LNG船的船岸（船船）连接系统

CCS武汉规范研究所 苑海超 石国政 范洪军

为预防和控制LNG接收站的作业风险，国际有关公约、标准以及国内标准和中国船级社规范，都要求LNG船（LNG运输船、LNG加注船以及LNG燃料动力船等）配备合适的船岸（船船）连接系统，以保证船岸和船船作业的安全。

公约规范标准相关规定

在1987年，国际气体运营者协会（SIGTTO）发布了《液化气体货物传输船岸连接紧急切断的建议和指南》。在该指南中SIGTTO首次建议液化气体船舶在货物输送时采用船岸连接的方式进行紧急切断，此后，船岸连接系统（SSL）被广泛应用。根据SIGTTO的要求，液化天然气（LNG）船舶及接收站需装配船岸连接系统。

国际海事组织（IMO）《国际散装运输液化气船舶构造与设备规则》（IGC规则）要求，液化气体船舶紧急切断（ESD）系统按照公认的标准应包含船岸连接；其中公认的标准指向了ISO 28460:2010石油和天然气工业-液化天然气用设备和设施-自船至岸上的分界面和港口作业。在该标准中要求当LNG船舶停泊在LNG终端码头时，需要通过船岸连接系统，在船岸之间传输数据、ESD和ERS信号以及语音通信信号。

IMO《国际船舶使用燃气或其他低闪点燃料安全规则》（IGF规则）和中国船级社（CCS）《天然气燃料动力船舶规范》（2017年1月1日生效）要求，天然气燃料动力船舶应设置一套船岸通讯线路（SSL）或等效设施，用于与加注方进行自动和手动的ESD通讯。

对于LNG加注船来说，在具备为LNG燃料动力船提供加注服务的功能的同时，通常还应能靠岸补给，在CCS《液化天然气燃料加注船舶规范》（2015年12月1日生效）中规定了LNG加注船的船船和船岸连接要求。

在CCS《液化天然气浮式储存和再气化装置构造与设备规范》中要求浮式装置（FSRU）应设置多方通讯线路或等效设施，用于FSRU与LNG运输船/岸方进行自动和手动ESD通信。这就要求FSRU上必须设置船岸（船船）连接系统，但由于FSRU存在船岸和船船三方同时作业的工况，因此要求该连接系统应具备FSRU与LNG运输船/岸方同时进行三方连接和应急切断的功能。而这需要依靠船岸（船船）连接系统来实现。船岸（船船）连接系统是通过特定连接方式使LNG船与岸站或船与船之间具备应急切断、通讯和数据传输功能的特设系统，是船岸连接系统的衍生。

在我国国家标准GB/T 24963-2010液化天然气设备与安装船岸界面（该标准由EN 1532:1997转化而来）中，要求LNG船与岸之间应提供数据传输的通道。LNG船在码头靠泊之后，紧急切断信息应通过一条硬线数据链传输系统。

LNG船的船岸连接系统

船岸连接系统（SSL）是LNG船舶停靠在LNG终端码头进行LNG装卸货作业时，为了保证其安全和船岸通讯而特别研发的一种连接系统。LNG为低温货物（-165℃），在装卸作业时一旦出现泄漏，将会带来较大风险，因此在出现泄漏或紧急情况时，船岸两侧阀门需同时动作以避免损坏装卸臂和降低低温LNG溢出风险。S SL系统主要功能保证船岸两侧安全系统同时触发阀门紧急切断。SSL系统起初仅具有应急切断（ESD）功能，当前已可支持语音通信和数据传输功能，其最主要的意义在于当LNG船在装卸作业时，如果任何一方出现意外情况，可通过该系统触发应ESD（Emergency Shut Down）的第一阶段，即保证双方阀门同时自动关闭，并停止输送泵，从而保证双方的安全。发展至今，船岸连接系统已被高度集成，并同时具有多种连接方式，目前主要有三种方式：光纤连接、电气连接和气动连接。

