浅析LNG运输船操作的风险外文翻译资料
2022-09-22 10:09
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浅析LNG运输船操作的风险
埃里克·瓦内姆a，佩德罗·安陶b，伊万·斯德维克c，弗朗西斯·德尔·卡斯蒂略·科马斯d
a DNV研究，挪威船级社，1322Hoslash;vik，挪威
b海洋技术与工程，里斯本技术大学，Tecnico高级研究所，里斯本，葡萄牙
c LMG马林，挪威卑尔根
d纳凡蒂亚公司，马德里，西班牙
修订于2007年1月15日; 2007年7月30日发表
2007年8月17日在网络发表
摘要
本文介绍了一个通用的高层次的风险评估，该风险评估运用于全球运作的远洋液化天然气（LNG）运输船舶。收集分析和整合了来源多个渠道的信息，如最初危险源辨识、历史LNG事故彻底审查、以往的研究进行再次审查、发表的关于损害统计和专家的判断，并为关键的事故情景提出模块化的风险模型。按照这些风险模型，把这些来自不同渠道的可用信息构成不同通用事故类别的事件树。这样一来，关于液化天然气运输业务的高风险领域已经确定。液化天然气运输相关的风险主要有五个通用事故类别，即碰撞、搁浅、触碰、火灾和爆炸、以及在港口码头液化天然气装载或卸载中发生的事件。这些事故类别中，碰撞的危险被认为是最高的。根据本文所提出的风险分析，与LNG运输业务相关的个人风险水平和社会风险水平都在ALARP区，这意味着如果成本效益的风险控制方案可以查明，那么就可以进一步减少风险。本文还包括风险模型的各种组件的严格审查，以此指出了改进的地方并提出了进一步研究的主题。
copy;2007 Elsevier Ltd.保留所有权利。
关键词：LNG船舶；海洋运输；风险分析；海上安全；气体船；安全评估； 液化天然气
1.简介和背景
1.1.SAFEDOR项目
本文所介绍的研究来源SAFEDOR[1]。 SAFEDOR是欧盟委员会联合融资作为其第六框架计划综合项目（IP）的一个研究项目。这个项目的目标之一是鼓励设计出更清洁和更安全的海上运输船舶。为了推动这项工作，将提出基于风险监管框架的概念和基于风险分析的新颖的验收设计概念。这些新颖的设计解决方案可能与常规设计相比同等或更加安全，即使这些方法可能违反当前规定的要求。
作为SAFEDOR项目的一部分，对各种类型船舶的通用安全评估（FSA）的研究已经启动。本文呈现的是LNG船的风险评估的一部分——第二步——正式安全评估的一部分。
1.2.液化天然气和液化天然气运输
液化然气（LNG）由主要成分是甲烷，是一种约-162.1C的低温液体。蒸发时，它的可燃性范围大约为5％到15％体积分数，即在该浓度范围内的空气混合物是可燃的。因此，除了由于其低温性可能带来的伤害，LNG泄漏也会导致危害，如池火和蒸汽云着火。液化天然气处于液态时不会爆炸，如果在一个封闭或半封闭空间内，LNG蒸汽混合气达到LNG可燃性范围时是会发生爆炸的。天然气也会发生窒息的危险。液化天然气无毒，如果溢出在海洋环境中不会持久存在的。 LNG的密度小于水，因而LNG溢出在水中就会漂浮在水面上。
相同质量的LNG其液态体积小于室温下气态的600倍。因此LNG船舶运输是长距离输送大量天然气的经济方式。液化天然气运输和储存在常压下，液化天然气运输船是海上运输液化天然气的专用船舶。
目前世界LNG船队相对较小，如2005年8月的有183艘2，但近年来不断增加。预计在未来几年还会进一步增加。图1展示出了LNG 船队的发展，并包括预测到2010。在超过40年中LNG运输船舶的总数是2838（包括2005年）。其中，1857艘是自1990年以来增加的。
除了增加的数字，LNG运输船的尺寸也在增加。当前的平均尺寸大约是120000立方米，然而目前的船舶订单簿上的平均尺寸是156000立方米2。 具有200000-250000立方米能力的超级LNG船舶在不久的将来会实现[2]。
