液化天然氣（LNG）以其安全、清潔、高效、儲存效率高等優(yōu)點，受到大家的關(guān)注。國內(nèi)天然氣供應(yīng)不足，需要從國外進(jìn)口。進(jìn)口LNG由運輸船運輸至沿海碼頭，通過將碼頭LNG卸船臂與運輸船歧管連接，將LNG運輸至碼頭大型儲罐。

在LNG裝卸過程中，當(dāng)臺風(fēng)、海浪等緊急情況會導(dǎo)致運輸船漂離作業(yè)區(qū)時，必須緊急斷開卸船臂與運輸船的連接，否則運輸船會拉動卸船臂，導(dǎo)致LNG泄漏，甚至引發(fā)爆炸等嚴(yán)重事故。因此，有必要在卸載臂上安裝一個緊急脫離裝置，以快速將卸載臂從運輸船上脫離。我國沒有相應(yīng)的理論設(shè)計依據(jù)，大直徑超低溫緊急脫離裝置也沒有研究設(shè)計，設(shè)備長期進(jìn)口。國外產(chǎn)品存在保壓時間縮短、液壓油泵頻繁啟動、相關(guān)液壓元件動作頻繁等問題，導(dǎo)致緊急泄放裝置無法正常開啟。

隨著我國LNG接收站的建設(shè)，研究LNG卸船臂緊急脫離裝置迫在眉睫。對16英寸LNG卸船臂的緊急脫離裝置進(jìn)行了研究。主要設(shè)計結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)。通過有限元分析，對結(jié)構(gòu)的溫度場和應(yīng)力場進(jìn)行了分析，驗證了結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。研究成果解決了長期依賴進(jìn)口和產(chǎn)品國產(chǎn)化的問題，為其設(shè)計和理論研究提供了參考。根據(jù)緊急脫離裝置的功能要求，確定該裝置的總體方案為雙球閥和緊急脫離接頭形式，驅(qū)動方式為液壓驅(qū)動方式。根據(jù)緊急脫離裝置的方案設(shè)計，制定設(shè)計要求，為結(jié)構(gòu)和水力設(shè)計提供依據(jù)。根據(jù)功能特點，將緊急脫離裝置分為雙球閥部分、傳動部分和緊急脫離接頭部分。

通過對各部件的詳細(xì)分析，設(shè)計了裝置結(jié)構(gòu)，并繪制了各部件的三維模型，完成了緊急脫離裝置的整體建模。雙球閥設(shè)計屬于非標(biāo)設(shè)計，球閥閥體采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計，閥座和閥芯采用新的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使結(jié)構(gòu)更加緊湊。傳動機(jī)構(gòu)采用四桿結(jié)構(gòu)，保證兩個球閥的啟閉同步。緊急釋放接頭設(shè)計為四夾板結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)從運輸船上安全可靠地釋放卸載臂?？紤]介質(zhì)壓力和溫度載荷對緊急泄放裝置球閥結(jié)構(gòu)的影響，利用有限元分析軟件。

對球閥在超低溫條件下的溫度場和應(yīng)力耦合進(jìn)行分析，判斷材料的小應(yīng)力與許用應(yīng)力的關(guān)系，并驗證了球閥設(shè)計強度的可靠性。根據(jù)液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求，設(shè)計了液壓系統(tǒng)的原理圖，分析了各單元回路的原理。針對現(xiàn)有卸荷臂和緊急脫離裝置液壓系統(tǒng)的內(nèi)部泄漏問題，設(shè)計了新型無泄漏換向閥組。初步試驗驗證了該閥組密封良好，并將其應(yīng)用于廣大客戶LNG接收站卸料臂液壓系統(tǒng)中，驗證了設(shè)計的正確性。本文的研究為LNG卸船臂緊急脫離裝置的研發(fā)提供了一定的參考。