海洋石油161外輸滾筒旋轉(zhuǎn)接頭軟連接裝置設(shè)計應(yīng)用

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(中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司，天津 300452)

軟管回收滾筒主要用于海洋石油FPSO及自升式采油平臺的外輸系統(tǒng)軟管收放。外輸滾筒轉(zhuǎn)接頭是連接外輸滾筒與平臺/船上原油輸送管線的連接裝置，目前與旋轉(zhuǎn)接頭相連接的外輸滾筒輸油管都為金屬硬管。由于旋轉(zhuǎn)接頭法蘭的對中精度、法蘭偏心、管道應(yīng)力及振動等會影響旋轉(zhuǎn)接頭正常使用，從而影響其使用壽命，需要對此處連接進(jìn)行優(yōu)化。

1 技術(shù)方案

該方案是對外輸滾筒旋轉(zhuǎn)接頭增加一套軟連接裝置，該裝置把常用的外輸滾筒與旋轉(zhuǎn)接頭之間的金屬硬管用橡膠接頭替代，并增加旋轉(zhuǎn)接頭撥桿裝置及旋轉(zhuǎn)接頭彈性支承。

旋轉(zhuǎn)接頭撥桿裝置包括相匹配的撥叉和撥桿，撥叉末端焊接于外輸滾筒的中心軸腹板，撥桿一端通過連接板固定在旋轉(zhuǎn)接頭上，撥桿另一端設(shè)置于所述撥叉前端的開口中。

旋轉(zhuǎn)接頭彈性支承裝置包括底部的支腿，支腿上面焊接有連接架，連接架上面連接有套筒，套筒內(nèi)底部設(shè)置有壓縮彈簧，壓縮彈簧上面安裝有伸縮軸，伸縮軸頂部橫向安裝有兩端通過螺母固定的支撐軸，支撐軸的中間安裝有深溝球軸承，深溝球軸承與所述旋轉(zhuǎn)接頭相接觸。

連接架包括分別設(shè)置有長孔的上連接板和下連接板，上連接板和下連接板通過安裝在所述長孔上的螺栓相互連接。

2 結(jié)構(gòu)分析

外輸滾筒旋轉(zhuǎn)接頭軟連接裝置見圖1。

圖1 外輸滾筒旋轉(zhuǎn)接頭軟連接裝置

橡膠接頭3代替原外輸滾筒上輸油硬管6的剛性彎管接頭與旋轉(zhuǎn)接頭2連接。橡膠接頭3優(yōu)選可曲撓橡膠接頭，產(chǎn)品按照國際GWB有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，主要性能耐壓高、彈性好、降噪聲、質(zhì)量輕、減振動、安裝方便、使用靈活、便于拆裝維修，同時具有耐酸、耐堿、耐油等特點(diǎn)，在使用過程中，耐天氣自然變化，可自動延伸。橡膠接頭3中間為橡膠軟管，兩端設(shè)置有法蘭接頭，一端法蘭連接于外輸滾筒的金屬硬管6，另一端法蘭連接于旋轉(zhuǎn)接頭2。

如圖2所示，旋轉(zhuǎn)接頭撥桿裝置4包括相互匹配的撥叉402和撥桿403，撥叉402的末端直接焊接于外輸滾筒的中心軸腹板5上。撥桿403的一端與撥桿連接板401焊接成型后，通過緊固螺栓安裝在橡膠接頭3與旋轉(zhuǎn)接頭2連接側(cè)的旋轉(zhuǎn)接頭2法蘭處。組裝后，撥桿403的另一端處于撥叉402前端的開口中。運(yùn)行時，外輸滾筒旋轉(zhuǎn)帶動撥叉402作用于1撥桿403，帶動旋轉(zhuǎn)接頭2轉(zhuǎn)動，從而避免橡膠接頭3受力過大。