所有类型的LNG船是双壳船，独立或集成的货舱存在不同的货物控制系统。当前的LNG 船液货舱设计类型主要有两种，即薄膜型设计和球型设计。在薄膜型设计中，货物控制系统由一个非常薄的殷钢或不锈钢双壁构成，这个双壁结构与货物包络是隔绝的，在结构上是由船体支撑的。球型液货舱，也被称为莫斯型，有自撑在船舶壳体上的球形铝制液货舱或者棱柱形不锈钢液货舱。这些液货舱是外部绝缘的。这两种液货舱方案设计、建造和配备在先进的系统中用于LNG长距离运输，LNG储藏在-162℃。每种主要类型的LNG船的设计占船队的一半（实际分布是50％的薄膜型船舶，45％的球形船舶和其他类型的LNG船舶的5％），但在新建的LNG船舶中薄膜型船舶占主导地位。 LNG船一般都是精心设计，精心维护和由训练有素的船员操作。因此，LNG运输至今有着良好的安全记录。两种主要类型的液化天然气运输船在图2中示出。
1.3 FSA方法
FSA是一个标准的风险评估，其目的是在结构化和系统化上提高海上安全法规。它不应该被误认为是对一个特定的船或特定的船舶安全情况进行的风险评估。FSA可以更好地被描述为一个安全情况下的规则和规章。 FSA可以用于新的法规的评价，把新法规与现有的和可能的改进法规之间进行比较，它的目的平衡安全性、环保水平与成本。包括航运事故中人为因素的技术和业务问题可能会纳入FSA。FSA方法的各个方面及应用已在不同的学术刊物里被广泛讨论[3-9]。
国际海事组织制定了FSA的研究准则[10]。截至目前，已经完成了一些安全评估研究，根据这些准则向海事组织报告，并根据这些意见作出决定[11,12]。该方法被描述为5个步骤：
0.准备步骤
1.危害鉴定
2.风险分析
3.确定风险控制方案
4.成本效益评估
5.决策建议
本文提出的研究对应于LNG船舶FSA风险分析第二步。
2.确定研究的范围
本文介绍了一种LNG船舶高层次的通用的风险分析，研究的范围是所有LNG远洋运输船舶。一个普通的LNG运输船假定代表各类LNG船。历史事故研究表明，液化天然气运输船的主要类型的风险水平是可比较的，所以这种假设似乎在细节上可达到一定的水平。在本研究中指出，薄膜式液货舱曾发生过舱壳泄漏，并且薄膜式液货舱也被认为是更容易受到动态负载和LNG货物的晃动的影响，但这样的情景风险影响与本研究调查的主要事故情景相比似乎较小。因此，具体船舶以及具体行业和港口环境的详细研究超出了确定的范围。
然而，一个特定的作为参考船舶将被使用。为了达到这个通用分析的目的，目前选择在纳凡蒂亚建造一艘138000立方米薄膜型LNG船舶。这个参考船舶的货运能力在LNG运输船的主要范围内，它的速度是这种类型船舶典型的速度。它有可换向、交叉复合蒸汽驱动、28000KWtimes;83RPM的主涡轮机和一个5片桨叶的定距型螺旋桨。参考船舶的主要参数在表1中给出。
仅将LNG链的船舶运输作为考虑，货源港口装载、实际航行以及在目的港口卸载货物等都没有考虑。有关天然气的勘探、生产、液化、储存和天然气再气化的风险也不是本文研究的范围。只考虑LNG船舶操作的一个阶段，此外与建造相关的风险、LNG船舶在码头的维修和船舶的报废是没有在考虑范围内。
表格1
参考船舶的主要特点
总长 284.40米
垂线间长 271.00
广度（成型） 42.50米
主甲板深度（成型） 25.40米
围堰甲板深度（成型） 32.20米
龙骨设计吃水（成型） 11.40米
结构吃水（成型） 12.30米
双层底深度 2.9米
双面宽 2.32米
总排量 98500吨
总货舱容量 138000立方米
总绝缘厚度 0.530米
设计吃水速度 19.50节a
额定配员 40人b
a在主推进机械的NCR（90％MCR的）。
b包括4苏伊士运河工人。
安全问题被视为超出范围。因为液化天然气的无毒性和非持久性，与液化天然气运输相关的环境风险认为很小，本研究不考虑。因此，本研究的重点是安全和人命风险。人们在岸上的第三方风险也排除在本研究外。有人认为，这样的风险更应该在关于特定LNG接收站或LNG行业的风险分析中调查，在海上安全方面这些问题与液化气站的选址比它与国际海事组织法规更具有相关性。因此，本研究只考虑LNG船员风险以及其他船舶上船员和乘客的风险。最后，本文考虑的重点是具有一定规模和高频率的事故，小规模的职业事故没有重视。
