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碼頭軟管架的特點(diǎn)及對裝卸軟管的保護(hù)

2020-09-10 04:01:26喬劍華杜興元
中國港灣建設(shè) 2020年9期
關(guān)鍵詞:定滑輪軟管碼頭

喬劍華,杜興元

(1.中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司,天津 300222;2.天津港股份有限公司,天津 300461)

裝卸軟管因其確保貨物品質(zhì)性好、布置緊湊等優(yōu)點(diǎn)而成為液體化工碼頭、小型液體散貨碼頭常用裝卸設(shè)備[1],但因軟管重量較大、易被破壞,在安裝與使用過程中有諸多不便。

碼頭軟管架作為一種專為裝卸軟管服務(wù)的輔助設(shè)施,通過合理設(shè)計(jì)軟管掛架使軟管處于安全彎曲狀態(tài)下在掛架內(nèi)移動,并利用機(jī)械吊運(yùn)軟管以減輕勞動強(qiáng)度,解決了裝卸軟管作業(yè)時(shí)軟管易被破壞、勞動量大、機(jī)械化程度低的難題,具有一定的優(yōu)越性。本文通過福建泉州“11.4”碳九泄漏事故實(shí)例,分析事故原因,解析常用軟管保護(hù)措施及其存在的不足,論述了軟管架對裝卸軟管的保護(hù)措施。

1 事故過程及原因分析

1.1 事故過程

2018年11月3日16時(shí)左右,“天桐1號”油輪靠泊泉港東港石化公司碼頭,擬裝載工業(yè)用裂解碳九。18時(shí)30分左右,開始裝船準(zhǔn)備工作,因軟管吊長期處于故障狀態(tài),操作人員違規(guī)操作,人工拖拽裝卸軟管進(jìn)行船岸連接,并用繩索固定軟管兩端。19時(shí)12分,開始裝船作業(yè)。11月4日凌晨,隨著潮位降低、船重增加,船體不斷下沉,連接岸、船的軟管也隨之不斷下拉,由于連接岸、船的軟管兩端都被繩索固定,致使下拉的長度受限。0時(shí)58分許,強(qiáng)大拉力將軟管拉裂,裂解碳九從破裂處外泄。1時(shí)13分,碼頭作業(yè)人員發(fā)現(xiàn)泄漏,立即采取停泵關(guān)閥措施。1時(shí)21分,泄漏停止、開始收集泄漏物。此事故共泄漏69.1 t工業(yè)用裂解碳九,對周邊環(huán)境造成了污染,同時(shí)經(jīng)濟(jì)損失較大、社會影響很大[2]。

1.2 事故原因分析

此次事故的直接原因是操作人員誤操作所致,根本原因是安全管理和監(jiān)督不到位。誤操作包括拖拽軟管和用繩索固定軟管兩端。繩索對于軟管而言屬鋒利邊緣,對軟管既有軸向的拉伸力,又有徑向的剪切力,使用繩索直接搬移、起吊和懸掛軟管會對軟管造成破壞。因潮汐變化或貨物裝卸時(shí)船舶吃水的不同,會使船舶上升或下降,為避免軟管太短被過度拉伸或太長被擠壓、過度彎曲,需操作人員及時(shí)調(diào)整軟管長度、位置,因此碼頭公司應(yīng)有明確的安全管理制度,要求操作人員定期對會引起軟管狀態(tài)改變的各種情況進(jìn)行檢查、調(diào)整,并嚴(yán)格監(jiān)督執(zhí)行情況。因管理不到位,作業(yè)時(shí)操作人員進(jìn)行了一系列的誤操作,特別是未能及時(shí)調(diào)整軟管長度,使軟管過短,在船舶拉力、繩索拉力、繩索剪切力的共同作用下,軟管被拉裂,導(dǎo)致了事故的發(fā)生。

2 裝卸軟管簡介

2.1 軟管分類

軟管按材料可分為金屬軟管、耐油橡膠軟管和復(fù)合軟管[3]。金屬軟管是由柔性體與接頭組成,柔性體一般由波紋管或波紋管外加網(wǎng)套組成;橡膠軟管由內(nèi)襯層、增強(qiáng)層、外覆層構(gòu)成,還可有適當(dāng)?shù)母郊釉鰪?qiáng)層、導(dǎo)電連接線、管接頭芯桿、法蘭及浮力材料層和緩沖層[4]。復(fù)合軟管是一種新型輸送軟管,是金屬軟管和橡膠軟管的理想替代品,由一種以包覆處理后的高強(qiáng)度鋼絲連續(xù)纏繞成型的芯層為增強(qiáng)骨架、采用高分子聚合材料加工復(fù)合成一體的復(fù)合管,其結(jié)構(gòu)一般由內(nèi)加強(qiáng)鋼圈、外加強(qiáng)鋼圈、與輸送介質(zhì)兼容的接觸介質(zhì)層、密封加強(qiáng)層以及能抗臭氧耐磨的有機(jī)纖維外層組成[5]。

