油碼頭絕緣法蘭與船岸跨接技術應用探析

■ 鄭明梁

近年來，關于油碼頭裝卸作業(yè)時船岸之間應該采用絕緣法蘭還是進行等電位跨接的問題，一直存有爭議。從地域分布看，我國長江以南大多數(shù)油碼頭采用絕緣法蘭，北方多數(shù)港口既用絕緣法蘭又進行等電位跨接，南北方各有少數(shù)港口只采用等電位連接。

那么到底該如何取舍呢？

一、規(guī)范要求

我國現(xiàn)行標準規(guī)范對油碼頭船岸跨接要求有所出入，但大部分都要求使用絕緣法蘭。鑒于標準的不統(tǒng)一性，操作起來非常困難，現(xiàn)將各標準、規(guī)范有關內(nèi)容摘要如下：

摘錄一，《國際郵輪與油碼頭安全指南》（第五版） ，其中：

17.5.2 為避免在岸上軟管和輸油臂的連接或拆離操作中產(chǎn)生船岸間的電流，終端站操作者應確保成套軟管與金屬臂都裝上一個絕緣法蘭。不支持使用船／岸跨接電纜。

摘錄二，GB 18434—2001《油船油碼頭安全作業(yè)規(guī)程》，其中：

10.14.1 油碼頭宜在貨油管線和金屬輸油臂上裝有一個絕緣法蘭或單獨的一段非金屬軟管。該絕緣段向水一側(cè)的金屬件應與船體保持連續(xù)的導電性，向岸的一側(cè)應與油碼頭的接地裝置保持連續(xù)的導電性。

10.14.3 絕緣法蘭和非導電軟管應定期測試，其電阻值應不低于1 000 Ω。

摘錄三，中華人民共和國行業(yè)標準JTJ 237—99《裝卸油品碼頭防火設計規(guī)范》，其中：

7.3.3 當油品碼頭采用裝載臂裝卸油品時，應在裝載臂安裝絕緣法蘭；采用軟管裝卸油品時，應在每條軟管管線上安裝一根不導電短管，絕緣片和不導電短管的電阻值均應大于1 MΩ。油品碼頭亦可采用其它有效的防靜電和防雜散電流的裝置。

7.3.4 當油品碼頭采用船、岸間跨接電纜防止靜電及雜散電流時，碼頭應設置為油船跨接的防靜電接地裝置，并應在碼頭設置與地通連的防爆開關。此接地裝置應與碼頭上裝卸油品設備的靜電接地裝置相連接。

摘錄四，GB 13348—2009 《液體石油產(chǎn)品靜電安全規(guī)程》，其中：

4.4.1 作業(yè)前應用絕緣護套導線通過防爆開關將碼頭與船體跨接，作業(yè)后拆除跨接線。輸油臂或軟管上如安裝25 KΩ～2 500 KΩ（即0.025 MΩ～2.5 MΩ）的絕緣法蘭或防靜電軟管，不宜設跨接線。使用軟管輸送輕質(zhì)油品前，應做電氣連續(xù)性檢查。

摘錄五，中華人民共和國交通行業(yè)標準JT／T 398—1999《港口輸油臂》，其中：

5.6.3 絕緣法蘭接頭輸油臂必須設絕緣法蘭接頭，液壓、潤滑、清洗和排空系統(tǒng)等管路應采用非金屬絕緣軟管跨過絕緣法蘭接頭。絕緣法蘭接頭電阻值，水壓試驗前不小于10 MΩ，水壓試驗后（包括已輸送液體后）不小于1 000 Ω。

摘錄六，交通部JT 416—2000《液化氣碼頭安全技術要求》則專門規(guī)定：

4.4.1 液化氣碼頭應設靜電接地裝置。

摘錄七，中華人民共和國交通運輸（水運）行業(yè)標準Ⅱ2019—90《油船作業(yè)安全技術要求》，其中：

4.8.1 油船裝卸前，應按規(guī)定接好接地電纜。接地電纜必須正常、良好，截面不小于1 6 mm2。接拆前必須將電纜開關（應是防爆開關）放在“斷位”，不得以絕緣方法代替。接拆應按先接地線、后接軟管和先拆軟管、后拆地線的次序進行。