圖2 旋轉(zhuǎn)接頭撥桿裝置

如圖3，彈性支承7設(shè)置在旋轉(zhuǎn)接頭2下方。彈性支承7下部設(shè)置有兩個支腿714，上部設(shè)置有套筒704，套筒704和支腿714之間通過可調(diào)節(jié)高度的連接架連接。連接架由上連接板713(見圖4)和下連接板708(見圖5)構(gòu)成，上連接板713和下連接板708的搭接處分別設(shè)置有長孔，并通過裝在長孔上的第二六角頭螺栓705、第一六角螺母706以及配套墊圈707相互連接，這樣可調(diào)整連接架的長度，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)彈性支承7高度的作用。

圖3 彈性支承主俯視圖

圖4 上連接板(713)

套筒704內(nèi)孔的底部設(shè)置有壓縮彈簧712，壓縮彈簧701上面安裝有伸縮軸701。伸縮軸701(見圖6)的底部設(shè)置有能夠套入壓縮彈簧712的凸起，伸縮軸701上部露出套筒704之外，伸縮軸701的的頂部橫向地設(shè)置有支承軸709，支承軸709的兩端通過第二六角螺母710固定在伸縮軸701上，支撐軸709的中間安裝有深溝球軸承711，深溝球軸承711與旋轉(zhuǎn)接頭2相接觸。伸縮軸701的側(cè)壁上設(shè)置限位槽，限位槽對應(yīng)的套筒704頂部設(shè)置有限位塊703，限位塊703通過第一六角頭螺栓702固定在套筒704上。因此，彈性支承7可以通過限位塊703在限位槽內(nèi)的行程，從而限制伸縮軸701的伸縮量。

圖5 下連接板(708)

圖6 伸縮軸(701)

安裝時，先將彈性支承7下部的支腿714用螺栓與基礎(chǔ)連接固定，調(diào)整高度使壓縮彈簧712壓入約5 mm左右，再將上連接板713和下連接板708兩部分用第二六角頭螺栓705連接在一起。旋轉(zhuǎn)外輸滾筒，觀察旋轉(zhuǎn)接頭2旋轉(zhuǎn)時，與彈性支承7的深溝球軸承711之間在整個圓周上沒有間隙即可，能夠減少旋轉(zhuǎn)接頭2旋轉(zhuǎn)部分重力的作用。

綜上所述，外輸滾筒的輸油硬管6與旋轉(zhuǎn)接頭2通過橡膠接頭3連接，可以吸收由不對中引起的傾向、軸向跳動，從而減少對旋轉(zhuǎn)接頭2的磨損。外輸滾筒旋轉(zhuǎn)時通過撥桿703帶動旋轉(zhuǎn)接頭2旋轉(zhuǎn)，避免橡膠接頭3受力過大。彈性支承7負(fù)責(zé)支承旋轉(zhuǎn)接頭2，并抵消旋轉(zhuǎn)接頭2的垂直方向跳動，本裝置適用于接頭與滾筒主軸非一體化的簡易外輸滾筒裝置，有效地解決了原系統(tǒng)存在的問題，保證了系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、連續(xù)的運(yùn)行。

3 結(jié)束語

通過對外輸滾筒旋轉(zhuǎn)接頭改造，增加軟連接裝置，可使外輸滾筒的輸油硬管通過橡膠接頭連接在旋轉(zhuǎn)接頭上，可有效補(bǔ)償外輸滾筒轉(zhuǎn)動時由于旋轉(zhuǎn)接頭與外輸滾筒法蘭不同心而產(chǎn)生的跳動，從而降低旋轉(zhuǎn)接頭的磨損。在外輸滾筒與旋轉(zhuǎn)接頭之間加裝旋轉(zhuǎn)接頭撥桿裝置，以便有效承擔(dān)橡膠接頭處的扭力，避免橡膠接頭損壞。在旋轉(zhuǎn)接頭底部增加可調(diào)節(jié)高度的彈性支承，以減少旋轉(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)部分的重力作用。整體裝置可有效補(bǔ)償外輸滾筒轉(zhuǎn)動時由于旋轉(zhuǎn)接頭與外輸滾筒法蘭不同心而產(chǎn)生的跳動，從而降低旋轉(zhuǎn)接頭的磨損，延長設(shè)備使用壽命。