2.2 裝卸軟管使用要求

在裝卸軟管的安裝、使用時(shí),具體要求如下:軟管需時(shí)時(shí)處于自然伸直或自然彎曲狀態(tài),其彎曲半徑應(yīng)大于軟管所允許的最小彎曲半徑,且禁止管體處于扭曲狀態(tài);軟管應(yīng)避免與繩子、碼頭護(hù)輪坎、船舶欄桿等鋒利邊緣直接接觸,以避免軟管受剪切力而破壞;由于軟管的結(jié)構(gòu)特殊,在使用過程中應(yīng)避免拖拽軟管,以防其外部結(jié)構(gòu)被磨損而縮短使用壽命、進(jìn)而成為安全生產(chǎn)隱患。

3 常用軟管保護(hù)措施及存在的不足

3.1 常用軟管保護(hù)措施

由于軟管易被過度彎曲、扭曲、拉伸、受鋒利邊緣切割等而破壞,常采取如下措施保護(hù)軟管:

1)因軟管與法蘭相接處較硬而使其過渡段易被過度彎曲,為了避免被過度彎曲,在與工藝管道和船舶管匯等相接處,常對軟管進(jìn)行支撐,此支撐也可避免工藝管道、船舶管匯承受過度的重量而損壞。

2)為了避免軟管被過度拉伸,當(dāng)軟管懸垂段過長或水平段過長時(shí),應(yīng)增加支撐或懸掛。

3)為了避免軟管被尖銳邊緣損傷,在起吊、懸掛軟管時(shí)應(yīng)使用專用吊具,在護(hù)輪坎和船舶護(hù)欄等處應(yīng)裝有曲面鋼板或軟支撐加以保護(hù)。

4)在裝卸過程中,因船舶與碼頭間的相對高度時(shí)時(shí)變化,需人工調(diào)整軟管位置以免軟管因受力不當(dāng)、過度彎曲、夾擠或過度拉伸等原因損壞。

現(xiàn)場作業(yè)實(shí)景見圖1。

圖1 常規(guī)裝卸軟管作業(yè)Fig.1 Actual situation of common loading&unloading hose operation

3.2 存在的不足

常規(guī)碼頭中軟管工作環(huán)境較差。因軟管易被破壞,加上軟管自重大而需多人搬運(yùn),常有拖拽軟管、過度彎曲軟管、違規(guī)起吊、缺少必要支撐等情況發(fā)生,這些操作輕則會縮短軟管的使用壽命、成為安全隱患,重則會造成軟管被破壞、引發(fā)事故、影響安全生產(chǎn)。

軟管作業(yè)的自動化程度低、勞動量大。常規(guī)的裝卸軟管由3~4節(jié)8~10 m的軟管通過法蘭連接而成,需多個(gè)操作人員將其搬運(yùn)至現(xiàn)場、連接法蘭,再吊運(yùn)至甲板、對接管匯,裝卸過程中還需人工調(diào)整軟管位置以免其被破壞,整個(gè)作業(yè)的自動化程度較低;同時(shí),軟管較笨重,以較輕的DN200復(fù)合軟管為例,充液時(shí)重約48~58 kg/m(自重約22 kg/m),作業(yè)過程中要移動軟管非常費(fèi)力,有時(shí)難免會出現(xiàn)操作人員因搬運(yùn)不動而拖拽軟管的情況、給安全生產(chǎn)埋下隱患。另外,因勞動量大、操作人員往往會對調(diào)整軟管的工作比較反感、怠倦,從而可能造成調(diào)整不及時(shí),給安全生產(chǎn)帶來巨大風(fēng)險(xiǎn)。

4 碼頭軟管架的設(shè)備特點(diǎn)

碼頭軟管架是一種由軟管升降機(jī)系統(tǒng)、框架式鋼結(jié)構(gòu)組成,輔助軟管作業(yè)的新型港口設(shè)施。軟管升降機(jī)系統(tǒng)包括防爆電機(jī)、電控系統(tǒng)、鋼絲繩及卷筒、減速器、軟管掛架等??蓪?shí)現(xiàn)利用機(jī)械吊運(yùn)軟管,且能確保軟管時(shí)時(shí)處于安全使用狀態(tài),方便船-岸連接[6],其立面圖見圖2。

圖2 碼頭軟管架立面圖(m)Fig.2 The vertical view of terminal hose tower(m)

