某型LNG雙燃料集裝箱船海損修理風險評估

戰(zhàn) 研 李付博 汪瞻緯 彭 康 劉洪慶

（1.舟山中遠海運重工有限公司，浙江 舟山 316131；2.武漢理工大學，湖北 武漢 430063）

作為現代化海洋運輸的中流砥柱，集裝箱船在全球貿易中發(fā)揮了至關重要的作用。為了響應2020年我國首次提出的“3060”雙碳政策，適應環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的需求，越來越多的船舶開始采用LNG（液化天然氣）雙燃料技術[1-3]。由于LNG的高能量密度和易燃性，一旦發(fā)生泄漏，將會導致火災和爆炸等嚴重的安全事故，造成大量人員傷亡與經濟損失。目前，國內外學者對LNG船舶風險評估的研究愈發(fā)深入，形成大量LNG船舶風險評估的方法，包括危害辨識分析（Hazard Identification，HAZID）、事故樹分析、蒙特卡羅及貝葉斯等方法。研究表明，LNG船舶風險評估是一個動態(tài)的過程，需要不斷更新和完善風險評估的內容和標準[4-6]。為進一步進行集裝箱船風險評估，該文以某型LNG雙燃料集裝箱船海損修理項目為例進行一系列系統性風險評估，該評估包括船舶機艙、甲板、船體外殼、壓載艙和系泊區(qū)域等多個敏感區(qū)域的研究，以期能夠識別LNG集裝箱船海損修理的各種潛在風險。在該基礎上制定相應的風險管理和防范措施，最大程度地降低事故和損失概率。

1 LEC方法

LEC評價法是對具有潛在危險性作業(yè)環(huán)境中的危險源進行半定量的安全評價方法。作業(yè)條件危險性評價法是通過與項目系統風險有關的3種因素指標值的乘積來評價系統人員傷亡危險的大小。LEC評價法的簡化公式如公式（1）所示。

式中：D為危險帶來的風險值（對應風險等級見表1）；L為發(fā)生事件的可能性；E為人員暴露于危險環(huán)境中的頻繁程度；C為發(fā)生事件會造成的后果。L、E、C取值見表1。

表1 L-E-C表

在使用LEC評價法劃分風險等級的過程中，需要優(yōu)先計算項目系統的前風險值（初始風險等級）、后風險值（實施后風險等級）以及殘余風險值（剩余風險等級）。完成計算后，將得到的后風險值與表2進行對照，確定最終的風險等級。風險等級被用于判定危險程度，其中，等級D的值用于識別風險的可接受性。

表2 風險等級表

與HAZID方法相比（HAZID方法早期在對危險源和風險進行辨識和分析的過程中需要準備大量的資料[4]），LEC法耗費的時間與投入的物力都更少，能快速針對風險進行評估和干預。因此，該文主要采用LEC評價法來對“盧浮”輪維修過程中可能存在的危險源和風險進行評估，提出相應的控制措施，不僅降低風險水平，而且保障人員安全。

2 項目案例研究

2.1 項目背景

2022年3月，法國達飛公司的“盧浮”號LNG雙燃料集裝箱船因艏尖艙、No.2、3右舷壓載艙外底板海損亟需進廠維修。船舶主要資料見表3。船上安裝Win GD型 W12X92DF主機和6臺雙燃料輔機，可容納23000個集裝箱，是目前全球最大LNG雙燃料集裝箱船。同時，該船配置GTT Mark III設計的18600m3LNG燃料艙（艙內裝有2×50%的PSV（壓力安全閥），位于TCS（接管處所）內，安全閥起跳壓力為0.6kg）。船體左右兩舷均有1個LNG加液站，左舷側視圖如圖1所示。

圖1 總布置圖–左舷側視圖

表3 船舶主要資料

2.2 海損修理方案

按照舟山中遠海運重工有限公司的要求，“盧浮”輪須在LNG艙暖艙狀態(tài)下進行海損修理。暖艙狀態(tài)是指在艙內液貨卸空后進行的暖艙處理，分為2步：首先，使用高載壓縮機從LNG艙氣相管抽氣，待艙內加熱后，通過液相總管送入燃料艙底部去氣化后殘留在底部的液貨。其次，利用高載壓縮機從燃料艙底部抽氣，通過頂部的氣相管送回燃料艙。當暖艙最終狀態(tài)即燃料艙以及第二絕緣層各點溫度均高于5℃時，艙內壓力為0.02MPa～0.03MPa。根據提供的信息，“盧浮”輪LNG艙內溫度在廠期間會少量升高，在極限狀態(tài)下，艙內壓力最高達到0.51MPa（20℃），不存在負壓狀況。該文參照理想氣體方程式，在暖艙狀態(tài)下計算LNG艙內剩余的天然氣，為海損修理方案制定及風險評估提供依據，如公式（2）所示。

