多功能LPG罐车泄漏事故救援训练装置设计

刘立文

(武警学院 消防指挥系,河北 廊坊　065000)

近年来，随着液化石油气(以下简称LPG)罐车应用领域的日益广泛和公路基础设施建设的不断发展，LPG罐车成为LPG异地运输的重要工具[1]。LPG罐车作为一种移动式压力容器，罐体本身的带压特性以及运输环节潜在的风险性使其更易发生泄漏，而事故地点的不确定性、现场环境的复杂性、泄漏情形的多样性、泄漏介质的燃爆性，使得此类事故的处置危险性高、救援技术复杂、处置难度加大。消防部队对提高处置LPG罐车事故的作战能力的训练越来越重视。然而，LPG罐车泄漏事故救援训练装置较少，有的罐车训练装置功能和结构单一,训练效果欠佳。因此，建设满足实战需求的多功能LPG罐车训练装置刻不容缓。

1　LPG罐车泄漏事故救援关键技术分析

在LPG罐车泄漏事故救援中用到的救援技术和方法很多，如喷雾稀释、火源控制、起重吊升等，其中，堵漏技术、引流点燃技术、倒罐输转技术以及刹车抱死解除技术是快速有效处置事故的关键，是成功救援的必要措施。

1.1　堵漏技术

在LPG罐车交通事故中，由于外力作用下通常使密封罐车遭到不同程度的破坏，导致罐体内储存介质发生泄漏，此时堵漏技术是对泄漏源进行控制的最重要的方法之一，也是从源头解决问题的根本措施[2]。通过对以往发生的事故进行分析，LPG罐车易发生泄漏的部位主要有安全阀、液位计、温度计、压力表、装卸法兰、液相管道及气相管道，泄漏部位不同，所需要的堵漏工具和堵漏方法各异。LPG罐车泄漏压力由罐车气相空间的饱和蒸气压决定，LPG的饱和蒸气压只与温度有关，因此事发季节不同，泄漏压力不同，通常LPG罐车泄漏压力在0.1～1.3 MPa之间。

1.2　倒罐技术

无论堵漏是否成功，倒罐是不可或缺的救援环节，通过倒罐可以加速事故处置，减小现场危险性，消除安全隐患，减少LPG能源损失。常用的倒罐方法有压差倒罐、烃泵倒罐、压缩机倒罐和压缩气体倒罐[3-5]，无论哪种方法进行倒罐，在连接倒罐管线时，必须考虑罐车的状态，罐车处于仰翻状态下，气相管和液相管功能互换。

1.3　抱死解除技术

LPG罐车交通事故中车轮抱死比较常见，车辆抱死以后，车辆难以移动，致使救援行动受阻，能否迅速解除抱死系统，移动车辆，成为事故现场应急处置的关键[6]，只有解除了抱死系统才能进行堵漏、倒罐等作业。

1.4　引流点燃技术

在保证安全的前提下，可从罐车阀门箱内液相管或气相管连接引流管，在安全区域内主动点燃，控制燃烧，可以消除现场危险因素、加速处置工作的进程。

2　LPG罐车泄漏事故救援训练装置建设存在问题

目前，我国对LPG罐车泄漏事故应急处置的理论研究较为深入，形成了较为成熟的处置对策与救援技术，但在LPG罐车泄漏事故救援训练装置建设方面存在以下问题：一是训练功能单一，仅具有应急堵漏训练功能；二是仿真程度较低，无法直观展示LPG罐车的实体结构；三是泄漏点的设置针对性与典型性不强，与实际泄漏情形不符；四是只能模拟液相泄漏场景，且泄漏压力不能精确调节或稳定控制。由于训练装置存在上述问题，导致LPG罐车泄漏事故专项救援训练开展战术演练多、救援技术训练少的现状，即便开展救援技术训练，也仅能开展应急堵漏技术训练，这严重制约了我国消防部队专项救援技能的提升。加快设计更加逼真、更加符合实际的多功能LPG罐车训练装置刻不容缓。

3　多功能LPG罐车泄漏事故救援训练装置的整体布局设计

3.1　设计原则

LPG罐车泄漏事故救援训练装置的设计要遵循“仗怎么打，兵就怎么练，设施就怎么建”的原则，因此，总结泄漏事故救援实战中所使用的关键技术，这些关键技术作为训练装置设计的依据。为了提高仿真度，宜采购新罐车进行改装，以直观展示LPG罐车的基本结构与安全附件，强化受训者对罐车的感官认识。如果考虑经济因素也可采购报废罐车进行改装，但要求报废罐车结构完整，功能齐备。

3.2　模块化功能设计

在深入研究LPG槽车的基本结构、典型泄漏情景(包括泄漏部位、泄漏口形状及大小、泄漏压力、泄漏相态等)以及泄漏事故关键救援技术(包括原理、适用范围、器材组成、操作方法及注意事项等)的基础上，在尽量不改动槽车原有形状和结构的前提下，对训练装置进行模块化功能设计，如图1所示。主要包括应急堵漏、倒罐输转、引流点燃、抱死解除四个训练模块，这四个模块分别实现了训练装置的四项救援技术训练功能。

