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(xué)，湖北 武漢 430063）

作為現(xiàn)代化海洋運輸?shù)闹辛黜浦?，集裝箱船在全球貿(mào)易中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。為了響應(yīng)2020年我國首次提出的“3060”雙碳政策，適應(yīng)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(shù)[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(dǎo)致火災(zāi)和爆炸等嚴重的安全事故，造成大量人員傷亡與經(jīng)濟損失。目前，國內(nèi)外學(xué)者對LNG船舶風(fēng)險評估的研究愈發(fā)深入，形成大量LNG船舶風(fēng)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(fēng)險評估是一個動態(tài)的過程，需要不斷更新和完善風(fēng)險評估的內(nèi)容和標準[4-6]。為進一步進行集裝箱船風(fēng)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(tǒng)性風(fēng)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(fēng)險。在該基礎(chǔ)上制定相應(yīng)的風(fēng)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(tǒng)風(fēng)險有關(guān)的3種因素指標值的乘積來評價系統(tǒng)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(fēng)險值（對應(yīng)風(fēng)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(fēng)險等級的過程中，需要優(yōu)先計算項目系統(tǒng)的前風(fēng)險值（初始風(fēng)險等級）、后風(fēng)險值（實施后風(fēng)險等級）以及殘余風(fēng)險值（剩余風(fēng)險等級）。完成計算后，將得到的后風(fēng)險值與表2進行對照，確定最終的風(fēng)險等級。風(fēng)險等級被用于判定危險程度，其中，等級D的值用于識別風(fēng)險的可接受性。

表2 風(fēng)險等級表

與HAZID方法相比（HAZID方法早期在對危險源和風(fēng)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(fēng)險進行評估和干預(yù)。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(fēng)險進行評估，提出相應(yīng)的控制措施，不僅降低風(fēng)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(shè)計的18600m3LNG燃料艙（艙內(nèi)裝有2×50%的PSV（壓力安全閥），位于TCS（接管處所）內(nèi)，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(cè)視圖如圖1所示。

圖1 總布置圖–左舷側(cè)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(nèi)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(nèi)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(nèi)壓力為0.02MPa～0.03MPa。根據(jù)提供的信息，“盧浮”輪LNG艙內(nèi)溫度在廠期間會少量升高，在極限狀態(tài)下，艙內(nèi)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(nèi)剩余的天然氣，為海損修理方案制定及風(fēng)險評估提供依據(jù)，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(jīng)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(nèi)LNG質(zhì)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(nèi)LNG質(zhì)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(jù)“盧浮”輪LNG艙剩余天然氣計算結(jié)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(fēng)險評估

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

2.3.1 維修作業(yè)的任務(wù)識別

維修作業(yè)的任務(wù)識別作為風(fēng)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(wù)和工作活動，這些任務(wù)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(wù)的分類應(yīng)考慮安全區(qū)域、危險區(qū)域、安全敏感區(qū)域以及敏感設(shè)備/系統(tǒng)等相關(guān)因素。應(yīng)該詳細記錄每個任務(wù)的具體內(nèi)容和當前狀態(tài)，包括進入過程、冷工作（例如管路/設(shè)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(tǒng)）以及吊運操作等。這些維修任務(wù)是船舶維修作業(yè)中常見且關(guān)鍵的工作活動，同時也是潛在風(fēng)險的主要來源。

2.3.2 風(fēng)險源的識別與分類

在任務(wù)識別的基礎(chǔ)上，需要進一步識別船舶維修過程中存在的潛在風(fēng)險源，這些風(fēng)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(dǎo)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(fēng)險源。通過對這些風(fēng)險源進行分類，可以深入了解其性質(zhì)和特征以及可能造成的潛在后果和影響范圍，為風(fēng)險評估提供更全面和細致的信息。

2.3.3 風(fēng)險值評估與判定

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

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

圖2 風(fēng)險評估流程

表4 風(fēng)險評估表（規(guī)范性）

3 評估結(jié)果

根據(jù)“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(guān)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(fēng)險評估，計算相應(yīng)的前置風(fēng)險值、后置風(fēng)險值和殘余風(fēng)險值并提出相應(yīng)的管理措施。下面以四號碼頭危險敏感區(qū)域為例，分析風(fēng)險評估結(jié)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(fēng)險值D為120，后置風(fēng)險值D為21，殘余風(fēng)險值D為9。對照風(fēng)險等級表（表1），前置風(fēng)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(fēng)險值未超過臨界值可知，該職業(yè)的健康與安全風(fēng)險屬于非重要級別。因此，為降低風(fēng)險值，一方面，前置風(fēng)險發(fā)生前須采取相應(yīng)的措施，例如在船舶的前后各設(shè)一個登船梯，上船前進行應(yīng)急演練，上船前進行安全培訓(xùn)以及保證船方及廠方的廣播報警系統(tǒng)可靠等；另一方面，后置風(fēng)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(fēng)險、后置風(fēng)險和殘余風(fēng)險值分別為45、3和3。綜合3種危險源的風(fēng)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(guān)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(jù)LEC評價法得出其前置風(fēng)險值D為1200，遠遠大于臨界值320，危險級別處于極其危險，應(yīng)立即停止作業(yè)。為了避免該項危險發(fā)生，需要在前置風(fēng)險發(fā)生前采取相應(yīng)的措施，例如在開工前進行HSE培訓(xùn)，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(tǒng)轉(zhuǎn)化為通過船方設(shè)備（GCU）進行燃燒。與前置風(fēng)險相比，后置風(fēng)險值和殘余風(fēng)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(yù)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(yīng)急撤離等為重要風(fēng)險源，且這類危險源的前置風(fēng)險值遠遠高于后置風(fēng)險值及殘余風(fēng)險值。結(jié)合風(fēng)險評估結(jié)果與廠內(nèi)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(jié)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(fēng)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(fēng)險評估研究，并針對風(fēng)險評估結(jié)果提出相應(yīng)的措施，得到以下4個結(jié)論：1）通過LEC評價法計算前風(fēng)險值、后風(fēng)險值和殘余風(fēng)險值3種狀態(tài)值確定風(fēng)險等級，能夠?qū)NG船維修過程中存在的危險源和風(fēng)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(fēng)險源進行有效的風(fēng)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(fēng)險評估結(jié)果表明，大多數(shù)風(fēng)險的發(fā)生主要來源于安全措施不足。因此，在前置風(fēng)險產(chǎn)生前采取相應(yīng)的安全措施，可以有效避免維修過程中的風(fēng)險。4）LNG雙燃料技術(shù)的廣泛應(yīng)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(yīng)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(yù)防潛在風(fēng)險發(fā)生。