先打开XV-11005、XV-11007和XV-11009，将LNG从卸料臂输出管排到主卸料管内；再打开XV-11003A/B/C，从液体臂的最高点注入氮气，卸料外臂内的LNG将被压入船内，而内臂、提升机和阀门XV-11004、XV-11006、XV-11008上游管线内的LNG被排入LNG卸料管线；最后关闭XV-11005、XV-117和XV-11009，隔断卸料臂。

由于LNG的气化相对较快，为了避免大量的氮气进入卸料管线和船上，如果XV-11003A/B/C打开超过5min，警报就会动作。操作员需检查XV-11005、XV-117和XV-11009，确认其已关闭。

①关闭每一条卸料臂上的PERC阀。

②用氮气为卸料臂加压。

③关闭XV-11003A/B/C。

④打开通向火炬的MV-110020C、MV-110021C和XV-110022C，将卸料臂减压到20kPa。

应注意，为保证氮气清扫符合标准，清扫需重复2次。

气体返回臂的清扫与此类似，操作步骤如下：

①从JCR打开XV-11010清扫气体臂。

应注意，为了避免大量的氮气进入船上，如果阀门打开超过5min（该时间可调整），警报就会动作。

②关闭气体臂上的PERC阀。

③用氮气为气体臂加压。

④打开MV-110112A，将气体臂减压到20kPa。

应注意，为保证氮气清扫符合标准，清扫需重复2次。

2）卸料臂连接断开。卸料臂连接断开的操作步骤如下（卸料结束后的系统关闭假设在卸料正常的情况下，卸料臂被隔断，清扫并断开）：

①起动一个液压泵。

②切换就地盘上所有臂的模式为带钥匙联锁的“预备操作”。

③从就地盘取下联锁钥匙。

④插入联锁钥匙到PERC释放系统隔断阀并将其转动到关闭的位置。PERC将被锁定在关闭位置，以防止在卸料臂操作时，PERC释放。

⑤通过HSZ-11018AA到AE选择需要切断的臂。

⑥卸掉船上的盲法兰。

⑦装上臂上的盲法兰。

⑧操作臂到预备位置。

⑨将臂锁住。

⑩就地盘ZLC-11021指示锁定。

⑪重复⑤到⑩的步骤。

⑫把臂选择器调到中间位置。

⑬停止液压泵。

3）切换到码头循环模式。在卸料和臂的清扫完成以后，应尽快起动卸料总管到储罐的LNG循环。卸料停止后，LNG储罐的压力将慢慢降到正常值（10kPa），BOG循环量减小。

