淺析生產(chǎn)儲油平臺吊機功能擴展

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(中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司,天津 300457)

1 吊機功能擴展起因

海上平臺起重機(簡稱海洋吊機)是海上平臺關(guān)鍵特種設(shè)備之一，也是保證平臺正常生產(chǎn)生活的必須設(shè)備，一旦吊機出現(xiàn)故障而停機，給平臺造成的停產(chǎn)損失非常之大。自升式生產(chǎn)儲油平臺吊機在日常作業(yè)時需與拖輪船舶密切聯(lián)系和配合，因風(fēng)浪流變化對吊機產(chǎn)生的影響非常難于控制，吊機功能受到一定影響。

海洋吊機的三大基本功能系統(tǒng)為：起升系統(tǒng)、變幅系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)。其中兩個系統(tǒng)同時工作稱為“兩聯(lián)動”；三個系統(tǒng)同時工作稱為“三聯(lián)動”。聯(lián)動功能是吊機能否適應(yīng)海上惡劣工作環(huán)境的重要影響因素，對平臺的正常生產(chǎn)至關(guān)重要。

根據(jù)調(diào)研，自升式生產(chǎn)儲油平臺吊機的液壓系統(tǒng)不具備三聯(lián)動功能，或者三聯(lián)動功能互相受到影響；吊機液壓系統(tǒng)油缸或力矩限制器故障，導(dǎo)致吊機無法滿足生產(chǎn)實際的需要。

2 吊機功能前期調(diào)研及分析

2.1 調(diào)研情況

自升式生產(chǎn)儲油平臺10 t吊機型號為BCOC-10 t-18 m/3 t-26.5 m，投產(chǎn)使用于2009年。該設(shè)備是平臺生產(chǎn)、生活的重要特種設(shè)備，擔(dān)任著平臺所有生產(chǎn)和生活物資的上下運輸、平臺施工作業(yè)配合的重要任務(wù)[1-2]。

該吊機原設(shè)計中并不具備起升、變幅和回轉(zhuǎn)三聯(lián)動的功能，而在物資吊運過程中，尤其是在供給船舶上吊運貨物時，由于船舶一直處于動態(tài)，所以要求吊機也要具備非常靈活的“跟鉤”功能，這就需要吊機的三聯(lián)動功能才能完成。

通過現(xiàn)場調(diào)研，及吊機原液壓系統(tǒng)原理的分析，發(fā)現(xiàn)之所以不具備三聯(lián)動功能主要是因為吊機的變幅、起升系統(tǒng)共用了一套子系統(tǒng)，導(dǎo)致有聯(lián)動需求時，上述兩子系統(tǒng)互相干擾、影響，最終導(dǎo)致不能正常工作；同時由于主動力電機的功率比較小，無法滿足聯(lián)動需求的功率，這也是產(chǎn)生該問題的重要因素之一。

2.2 方案的可行性分析

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研的各個數(shù)據(jù)和參數(shù)，并查閱大量廠家資料，經(jīng)過技術(shù)評審，認(rèn)為該吊機可以從根本上解決“三聯(lián)動”的問題。本次功能擴展，從液壓原理設(shè)計入手，以增加回路系統(tǒng)、增大功率為切入點，對吊機的整個液壓系統(tǒng)進行了全面升級，從根本上解決三聯(lián)動的難題。

海洋吊機液壓系統(tǒng)中一般均采用雙聯(lián)液壓泵，并同時使用分動箱進行動力分配，占用空間比較大。在本次升級改造中，可以應(yīng)用“通軸傳動”的設(shè)計：即以四聯(lián)液壓泵為通軸傳動，省去了分動箱，減小了功率損失。

由于通軸驅(qū)動的懸臂距離較大，導(dǎo)致連接螺栓和傳動軸所承受的附加彎矩比較大。經(jīng)過分析，可以研制一種專用支架，對該受力進行平衡，基本可以實現(xiàn)理想的效果[3-4]。

3 吊機功能擴展實施方案

3.1 增加液壓子系統(tǒng)