式中：P1為標況下的壓力0.101325MPa（大氣壓強）；T1為標況下的溫度253.15K（20℃），273.15K（0℃）；P2為實際壓力；T2為實際溫度；V1為標況下體積；V2為實際體積。

經過計算，LNG艙在溫度為-30℃，壓力0.02MPa～0.03MPa以及艙容18620m3的情況下，艙內LNG質量為12.81t～15.15t；當LNG艙達到環(huán)境溫度（20℃）時，在最大壓力0.051MPa的情況下，艙內LNG質量為19.22t～21.01t。

舟山中遠海運重工有限公司共有3個船塢、2個船臺和8個泊位。根據“盧浮”輪LNG艙剩余天然氣計算結果及其主尺度和吃水限制，在廠修理將在4號碼頭和2號船塢進行。按照要求，需要評估的海損修理方案包括以下2個：1）4號碼頭（暖艙狀態(tài)）無須BOG（Boil-Off Gas，蒸發(fā)氣）管理。2）2號船塢（暖艙狀態(tài)）無須BOG管理。修理范圍包括艏尖艙、No.2、No.3右舷壓載艙海損及造船遺留項目所包括的所有主要區(qū)域和修理項目類型。

2.3 風險評估

風險評估是船舶驗收和維修作業(yè)中的關鍵環(huán)節(jié)，主要包括維修作業(yè)的任務識別、風險源識別與分類、風險值評估與判定以及風險評估表制定4個方面的內容。

2.3.1 維修作業(yè)的任務識別

維修作業(yè)的任務識別作為風險評估的首要步驟，其主要是梳理船舶維修作業(yè)中的各項任務和工作活動，這些任務主要分布在船舶的不同區(qū)域（例如主甲板、船尾、船艙等）或者碼頭、船塢的特定區(qū)域。任務的分類應考慮安全區(qū)域、危險區(qū)域、安全敏感區(qū)域以及敏感設備/系統等相關因素。應該詳細記錄每個任務的具體內容和當前狀態(tài)，包括進入過程、冷工作（例如管路/設備拆卸、安裝、清潔等）、熱工作（例如切割、電焊、打磨以及手工除銹等）、打砂/手工打磨/高壓水沖洗/油漆、電氣項目（不涉及LNG系統）以及吊運操作等。這些維修任務是船舶維修作業(yè)中常見且關鍵的工作活動，同時也是潛在風險的主要來源。

2.3.2 風險源的識別與分類

在任務識別的基礎上，需要進一步識別船舶維修過程中存在的潛在風險源，這些風險源可能對工作人員和環(huán)境造成不同程度的威脅。對各種工作活動進行分析，識別可能導致物體墜落、著火源、LNG/氣體泄漏、排氣、失去控制/監(jiān)測、停電、進入危險區(qū)以及破壞正常通道和逃生路線等事故發(fā)生的風險源。通過對這些風險源進行分類，可以深入了解其性質和特征以及可能造成的潛在后果和影響范圍，為風險評估提供更全面和細致的信息。

2.3.3 風險值評估與判定

為進一步量化維修作業(yè)中的風險程度，采用LEC評價法對船舶維修項目的風險值進行評估，計算前置、后置和殘余風險值：當未采取任何安全措施時的風險值被稱為前置風險值；當采取安全措施的風險值被稱為后置風險值；在采取監(jiān)視措施后得到的風險值被稱為殘余風險值。當殘余風險值仍≥20時，可以判定相關職業(yè)在健康和安全方面存在重要的風險。這些評估和判定提供了重要的依據，以保障維修作業(yè)安全以及工作人員健康和環(huán)境安全。