图1：船岸连接系统示意图（来源：TRELLEBORG）

表：4路信号频率分配表

此 外，ISO 28460:2010石 油和天然气工业-液化天然气用设备和设施-自船至岸上的分界面和港口作业标准中明确规定：大型LNG船舶在正常工作时，S SL系统至少要有两套连接方式。SSL系统在连接时，只能选择一种方式使用，另外两种方式可作为备用。

1、光纤连接的船岸连接系统

图2：6芯多模光纤接头

世界上第一个光纤连接系统是由住友与Furukawa公司联合开发的，并于1989年在日本LNG接收站投入商业使用。此后，英国SeaTechnik公司（已被英国TRELLEBORG公司收购 ）开发了一个兼容的系统，SeaTechnik公司系统主要在日本、韩国、马来西亚、印度尼西亚、澳大利亚、印度、中东、非洲、英国和美国的LNG终端码头使用。目前，大约90%的LNG运输船和65%的LNG接收站使用光纤连接，因此光纤连接成为大部分LNG船的首选连接方式，具备语音通讯功能、数据传输功能、ESD应急切断功能。

该连接方式中，通讯和数据传输功能由光纤连接的TEL I/F模块完成，把4路（3路电话，1路数据）2线制的模拟信号转换成2路光纤信号进行传输（频率分配表见表）；ESD应急切断功能由ESD模块实现，ESD 接口采用专用的发射/接收电子光纤传感器。ES D信号调制成正常安全模式（收发频率为10 kHz ）和正常的ESD模式的故障安全性信号（收发频率为5 kHz），再由2芯光纤分别实现船到岸以及岸到船的ESD信号传输。

光纤连接的接头为ISO标准6芯多模光纤接头（见图2），可传输850mm波长红外线信号：电话和张力监控信号共用线路l和2，传输ESD信号通过线路3和4，传输线路5和6址备用线路。

2、电气连接的船岸连接系统

1972年，世界上第一个电气连接的船岸连接系统在文莱的Lumut港口使用。该系统提供了ESD-1和ESD-2以及电话信号。第二套电气连接系统由El Paso Corporation于1976年为阿尔及利亚Bethouia公司的Cove Point液化天然气项目而推出，称为Pyle-National系统。该电缆由16个屏蔽线组成，每端用Pyle-National'AF'系列防爆控制连接器连接。该系统随后被从阿尔及利亚其他LNG终端采用。Pyle-National系统主要用于大西洋区域，欧洲和地中海港口，但也可能在西非、中东和印度的港口中作为备选的系统中使用。截至2009年，大约70%的LNG运输船和50%的LNG接收站使用Pyle-National系统。

图3：主要的电气连接形式

图4：典型的气动系统工作原理

图5：SIGTTO推荐的气动连接接口型式

电气连接传输的信号内容基本和光纤连接相同，通常作为光纤连接的备用方式。 根据SIGGTO的推荐，目前主要有4种电气连接形式（见图3），大型LNG船与岸站连接通常使用37针Pyle-National接口形式，全球有47.2%的岸站采用该形式。

需要注意的是与其他电气连接系统不同，ITT-Cannon电气连接不提供ESD功能。该系统是在1977年印度尼西亚液化天然气出口开始时引入的，并使用一种MIL-STD 13针接头，只提供电话功能。

3、气动连接的船岸连接系统

气动连接方式是LNG项目最早使用的船岸连接型式，但该系统运行缓慢，且易受灰尘和潮湿空气的影响，影响ESD系统的关闭时间。这些缺点促使了光纤连接和电气连接的发展。

气动连接只具备E S D功能，一般作为光纤和电气连接的备用应急连接系统使用。该系统由气调节阀、压力开关、压力指示器、电磁阀和软管等组成。系统压力通常设置在2 bar-8 bar之间，气源通过岸站或者船侧提供， 一般设置5 bar为工作压力，3bar为报警压力触发ESD信号。典型的气动系统工作原理（见图4）。大型LNG船气动接头通常采用Nitta-Moore系列连接形式来提供船岸系统之间的接口，SIGTTO推荐的接口形式（见图5）。