图1　模块化功能设计方案

3.3　整体布局设计

根据功能模块化设计方案，对LPG罐车进行实体改造，在改造前必须进行整体布局设计。为了研制出集应急堵漏、倒罐输转、引流点燃、抱死解除于一体的多功能训练平台，至少需要两辆LPG罐车，其中在罐车1上实现应急堵漏和引流点燃模块功能，在罐车2上实现抱死解除模块功能，在罐车1、罐车2上利用烃泵及其附属管线实现倒罐输转模块功能。其中罐车1的应急堵漏模块最重要，设计液相泄漏和气相泄漏，包含7个泄漏点，并实现不同压力下的稳定泄漏，因此要对罐车1进行整体布局设计。在对罐车1进行整体布局设计时，要求其中一侧的阀门箱内阀门、管路的结构功能保持不变，以便进行引流点燃和倒罐输转作业，另一侧阀门箱内阀门、管路可以进行改造；在对罐体内部进行改造时，要包括以下几部分：水罐、供水系统、供气系统，其中供水系统和供气系统分别与液相泄漏点和气相泄漏点连通。罐车1整体布局设计如图2所示。

4　功能模块方案设计

根据LPG罐车泄漏事故救援中的关键技术，多功能LPG罐车泄漏事故救援技术训练装置设计可主要包括应急堵漏、倒罐输转、引流点燃、抱死解除四个训练模块，通过这四个模块分别实现训练装置的四大训练功能。

4.1　应急堵漏训练模块设计

应急堵漏模块主要实现LPG罐车泄漏事故典型泄漏情景的模拟再现，以便受训人员根据泄漏部位、泄漏压力、泄漏相态等选用合适的堵漏工具开展堵漏训练，从而增强堵漏训练的多样性和真实性。

1.水箱；2变频泵；3.空气压缩机；4.LPG气瓶；5.阀门箱；6.发电机；7.变频控制箱；8.电源控制箱；9.电磁阀控制箱；10.储气筒；11.安全阀；12.液位计

4.1.1泄漏部位的选择

设计中考虑了液体泄漏和气体泄漏，将泄漏点设置为7处，其中3个液相泄漏点、4个气相泄漏点。液相泄漏点包括液位计法兰泄漏点、液相球阀泄漏点、罐体侧壁焊缝泄漏点；气相泄漏点包括液位计泄漏点、安全阀泄漏点、气相球阀泄漏点、罐顶焊缝泄漏点，泄漏点设置更具典型性。

4.1.2泄漏压力的控制

采用变频泵控制液相泄漏压力(调节范围：0～1.3 MPa)，采用空气压缩机的压力调节器控制气相泄漏压力(调节范围：0～1.0 MPa)，实现液相和气相泄漏压力的精确调节与稳定控制。

4.2　倒罐训练模块设计

倒罐训练模块需要两辆罐车，在进行倒罐输转模块设计中，通过分析倒罐原理和方法，设计倒罐所需的罐体以及气液相阀门管道的分配，使倒罐和其他模块训练相互之间不受影响。另外为了进行烃泵倒罐训练，还设计了输转泵推车模块，实现了输转软管的快速连接，并实施倒罐作业。目前该模块能够实施压差倒罐、烃泵倒罐两种作业方式的训练。

4.3　抱死解除训练模块设计

通过分析抱死解除原理进行刹车抱死解除模块设计。该模块设计了三种解除抱死的方式，一是启动车辆, 松手刹解除抱死系统；二是利用其他气瓶压力, 解除抱死系统；三是通过旋出弹簧制动缸顶部螺栓, 解除抱死系统。在利用第二种方法解除抱死系统时，还设计研发了压缩空气气瓶与车载储气筒的转换接口，实现了抱死解除训练中对抱死系统的迅速解除。

4.4　引流点燃训练模块设计

罐体内部单独设置燃气管道、液化气罐、电打火装置、引流软管、电磁阀开启自动控制装置及燃烧火炬。该模块用于引流点燃操作训练，训练操作完全与真实作业相同，训练中可实现真实点火。

5　多功能LPG罐车泄漏事故救援训练装置的特点

5.1　高度仿真，贴近实战

首先多功能LPG罐车泄漏事故救援装置是在保留原有结构形状上，进行了整体布局和模块化设计。另外在结构分析与战例统计的基础上，设置了7个典型泄漏部位，并用空气压缩机的压力调节器、变频泵分别对气相泄漏压力、液相泄漏压力进行精准调节与稳定控制，从而实现LPG罐车典型泄漏场景的真实再现。

5.2　高度集成，功能多样

多功能LPG罐车泄漏事故救援装置将多个训练模块进行了综合集成设计，可实现典型泄漏部位不同压力下的应急堵漏、倒罐输转、引流点燃、抱死解除等救援技术训练和战术训练功能。

5.3　远程控制，安全可靠

多功能LPG罐车泄漏事故救援装置通过电磁阀实现了各泄漏点开启、引流点燃等操作的远程自动控制，确保了训练安全。

6　结束语

LPG罐车事故多发，事故危害严重，只有通过有效的实战化训练才能提高救援能力。本文设计的多功能LPG罐车泄漏事故救援训练装置已经加工出样品，并已经在武警学院消防指挥系的专业课程教学及学员毕业综合演练中应用，利用该训练装置开展技术和战术的训练，能够快速提高学员的化学事故救援能力，经过教学实践检验，教学效果良好。