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大型LNG储罐气顶升作业安全管理要点分析论文

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  关键词:LNG工程;储罐气顶升;安全管理;石油化工

  0引言

大型LNG储罐气顶升作业安全管理要点分析论文

  目前,有些全容LNG储罐外罐为预应力混凝土结构,内罐为X7Ni9低温钢结构,储罐拱顶和铝吊顶在临时支撑上通过不锈钢吊杆连接成一个整体[1-3]。气顶升工作主要是通过平衡系统、密封系统、鼓风机系统等,依靠浮力、提升力将储罐拱顶和铝吊顶顺利提升到拱顶的作业。在拱顶顶升到达安装位置后,保持罐内一定压力的情况下进行拱顶与承压环的焊接,通过焊接将拱顶固定在承压环上,完成拱顶安装。气顶升作业作为LNG工程的重大节点及关键工序,具有施工难度大,安全风险高,施工工艺复杂等特点,是LNG工程中安全风险最高的工序。

  本文将分析大型LNG储罐气顶升作业的安全管理要求,结合已有的气顶升经验,从内罐施工、气顶升前检查、气顶升过程等阶段,系统阐述气顶升作业安全管理的要点。

  1气顶升作业安全风险分析

  从作业准备、平衡系统的安装放置、升顶过程、拱顶固定和焊接、铝吊顶内工装拆除作业五个方面分析气顶升作业安全风险,可能发生的事故类型或后果主要有高处坠落、物体打击、窒息、触电、火灾、坍塌、起重伤害等。

  作业准备方面,主要风险包括特种人员未持证上岗、施工方案未经审批、临边防护缺失、应急资源准备缺失等。

  平衡系统安装放置的主要风险包括特种设备未检验、吊装作业管理不规范、临边作业管理不到位、钢丝绳张紧拉力过大、罐内照明不足等。

  升顶过程的主要风险包括顶升设备故障、上罐通道或模板平台人员过度集中、通讯系统故障、用电设备无备品和备料等。

  拱顶固定和焊接的主要风险包括动火作业管理不规范、电焊设备故障、高处作业防护不到位、交叉作业管理缺失、通道不畅等。

  铝吊顶内工装拆除作业的主要风险包括受限空间作业不到位、操作平台挂设不牢固、工装拆除坠物、钢丝绳拆除方式不正确等。

  2气顶升作业安全管理要点

  2.1成立组织机构全面方案审查

  气顶升作业考验的是多家协作单位的整体组织、协调,对整体现场管控能力和后勤保障能力的综合考量,只有现场所有单位的通力协作才能保证作业的顺利实施。

  作业前应编制储罐气顶升施工方案,邀请外部专家和内部专家共同审核,对技术准备、资源准备、气顶升前应完成的工作内容、平衡系统安装、密封系统、鼓风机系统安装、顶升系统计算、通讯系统、监测、质量安全保证体系及措施的情况进行详细审查,并经监理和业主单位审批后正式发布实施。

  作业前应成立施工组织机构,明确作业总指挥,同时设置后勤及综合组、安全管理组、施工组、测量组、风机操作组、技术组、质检组等职能组,明确总指挥、副总指挥、各职能组的职责。

  2.2工具设备安全管理

  气压升顶作业存在着工具坠落造成人员或设施损伤的危险,要重点对作业清单中工器具进行复查,确保工器具均已固定牢固。罐上的工具箱要固定在抗压环上,工具放置在内,防止坠落。

  风机及发电机工作区域设专人监管,无关人员不得入内。为防止作业过程中停电,需将备用的一台发电机与罐区焊接用电的二级配电箱连接。

  2.3人员安全管理

  所有作业的相关人员都应进行安全作业程序的培训和安全技术交底,并且理解该程序的内容,了解现场作业可能事故类型、风险点,同时也被告知要遵守这些程序,要了解作业中的应急程序、事故报告过程、现场疏散路线及应急物品位置等信息。经过培训后,所有作业相关人员不得串岗、脱岗。严禁未培训的人员和其他未经许可的人员进入参观。

  在升顶作业前,组织召开专题班前会,以保证每个人都了解自己对应的工作和责任。所有的特种作业人员需持证上岗。对讲机使用人员需经过专门培训,明确通话频道。测量人员的对讲机、卷尺等应增加腕带,防止读数时坠落。罐内罐顶作业人员应统一听从指挥,令行禁止。