4）BOG总管压力改变。卸料停止后，LNG储罐的压力将慢慢降到正常值（10kPa），BOG循环量减小。卸料停止后，一台BOG压缩机将关闭。

①选择停止一台BOG压缩机（在每次卸料时建议停止不同的压缩机）。

②将BOG压缩机的控制器处于自动模式，逐渐降低其功率至0%，然后停止压缩机。

③保证运行的压缩机处于阶梯模式下，用PIC-11902调整BOG总管压力为10kPa。

5.卸料的紧急关停

（1）紧急按钮 紧急按钮在探测到紧急状况时使用。

卸料设备采用两级紧急关闭：

1）ESD-1将关闭船上泵并将台架和码头隔断。

2）ESD-2将完成ESD-1的动作，并完成臂的PERC释放。

紧急按钮主要设置在现场，ESD-1和ESD-2通过按钮动作时，将使DCS上的警报动作。

（2）自动联锁ESD-1和ESD-2能根据臂的位置监测自动动作。监测和操作员动作的情况在上文已经介绍过。

由预警报、ESD-1和ESD-2产生的警报分别为警铃、码头上的灯光及与其他卸料臂ESD相关的警报。

ESD系统在动作后或者修理后，在卸料重新开始前，必须进行程序重设。

（3）从现场控制盘（或者无线电控制）重设ESD-1

1）确认一台泵在运行。

2）按下就地盘上的ESD重设键，HSR-11015。

3）通过HSZ-11018AA到AE，选择臂进行重设。

4）从臂的PERC释放，XHS-11025A，打开DBV。

5）对每条臂重复此操作。

6）把臂选择器调到中间位置。

7）停止泵。

（4）从现场控制盘（或者无线电控制）重设ESD-2

1）确认一台泵在运行。

2）通过HSZ-11018AA到AE，选择臂进行重新连接。

3）通过就地盘切换臂的模式为“操作准备”，带钥匙联锁。

4）从LP取下联锁钥匙。

5）按照正常连接操作臂进行重新连接。

6）重新连接PERC释放系统。

7）将联锁钥匙插入PERC释放系统的隔断阀，并转到关闭位置。PERC关闭。

8）按上述步骤重新连接所有的臂。

9）按下就地盘上的ESD重设键，HSR-11015。

10）从臂的PERC释放，XHS-11025A，打开DBV。

11）对每条臂重复此操作。

12）把臂选择器调到中间位置。

当所有的臂连接好以后，臂可以切换到PERC释放保护下的卸料模式：

1）切换臂选择器HSZ-11018BA至BE到中间位置。

2）取下每条臂的PERC液动锁定阀的钥匙。

3）将钥匙插入到每条臂的位置选择器HSZ-11025中。

4）ERS灯处于预备状态，每条臂都处于PERC释放系统保护下，L-1101A的ZL-11027。

每条臂的PERC释放系统的开/闭都将被测试，L-1101A的测试程序如下：

1）从XHS-025B打开PERC阀。

2）由开关XZSO-11025确认打开，就地盘灯XZLO-11025进行指示。

3）由XHS-025B关闭PERC阀。

4）由开关XZSC-11025确认关闭，就地盘灯XZLC-11025进行指示。

5）对每条臂重复步骤1）到4）。

（5）紧急关停时的操作 因为卸料操作会对其他设备存在影响，为了避免不正常的操作状况，紧急关闭时，下列系统将被严密监控：

1）通过自动控制器或者手动操作监控BOG循环系统和减小其功率。

2）为了避免卸料管线升温和管线内气体聚集，应该尽快启动码头循环。

（6）紧急关停后的重新启动 紧急关闭后的卸料操作启动前，如果循环管线还没有被重新启动，操作员应该确认卸料管线已准备好启动。在卸料操作重新启动前，应该特别检查管线的温度和可能的气体聚集。如果循环管线已经被重新启动，建议以较小的流量启动卸料操作来冷却卸料管线或者在卸料前重新启动一段时间的码头循环。

6.特殊操作

（1）L-1101B作为气体返回臂使用 在LNG船到达前，如果L-1102出现问题，L-1101B将被作为气体返回臂使用，操作顺序如下：

卸料操作将由两条LNG卸料臂L-1101A/C和一条气体返回臂L-1101B完成。其操作程序类似于用三条卸料臂进行卸料的情况，但其流量将被限制在8060m³/h以下。对臂L-1101B的操作可参考L-1102的操作。

（2）回收船舱内BOG的系统配置 当LNG船无法卸料时，接收站的BOG循环系统将用于转移船上的BOG，以避免船上的BOG放空。

当接收站准备好卸料时，储罐压力低于船上的压力，BOG通过气体返回臂回到BOG总管。在正常卸料情况下，在卸料开始前，返回气体将保证船和BOG总管之间的压力平衡。然而，如果大量的BOG气体从船上返回BOG总管，这些BOG将进入BOG循环系统。这时，船和BOG总管的压力将被严密监控。通过手动模式下的PIC-11011控制，PCV-11011部分打开以控制船到BOG总管的流量。BOG压缩机的功率将通过控制器（阶梯模式下）自动调整，而不是由操作员调整以避免误操作。

卸料操作将由两条LNG卸料臂L-1101A/C和一条气体返回臂L-1101B完成。其操作程序类似于用三条卸料臂进行卸料的情况，但其流量将被限制在8060m³/h以下。对臂L-1101B的操作可参考L-1102的操作。

（2）回收船舱内BOG的系统配置 当LNG船无法卸料时，接收站的BOG循环系统将用于转移船上的BOG，以避免船上的BOG放空。

当接收站准备好卸料时，储罐压力低于船上的压力，BOG通过气体返回臂回到BOG总管。在正常卸料情况下，在卸料开始前，返回气体将保证船和BOG总管之间的压力平衡。然而，如果大量的BOG气体从船上返回BOG总管，这些BOG将进入BOG循环系统。这时，船和BOG总管的压力将被严密监控。通过手动模式下的PIC-11011控制，PCV-11011部分打开以控制船到BOG总管的流量。BOG压缩机的功率将通过控制器（阶梯模式下）自动调整，而不是由操作员调整以避免误操作。