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

在LNG裝卸過(guò)程中，當(dāng)臺(tái)風(fēng)、海浪等緊急情況會(huì)導(dǎo)致運(yùn)輸船漂離作業(yè)區(qū)時(shí)，必須緊急斷開(kāi)卸船臂與運(yùn)輸船的連接，否則運(yùn)輸船會(huì)拉動(dòng)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(gè)緊急脫離裝置，以快速將卸載臂從運(yùn)輸船上脫離。我國(guó)沒(méi)有相應(yīng)的理論設(shè)計(jì)依據(jù)，大直徑超低溫緊急脫離裝置也沒(méi)有研究設(shè)計(jì)，設(shè)備長(zhǎng)期進(jìn)口。國(guó)外產(chǎn)品存在保壓時(shí)間縮短、液壓油泵頻繁啟動(dòng)、相關(guān)液壓元件動(dòng)作頻繁等問(wèn)題，導(dǎo)致緊急泄放裝置無(wú)法正常開(kāi)啟。

隨著我國(guó)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(duì)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(jì)結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)。通過(guò)有限元分析，對(duì)結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。研究成果解決了長(zhǎng)期依賴進(jìn)口和產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化的問(wèn)題，為其設(shè)計(jì)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(dòng)方式為液壓驅(qū)動(dòng)方式。根據(jù)緊急脫離裝置的方案設(shè)計(jì)，制定設(shè)計(jì)要求，為結(jié)構(gòu)和水力設(shè)計(jì)提供依據(jù)。根據(jù)功能特點(diǎn)，將緊急脫離裝置分為雙球閥部分、傳動(dòng)部分和緊急脫離接頭部分。

通過(guò)對(duì)各部件的詳細(xì)分析，設(shè)計(jì)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(jì)屬于非標(biāo)設(shè)計(jì)，球閥閥體采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，閥座和閥芯采用新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)更加緊湊。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用四桿結(jié)構(gòu)，保證兩個(gè)球閥的啟閉同步。緊急釋放接頭設(shè)計(jì)為四夾板結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)從運(yùn)輸船上安全可靠地釋放卸載臂。考慮介質(zhì)壓力和溫度載荷對(duì)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(duì)球閥在超低溫條件下的溫度場(chǎng)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(yàn)證了球閥設(shè)計(jì)強(qiáng)度的可靠性。根據(jù)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)了液壓系統(tǒng)的原理圖，分析了各單元回路的原理。針對(duì)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(wèn)題，設(shè)計(jì)了新型無(wú)泄漏換向閥組。初步試驗(yàn)驗(yàn)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(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。本文的研究為L(zhǎng)NG卸船臂緊急脫離裝置的研發(fā)提供了一定的參考。