  进入罐内和上到顶部的入口设置专人进行人员进出记录,保证罐顶与罐内人员可控。气升顶前,应核算单个模板承重,明确单片模板最大载人数并明显标识。

  罐上模板到抗压圈设置至少4个人员上下通道,保障作业人员上下安全。

  2.4罐内作业安全管理要点

  作业过程中应严格执行现场作业许可管理要求,作业前办理许可,经批准后方可进入罐内。进入的作业人员需知晓潜在的安全危险,确认受限空间安全,进出罐内时均应签字。作业时安排监护人员,确保罐内人员安全。

  进入储罐内的人员要熟悉空间内施工内容及工序,统一指挥,具体要求如下:所有进入罐内的人员须佩戴齐全合格的安全帽、安全鞋、工作服,必要时需佩戴口罩、耳塞及防护眼镜等劳保用品,并携带照明设备。关注罐内的警示标志和警戒区域,不要擅入警戒区域,注意脚下,防止绊倒,且不要随意在阴暗的地方停留和走动,不要触摸电缆线、用电设施和运转中的机械设备。作业人员要有序出入储罐,不要拥挤,工作完毕后及时有序撤离,不要逗留。同时要保持罐内环境卫生,不要随意丢弃物品、垃圾,熟悉周围环境、通道位置和疏散路线,并与负责人保持联系。

  储罐内作业应设置足够的照明,足够的荧光指示标、警示灯。罐外要设监护人员进行巡视检查,每天确认罐内作业人员是否全部撤离,如现场有突发紧急情况发生,要积极引导员工有序疏散和撤离。

  2.5气顶升作业前安全检查要点

  从墙顶、拱顶、罐内、拱顶就位安装工机具、测量系统、风机和发电机系统、平衡钢丝绳、密封系统、配重等方面,在气顶升前进行全面详细的检查工作,销项确认后,方可开展气顶升作业。

  从总体角度开展全面检查,混凝土外罐的尺寸(标高、垂直度、椭圆度)要在许可范围内,拱顶以上墙体内表面没有毛刺、钢筋头和爬升锥,混凝土墙体内表面和承台所有排水孔洞已封堵。拱顶、吊顶、轨道梁、抗压圈、铝浮盘的走道、拱顶所有穿管的焊接工作已完成,并检测合格。风机运行记录表、压力记录表、高程记录表、拉力记录表等记录表格已准备完毕。

  墙顶检查确认项目包括测量人员已在承压环0°、90°、180°、270°轴线位置处标注出来。固定块、卡具、倒链和砂轮机等工具已经在拱顶上准备好,并均匀分布。所有焊机和气割设备已经准备好调试好,并且每台焊机都有编号,焊机把线及线路布置妥当,接地线已经连接牢靠。扶壁柱处布置好指挥台,抗压环上布设生命线,焊接区域和模板顶部工作平台已固定且清理完毕。

  拱顶检查确认项目包括拱顶与墙体接缝处清理干净。拱顶能够自由活动,拱顶和边缘及所有支撑结构之间没有点焊或其他阻挡物。拱顶上钢丝绳通过孔打磨光滑,无毛刺。拱顶上必需的材料均已固定,配重位置和重量符合配重图。所有拱顶穿管已经使用盲法兰封堵完成,螺栓已经把紧。拱顶焊接区域已清理、除锈。

  罐内检查确认项目包括拱顶边缘打磨圆滑,没有毛刺。拱顶纵向梁和边缘支撑依靠重力连接。已完成铝吊顶焊接工作,吊顶及吊杆连接紧固,螺栓均已点焊固定。罐内及铝吊顶内杂物清理干净,无关材料均清走。铝吊顶上的照明装置、配电箱和线路安装完毕,经测试状态良好,升顶前确认已经断电。轨道梁上的设备设施已牢固锁定,并登记在配重表中,位置和总量符合配重图的要求。吊顶内所有材料均放置在指定位置,并记录在配重清单中,位置和重量符合配重图的要求。罐内混凝土墙壁标明小洞口方向的反光指示。

  拱顶就位安装工机具检查确认项目包括焊机全套装置、气割设备完整并满足使用要求。焊把及线路布置妥当。

  测量系统检查应确认U型压差计内水量充足,液面高度易读,胶管无扭结,两个压差计读数一致。

  风机和发电机系统检查确认项目包括设备的完整性情况。发电机和风机应完成测试并正常运行。公用供电和发电机供电在15 s内正常顺利切换,备用电源转换应在升顶前调试确认。

  平衡钢丝绳检查确认项目包括底部预埋件的吊耳、所有T型架完成焊接并外观检验。所有滑轮已固定且钢丝绳在滑轮内,钢丝绳端部夹具、所有卸扣和花篮螺栓已正确安装并紧固到位,通过拱顶板上孔的钢缆无明显摩擦。