從原液壓系統(tǒng)原理上可以看出，吊機的主副起升、變幅系統(tǒng)是共用的一臺液壓主泵，采用了三片式多路換向閥，導(dǎo)致了該三片多路閥所控制的動作功能無法同時進行工作，也就直接導(dǎo)致了該吊機不具備“三聯(lián)動”功能。

從根本原因出發(fā)，考慮到三聯(lián)動時各動作不會受到影響，則增加了一套液壓子系統(tǒng)，即一套液壓泵、控制閥，專門供給變幅系統(tǒng)的功能需求，這樣就實現(xiàn)了三聯(lián)動的功能，并且互相不會受到任何干擾。

依據(jù)上述的主要改造思路繪制液壓原理圖，并送CCS審核批準(zhǔn)，根據(jù)審批結(jié)果確定升級改造時所使用的元件型號。

3.2 動力電機增大功率

由于原動力電機的總功率比較小，在實現(xiàn)三聯(lián)動功能的同時，吊機的最大功率應(yīng)有所增加，因此將動力電機進行了換型。在增加功率的同時，安裝尺寸不變，這樣就滿足了功率的需求，同時也沒有增加安裝所需空間，合理增大功率。

3.3 通軸驅(qū)動應(yīng)用

在升級改造過程中，考慮到海洋吊機液壓系統(tǒng)中一般均采用雙聯(lián)液壓泵，并同時使用分動箱進行動力分配，占用空間比較大。在本次升級改造中，成功應(yīng)用了“通軸傳動”的設(shè)計：即四聯(lián)液壓泵為通軸傳動，省去了分動箱，占用空間小，減小了功率損失[5]。

3.4 萬向可調(diào)減振支架

由于通軸驅(qū)動的懸臂距離較大，導(dǎo)致連接螺栓和傳動軸所承受的附加彎矩也比較大。萬向可調(diào)減振支架的設(shè)計開發(fā)與應(yīng)用，可以合理地解決通軸驅(qū)動的最大難題：懸臂受力。經(jīng)過仔細推敲和反復(fù)試驗，研制出一種萬向的可調(diào)節(jié)支架，其同時具備減震和支承的功能，大大增強了液壓泵的穩(wěn)定性，使得懸臂受力問題迎刃而解。如圖1、2。

圖1 有害彎矩作用示意

圖2 支架設(shè)計

3.5 優(yōu)化的接頭密封形式

采用74°擴口式直通管接頭代替原來24°錐帶O形圈密封接頭，可以省去O形密封圈，由于一臺吊機有200多個接頭省去了O形密封圈，所以降低了裝配難度，提升了裝配質(zhì)量，降低了吊機的漏油故障率，見圖3。

圖3 接頭密封形式

4 吊機功能擴展成果應(yīng)用

經(jīng)過前期設(shè)計、準(zhǔn)備及后期的施工作業(yè)，自升式生產(chǎn)儲油平臺10 t吊機的液壓系統(tǒng)得到了全面升級。隨后進行了吊機的驗收試驗，主要的“三聯(lián)動”問題得到徹底解決，同時在操作性能、安全性能、節(jié)約能源等方面均得到了提升。

吊機試驗時，CCS驗船師現(xiàn)場見證了試驗，并且業(yè)主也一同參加驗收。經(jīng)過空載試驗、負載試驗，詳細記錄測量數(shù)據(jù)，最終得到了客戶對升級改造成果的優(yōu)秀評價，確定此項目取得了良好效果。

[1] 中國船級社.船舶與海上設(shè)施起重設(shè)備規(guī)范[S].北京:人民交通出版社，2007.

[2] 中國船級社.海上固定平臺入級與建造規(guī)范[S].北京:人民交通出版社，1992.

[3] 時均蓮，曲 飛，趙 麗.海上平臺起重機典型液壓系統(tǒng)功能原理及故障分析[J].起重運輸機械，2012，(8)：97-99.

[4] 劉 忠，楊國平.工程機械液壓傳動原理、故障診斷與排除[M].北京:機械工業(yè)出版社，2005.

[5] 王守成，段俊勇.液壓元件與選用[M].北京:高等教育出版社，2007.