二、技術分析

從技術演變角度講，我國早期油碼頭均采用等電位跨接技術，后來國際上要求只用絕緣法蘭。由于近些年國內(nèi)外并沒有因為選擇跨接還是選擇用絕緣法蘭而引發(fā)較大事故，因此許多人認為只有自己的做法才是安全可靠的。

（一）裝設船岸跨接電纜的理由。

1．給靜電提供電路。

當油品裝進貨油艙時，油艙和船殼會帶靜電，其極性與油所帶的靜電電荷極性相反。反對裝設船岸跨接電纜的人認為船體結(jié)構的電荷通過船殼濕表面，也就是通過港區(qū)的水至地，遠比通過一條小直徑的接地電纜易消散，為了消除靜電而安裝接地電纜是沒有必要的。但是，不可否認船岸跨接電纜能讓船體結(jié)構靠近碼頭一側(cè)的表面電荷安全地通過岸上消散至地，實現(xiàn)船岸連接區(qū)域的等電位效果。由于油船的其他部位與岸方接觸較少，一般不會發(fā)生“意外”的金屬連接，因此實現(xiàn)該部位的等電位連接也正是我們所需要的。

2．給雜散電流提供電路。

船岸的管路和軟管系統(tǒng)可能有大量雜散電流通過，其來源于：（1）用強制電流法或犧牲陽極法對油碼頭或船體進行的陰極防護；（2）由于船岸間的電位差或電源問題造成的泄漏電流。船岸一般都存在著電位差，而且這一電位差是個變數(shù)，即使同一艘船靠泊在碼頭的同一泊位上，在不同時刻也會有不同的數(shù)值，這是由船岸間連接情況的變化決定的；其數(shù)量級較低，有關資料介紹為0.4 V～1.5 V左右。雖然電位差很低，但跨接電纜的阻值也很低（一般在0.000 8 Ω左右），連接瞬間會產(chǎn)生上千安電流。由此可見，裝設船岸跨接電纜給雜散電流提供了電路的必要性是毋庸置疑的。

（二）裝設船岸跨接電纜的缺陷。

近期許多文獻指出：采用船、岸跨接電纜不但不是一種有效的安全措施，甚至還可能帶來危險；雖然船岸之間0.4 V～1.5 V左右的電位差本身并沒有什么危險，但是在連接船岸跨接電纜時，上千安電流放電有可能產(chǎn)生火花或電弧。

有人認為安裝船岸跨接電纜是基于它會減少電流通過“意外的”連接而達到安全的目的，借以防止“意外的”船岸金屬連接而產(chǎn)生火花。但要達到這個目的，只有接地電纜的接地電阻非常低，以致于與“意外的”電路比較，其電阻可以忽略不計，以促使電流從接地電纜通過，而不流經(jīng)其它電路。經(jīng)計算至少需截面積為2 000 mm2（直徑50 mm）的電纜，采取這種方法才是有效的，這是不現(xiàn)實的。

上述兩種觀點是基于油碼頭進行靜電跨接時沒有使用防爆開關基礎之上的。雖然少數(shù)油碼頭沒有安裝防爆開關或者在進行跨接時可能出現(xiàn)錯誤操作，顯然這并不能成為全盤否定船岸跨接技術的理由?？梢?，裝設船岸跨接是不能解決全部問題的，但能部分地解決問題，帶來的隱患是可以通過采取措施消除的。也就是說，單用跨接是有用但有隱患的。