LNG加注船和LNG燃料动力船的连接系统

与大型LNG船的船岸连接系统需遵循ISO 28460（EN 1532）标准不同， LNG加注船和LNG燃料动力船的船岸（船船）连接系统并没有适用的国际标准。LNG加注船和LNG燃料动力船，如果直接使用大型LNG船的船岸连接系统，会产生过多系统冗余和系统成本增加的问题，因此需要一个配置优化、成本低廉、功能可靠的系统。针对LNG燃料动力船和LNG加注船的需要，业界开发了简化的通用安全连接系统。

现阶段多数LNG燃料动力船和小型LNG岸站大都采用TRELLEBORG公司开发的通用安全连接系统（Universal Safety Link，USL）。该系统提供2芯光纤连接和SIGGTO 5针形式的电气连接， 可选配气动连接；既满足LNG加注船的船岸连接需求， 又简化了系统结构，降低成本。USL连接方式示意图（见图6）。

该系统按照ISO28460的建议，为LNG传输提供主要和备用的安全连接系统。允许单方进行监视和控制双方的传输过程；可通过适配器与大型船舶的船岸连接系统兼容。对于LNG燃料动力船、加注船和LNG终端可以选择ESD控制系统。

此外， 如从更高安全水平考虑LNG加注船的船岸（船船）连接系统，可考虑英国TRELLEBORG公司开发的SSL-USL系统。该系统集成了SSL和USL系统，既能通过SSL系统与大型LNG船和岸站进行船岸（船船）连接，也能通过USL系统与LNG燃料动力船进行船船连接，可同时满足LNG燃料加注和LNG输送作业时的连接需求。该系统具备语音通讯功能、数据传输功能、ESD应急切断功能和MLM码头张力监测(Mooring Load Monitoring)功能。SSL-USL系 统 的SSL部 分配备6芯模拟式光纤连接和37针Pyle-National型式的电气连接，USL部分配备2芯数字式光纤连接和5针SIGTTO形式电气连接，气动连接可以选配。

FSRU的船岸（船船）连接系统

无论是大型LNG船还是小型LNG船，其船岸连接系统都仅能满足各自的船岸连接功能需求，不要求同时进行三方连接和应急切断的功能。但对于FSRU则面临FSRU、岸方以及LNG运输船同时进行船岸连接和船船连接，且同时作业的工况。如果配备两套SSL系统来实现船岸连接与船船连接，对FSRU来说，不仅造成系统冗余，而且会增加专用空间和造船成本，需要设计专用的连接系统。

图6：USL连接方式示意图

上文提及的英国TRELLEBORG公司结合大型LNG船的SSL系统和小型LNG船的USL系统开发的SSL-USL系统，可以为解决FSRU船岸（船船）连接系统解决方案提供一个思路。对于FSRU的船岸（船船）连接系统，其与岸上连接采用USL系统（该部分船岸连接需要与岸上协调），与LNG船连接采用SSL系统。当然，FSRU也可仅使用SSL系统，前提是对于SSL系统进行升级，使其具备船岸和船船之间同时连接和紧急切断的功能。

随着能源结构调整以及环保标准的提升，作为清洁能源的LNG将迎来快速的发展，特别是随着中国众多的LNG接收站的陆续投产，在中国LNG运输船和LNG加注船将迎来大量的市场需求。在建造LNG船舶时，需考虑到由于国际上不同的LNG接收站的情况不同，船岸连接系统可能存在差异性，作为保障LNG货物传输的安全的重要系统，在选择船岸（船船）连接系统时应综合考虑LNG终端或受注船的连接系统的兼容性，以提高后期LNG船舶装卸作业的安全性、可靠性和便利性。