  密封系统检查确认项目包括拱顶边缘板密封铁皮正确安装和固定。每块密封铁皮之间有足够的搭接尺寸,沿圆周用高强度黏性胶带粘在拱顶板上,搭接缝用高强度黏性胶带粘上。固定密封件的销子有防止脱落的措施。拱顶上所有的开孔均已封住。气闸室和逃生通道安装合适的密封材料,阀门和开关可以正常使用。大小洞口的密封系统容易被风力破坏,需要特别加强。

  配重检查确认项目包括罐外备用配重以及放置应急配重的塔吊和吊篮的准备情况。

  安全措施方面要重点检查上罐人员的资格,风机操作人员的培训情况,医疗应急人员及救护车辆、消防安全器材、现场应急小组、现场急救药箱(罐上和罐下)、防触电应急工具、现场应急救援队情况。

  最终从技术方案交底、安全培训与交底、记录表格就位、风机供电系统、平衡系统、密封系统、测量系统、通讯监控系统、安全措施全方面完成检查,销项确认后,方可确认已具备气顶升条件。

  2.6气升顶过程的安全管理要点

  为保证气升顶平稳,要控制升顶速度,且必须保证开始和结束的各5 m升顶速度符合方案要求。过程中罐内压力过大会导致拱顶上升速度过快,可通过减少风机进气量调节。

  整个气压升顶的过程中,所有相关人员必须在指定位置待命。上部指挥和观察的人员应避免站在T形支架的后面,不要停留在T形架和平衡钢丝绳固定点附近。罐顶布置6个不同方位的人员观测顶上升的速度,并随时报告给总指挥。观察人员上衣口袋不得装有物品,以防止观察和测量时物体坠落到拱顶上砸坏密封系统。穹顶与抗压环焊接处严禁非作业人员踩踏。

  气升顶过程中如果出现拱顶卡住、拱顶倾斜高度超过200 mm等情况应停止拱顶的继续升高,通过调整风道闸板,调节拱顶内的压力,将拱顶稳定在此高度位置。查明原因,必要时利用塔吊放置配重,待拱顶平衡后,再继续升顶。

  当拱顶被升起时无关人员禁止到拱顶上。拱顶板与抗压环紧密接触后,拱顶开始组对时再允许作业人员上到穹顶,操作人员作业前应将安全带系挂在抗压环上围栏的安全绳上,且应设置2道抗压环生命线,所有作业及监督人员都应当100%佩戴安全带。在拱顶固定完成后,可依据现场情况将钢丝绳拆除。

  整个气升顶要及时关注天气情况,并安排专人负责监测风力情况,将监测结果及时反馈至指挥人员。

  3气顶升作业相关应急处理程序

  作业过程中突发事件及相应应急处置措施主要有:

  (1)气顶升过程中遇到风机故障、发电机故障等,应立即上报风机指挥,由指挥统筹安排,摸排故障风机,并要求操作工关闭该风机闸板,减少风量损失,同时增大备用风机闸板开度。

  (2)气顶升过程中部分边缘密封被吹出或失效,应及时调节进风量,保持拱顶稳定,启动备用鼓风机,增加风量以弥补损失。若所有鼓风机都不能阻止拱顶的下降,应利用关闭开口的方法将下降速度降低至最低。

  (3)气顶升过程中拱顶水平度超过350 mm,应立即减少闸板开度,降低顶升速度。

  (4)气顶升过程中拱顶角度、半径方向发生偏移时,应待罐顶继续上升到距承压环20 cm左右时,利用5 t手拉葫芦,在产生偏移位置的承压环、罐顶板上的焊接吊耳,利用手拉葫芦收缩进行角度和半径方向的调整。

  (5)焊接过程中发生突然停电的情况,应立即启动发电机发电,保证作业的正常进行。

  4结语

  作为风险性较高的工序,要充分协调各方资源,充分考虑各种风险因素,一切以安全第一为出发点,形成详细的销项清单,逐一确认检查。要明确各个职能组、每个人员的工作职责。升顶前应组织实景演练,让参与的工作人员熟悉各自的岗位职责,焊工提前熟悉工作位置,防止因通道狭窄造成人员拥挤,全力保障作业安全。

  参考文献:

  [1]王冰,陈学东,王国平.大型低温LNG储罐设计与建造技术的新进展[J].天然气工业,2010(5):108-112.

  [2]张成伟,洪宁,吕国锋.16万m3 LNG储罐罐顶气顶升工艺研究[J].石油工程建设,2010(2):32-36.

  [3]顾安忠.液化天然气技术[M].北京:机械工业出版社,2004.

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