3.风险验收标准
为了评估按风险分析估计的风险，相应的风险验收标准应之前建立，并独立与实际的风险分析。在不同的安全原则中[13]，最低合理可行（ALARP）的原则将被采用，即风险验收标准应划分间三个层面的风险：难耐，ALARP和可以忽略不计。对于ALARP区域内的风险，考虑成本效益适用于风险缓解花费的资源量。国际海事组织FSA指南[10]认识到这是当前的最佳做法，虽然的ALARP原则的批评已经发生[14]。有关LNG运输船风险分析，对于个人风险和社会风险的风险验收标准以及对其他船上乘客可能受LNG事故影响。
3.1．个人风险验收标准
Skjong [15]等人提出对风险验收准则进行彻底审查。根据审查结果，表2中对于船员个人伤亡风险验收标准在目前的研究中被采纳。这相当一个接触船员经历的风险水平。第三方（包括其他船只的乘客）个人风险直观地假定可以忽略不计，所以只对液化天然气船员的标准认为是必要的。
表2
对于LNG船员个人风险验收标准
不能容忍的风险（每年） ﹥10-3
ALARP的风险（每年） 10-6-10-3
微不足道的风险（每年） ﹤10-6
3.2.Societal风险验收标准
挪威船员社会风险的验收标准是基于途径描述的方法来确定[16]。根据这种方法，验收标准与液化天然气运输的经济重要性相关联，对经济生产每单位平均病死率的校准有关。根据每日的价格的合理估计，液化天然气运输初期投资运营成本和资本成本的经济价值估计为160万美元每船每年。依据这些估计得到的风险验收准则在图3中示出。 应当注意的是，这些标准是比由挪威[16]提出的一般油轮的标准稍微严格。
这些社会风险验收标准可以假定也适合其他船上的船员，但对于其他船上的乘客更严格的标准可能是更适当的。因此，对于本研究的目的，用于有锚点的乘客的风险验收标准比用于船员的风险验收标准低一个数量级。
3.3.成本效益标准
在本文所提出的风险分析结果可发扬去支持成本效益新的评估以及现有的安全措施。如果发现的危险水平位于ALARP区域，那么可用的成本效益风险控制方案应该根据FSA的理念来实现。这里有性价比较高的各种措施，两个常配合使用的FSA研究是避免伤亡事故（GCAF）总成本和避免伤亡事故（NCAAF）的净成本。定义为（1）和（2），DC是成本，DR是减少风险和DB是实施该项措施所产生的经济利益，分别为：
GCAF=△C/△R (1)
NCAF=(△C-△B)/△R (2)
风险分析确定了最低风险水平，从而也限定降低风险的潜力。一个预防措施，例如调控选择，本文开发的风险模型可用于研究预期风险降低的效果。做进一步分析是为了估计预期成本以及执行该措施的产生的任何经济效益。按照国际海事组织现行做法和MSC的提案72/16 [10]，如果GCAFle;300万美元或者NCAFle;300万美元，风险控制措施一般会推荐实施（注意：根据定义，NCAFle;GCUF，所以如果GCUFle;300万美元，NCAAF将会永远是小于等于300万美元）。对于其估计成本效益接近300万美元风险控制方案，可能需要进一步推敲。
4.事故情景
4.1LNG船舶运营经验
自从1959年第一次LNG船舶运输LNG货物和1964年专门建造的第一艘LNG船舶从事商业贸易以来，液化天然气的海上运输也逐渐增多。从此，超过40年的液化天然气运输船的运作经验积累了下来。
一个液化天然气运输的历史文献调查揭示了液化天然气运输相关的182件事故信息，有无泄漏的液化天然气，包括6000 总吨以上的液化天然气运输船[17]。其中，24件发生在船舶定期服务之外（例如，在船厂建造或维修过程中或在海上被拖船拖带或者在海上试验），被认为是超出
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