（三）裝設絕緣法蘭的理由。

因為絕緣法蘭的阻值不是無限大，而是在一個適當?shù)姆秶畠?nèi)，因此絕緣法蘭有兩項功能：1．中斷船岸之間輸油管線上的雜散電流；2．對靜電提供對地泄漏的通道。為保證第一個功能的發(fā)揮，應該杜絕絕緣法蘭或非導電軟管與外部金屬接觸而短路，即保證其朝海一側(cè)輸油管線中的所有金屬不與碼頭上的金屬構件接觸，以及朝岸一側(cè)輸油管線中的所有金屬不與船體接觸。為保證第二個功能的發(fā)揮,應保證絕緣法蘭或非導電軟管朝海一側(cè)的所有金屬與船體的電氣連續(xù)性，朝岸一側(cè)的所有金屬與碼頭固定接地裝置的電氣連續(xù)性。

許多標準、規(guī)范作出了取消船岸跨接電纜、采用裝載臂裝卸油品時在裝載臂安裝絕緣法蘭，用軟管裝卸油品時在每條軟管管線上裝設一根不導電短管的規(guī)定。從理論上探討，這種做法絕緣法蘭既導走了靜電，又阻止了雜散電流，可謂一石二鳥，但現(xiàn)實中操作起來卻存在許多難以解決的問題。

（四）裝設絕緣法蘭的缺陷。

1．使用絕緣法蘭要求碼頭與船保持絕緣。實際上要求油碼頭的護舷設施、船梯、工作人員上下船梯都不形成船與岸的電氣通路是難以實現(xiàn)的。

2．如果絕緣法蘭損壞或電阻使用一段時間后不能滿足絕緣要求時，難以進行快速處理。絕緣法蘭通常設置在輸油臂外臂與三向回轉(zhuǎn)接頭處，三向回轉(zhuǎn)維修時會損壞絕緣法蘭，而安裝三向回轉(zhuǎn)在現(xiàn)場實施，絕緣法蘭無法安裝，即使裝上也將嚴重損壞，要安裝必須將輸油臂移至陸地工作臺上實施。三向回轉(zhuǎn)維修周期為5年左右，要每次都吊運輸油臂是不現(xiàn)實的。

3． 絕緣法蘭電阻值各規(guī)范不統(tǒng)一，操作起來經(jīng)常無所適從。絕緣法蘭接頭電阻值測量方法、周期無規(guī)范，使用常規(guī)的兆歐表、萬用表對于防爆區(qū)現(xiàn)場測量不便操作，無法做到隨時檢測。

基于以上原因，存在絕緣法蘭失效的可能性。如果取消船岸跨接電纜，而只采用絕緣法蘭、不導電短管，當其失效時仍然存在打火的隱患。因此，在現(xiàn)有法規(guī)不完善、措施不完備的情況下，盲目地取消船岸跨接電纜，而只采用絕緣法蘭、不導電短管方法也是不安全的。

三、解決方案

如上所述，絕對地采用哪一種措施都是不妥當?shù)?。?jīng)過長時間分析研究，并征求專家意見，最終認為采用“船岸跨接電纜＋絕緣法蘭”是符合實際的，也是比較科學的；并規(guī)定：船岸跨接電纜必須配套安裝防爆開關，接拆前必須將電纜開關（防爆開關）放在“斷位”；接拆按先接地線、后接管和先拆管、后拆地線的次序進行。船岸之間始終存在著電位差，當存在雜散電流通路時，會有電流通過這些通路。當切斷通路時，由于有電感和電阻存在，必然在切斷處的兩端產(chǎn)生一高電壓（大大超過供電電壓），而導致空氣擊穿放電，從而將儲存在電感中的能量以火花或電弧形式釋放出來。與其在危險的區(qū)域或無法確定的區(qū)域存在打火的可能，不如將打火限制在防爆開關內(nèi)。因此，使用配有防爆開關的跨接電纜是相對安全的。

采用靜電跨接技術能夠消除船岸連接部位和可能接觸區(qū)域的靜電電荷，采用絕緣法蘭既能阻止雜散電流通過輸油臂（軟管）產(chǎn)生火花或電弧，又能在一定程度上消除靜電電荷。如果將兩者結(jié)合起來使用，只要防爆開關操作正確，從電工學原理上講這兩者就相當于形成一個并聯(lián)回路，相得益彰，并不矛盾。多年來，采取此類做法的碼頭從未引發(fā)事故，事實也印證了這樣做是正確的。