4.1 提升碼頭自動化程度

在使用碼頭軟管架的碼頭中,將軟管整齊地吊垂在軟管架內(nèi),免除了常規(guī)作業(yè)前多人搬運(yùn)軟管、連接軟管的工序。在進(jìn)行船-岸連接時(shí),只需操作人員1操作電控系統(tǒng)上按鈕或遙控器,啟動或停止防爆電動機(jī),防爆電動機(jī)提供扭矩驅(qū)動鋼絲繩卷筒轉(zhuǎn)動、收放鋼絲繩,從而提升或下降軟管掛架。因軟管接管端固定于工藝管道,當(dāng)軟管掛架被提升或下降時(shí),軟管將在掛架內(nèi)移動,使軟管接船端的長度縮短或伸長,接船端高度也隨之變化,可實(shí)現(xiàn)軟管接船端的高度、長度適宜;同時(shí),操作人員2操作軟管吊按鈕或遙控器,使吊臂仰、俯、回轉(zhuǎn),收放軟管吊鋼絲繩,起吊軟管接船端至船舶甲板管匯處,輔助船-岸連接(此輔助工作也可由船員利用船吊完成)。裝卸作業(yè)過程中,只需1個(gè)操作人員再次操作電控系統(tǒng)按鈕或遙控器便可輕松完成調(diào)整軟管接船端長度及高度的工作。作業(yè)完成后,只需操作電控系統(tǒng)將軟管再次吊垂,免除了常規(guī)作業(yè)后人工拆卸軟管、搬運(yùn)軟管的工序[7]。

上述整個(gè)作業(yè)過程,僅需2個(gè)操作人員便可完成,并且操作簡單、省力,較常規(guī)碼頭裝卸軟管作業(yè)需5~6個(gè)操作人員、且勞動量大的情況,具有較大的進(jìn)步,改善了勞動條件的同時(shí)也提升了作業(yè)的自動化程度。軟管架的操作、功能與裝卸臂類似,區(qū)別只在于對于船舶高度變化的適應(yīng)性,裝卸臂在一定范圍內(nèi)可自適應(yīng),而軟管架還需人工干預(yù)。

4.2 提升碼頭作業(yè)安全性

合理地設(shè)計(jì)軟管掛架確保軟管的彎曲安全。軟管掛架是由2塊三角形鋼板加5個(gè)定滑輪組成,見圖3。為了掛架內(nèi)軟管彎曲合理,選用了5個(gè)定滑輪,并按照軟管的彎曲要求固定在2塊三角形鋼板間。安裝這5個(gè)定滑輪可對軟管提供多點(diǎn)支撐,確保軟管彎曲狀態(tài)的安全。根據(jù)軟管對懸掛吊具的要求,選用較大直徑、材質(zhì)較軟的定滑輪、且對定滑輪表面進(jìn)行特殊加工以增加與軟管的接觸面,更有效地支撐軟管,避免因定滑輪太小而對軟管產(chǎn)生鋒利邊緣效果造成破壞。當(dāng)軟管掛架上下移動時(shí),定滑輪受摩擦力而滾動,此時(shí),軟管與滑輪的接觸面間無相對位移,可使軟管免受磨損。

圖3 軟管掛架圖Fig.3 Drawing of hose hanger

結(jié)合工藝管道接口向上安裝,可避免與工藝管道相接處過度彎曲;作業(yè)過程中,只需操作人員定期關(guān)注軟管的狀態(tài)、調(diào)整其長度適宜,便可使軟管時(shí)時(shí)處于安全使用工況,提升了碼頭作業(yè)安全性,現(xiàn)場作業(yè)實(shí)景如圖4。

圖4 碼頭軟管架作業(yè)Fig.4 The operation status of terminal hose tower

4.3 節(jié)省水工投資

因液體化工碼頭裝卸貨物的種類多、保質(zhì)保量要求高,使得碼頭中工藝管道數(shù)量較多。為了保證物料的數(shù)量和質(zhì)量,業(yè)主還常常要求工藝管道需具有清管球掃線的功能。受設(shè)備安裝間距、清管作業(yè)操作空間等限制,常規(guī)碼頭所采用的工藝管道單層敷設(shè)于碼頭面上,往往會造成裝卸區(qū)較長、工作平臺較大、水工投資較高的問題。

軟管架的鋼結(jié)構(gòu)可為工藝管道的敷設(shè)提供立體空間,工藝管道可雙層、多層敷設(shè)于鋼結(jié)構(gòu)內(nèi),從而減小作業(yè)區(qū)長度,節(jié)省部分投資[8]。

4.4 其它

使用軟管架,可提高大口徑軟管裝卸的工作效率、增加泊位通過能力;通過中間無連接的一整條軟管,改變了常規(guī)裝卸軟管由多節(jié)軟管通過法蘭連接的狀況,既可縮短輔助作業(yè)時(shí)間,又可消除常規(guī)軟管中間法蘭泄漏的可能性,有利于作業(yè)安全和環(huán)境保護(hù)。但由于需采購軟管升降機(jī)、建造軟管架鋼結(jié)構(gòu)等多項(xiàng)投入,加大了工程投資。

5 結(jié)語

碼頭軟管架是一種新型港口裝卸輔助設(shè)備,具有一定的優(yōu)越性,其操作方便,提升了液體化工碼頭的機(jī)械自動化程度,改善了軟管的安裝、使用環(huán)境,可確保軟管時(shí)時(shí)處于安全工況下;同時(shí)具有可立體安裝工藝設(shè)備而節(jié)省部分投資、可減少操作人員人數(shù)而便于企業(yè)管理、可縮短輔助作業(yè)時(shí)間而增加泊位通過能力等優(yōu)點(diǎn),具有較好的推廣使用前景。

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