2.3.4 制定風險評估表

在風險評估的過程中，每一步結果都將填入風險評估規(guī)范性表中（見表4），具體流程如圖2所示。風險評估結果可作為后續(xù)決策的依據。

圖2 風險評估流程

表4 風險評估表（規(guī)范性）

3 評估結果

根據“盧浮”輪海損修理方案，采用LEC評價法對“盧浮”輪機艙、甲板、機控室以及壓載艙等相關待檢查修理區(qū)域所進行的冷工、熱工、電氣以及吊運等一系列作業(yè)進行海損修理風險評估，計算相應的前置風險值、后置風險值和殘余風險值并提出相應的管理措施。下面以四號碼頭危險敏感區(qū)域為例，分析風險評估結果。區(qū)域危險源主要分為海損撤離、安裝/吊運登船梯以及違反ISPS要求。其中，海損撤離前置風險值D為120，后置風險值D為21，殘余風險值D為9。對照風險等級表（表1），前置風險等級為重要危險，后置危險為一般危險，兩者均不可接受，需要整改。另外，由殘余風險值未超過臨界值可知，該職業(yè)的健康與安全風險屬于非重要級別。因此，為降低風險值，一方面，前置風險發(fā)生前須采取相應的措施，例如在船舶的前后各設一個登船梯，上船前進行應急演練，上船前進行安全培訓以及保證船方及廠方的廣播報警系統可靠等；另一方面，后置風險發(fā)生前也可以采取拖輪待命，救生吊籠及門機優(yōu)先以及船方舷梯/引水梯備用等措施。除海損撤離外，安裝/吊運登船梯和違反ISPS要求這2種危險源的前置風險、后置風險和殘余風險值分別為45、3和3。綜合3種危險源的風險值進行判斷，如果活動狀態(tài)為PWC，那么在落實安全措施的前提下可以重點執(zhí)行。另外，在進行相關項目的熱工作業(yè)的過程中，危險源主要為氣體釋放區(qū)域的著火源。根據LEC評價法得出其前置風險值D為1200，遠遠大于臨界值320，危險級別處于極其危險，應立即停止作業(yè)。為了避免該項危險發(fā)生，需要在前置風險發(fā)生前采取相應的措施，例如在開工前進行HSE培訓，保證在施工前交底；距離透氣源10m的安全距離，拉好禁區(qū)，在10m范圍外動火，做好專項策劃并采取措施，防止火花落入禁區(qū)；當艙室壓力大于0.05MPa時，系統轉化為通過船方設備（GCU）進行燃燒。與前置風險相比，后置風險值和殘余風險值遠低于臨界值20，因此其危險級別為輕微危險，可以接受，無須再采取預防措施。在進行“盧浮”輪海損的修理過程中，冷卻水壓力不足、冷卻水管損壞、透氣桅潛在氣體釋放、LNG艙室加熱以及應急撤離等為重要風險源，且這類危險源的前置風險值遠遠高于后置風險值及殘余風險值。結合風險評估結果與廠內專家小組意見，“盧浮”輪海損修理過程采用以下建議項，見表5。

表5 “盧浮”輪海損修理過程建議項

4 結論

針對LNG雙燃料集裝箱船海上運營過程中所面臨各種潛在的風險和海損修理需求，該文以全球首例最大的LNG雙燃料集裝箱船—“盧浮”輪為例，基于LEC評價法開展船舶海損修理風險評估研究，并針對風險評估結果提出相應的措施，得到以下4個結論：1）通過LEC評價法計算前風險值、后風險值和殘余風險值3種狀態(tài)值確定風險等級，能夠對LNG船維修過程中存在的危險源和風險進行評估。2）在LNG雙燃料集裝箱船帶氣修理過程中，首先，針對LNG艙室、LNG艙閥后相連管路、LNG透氣桅等特殊風險源進行有效的風險管理，一定程度上可以有效地避免意外事故。3）船舶危險敏感區(qū)域風險評估結果表明，大多數風險的發(fā)生主要來源于安全措施不足。因此，在前置風險產生前采取相應的安全措施，可以有效避免維修過程中的風險。4）LNG雙燃料技術的廣泛應用說明船廠帶氣修理逐漸成為常態(tài)化趨勢。在這樣的背景下，各大船廠應積極采取措施，制定帶氣修理標準，規(guī)范操作行為準則，以預防潛在風險發(fā)生。