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第7 期 一 3 3一 海洋石, 2 O l 船4 0 0 0 T 机拖拉绞车负载试验研究 李 明涛 ，张振鹏 ，罗彭 ，张龙 ，孟宪武 ，张晓敏 海洋石油工程股份有限公司，天津 3 0 0 4 5 1 [ 摘要]本文针对深水铺管船拖拉绞车的特点，在试验方案设计中首次借助码头履带吊等资源完成了4 台4 0 T g 拉绞车的负 载试验，探索出了适用于该项 目并能推广应用的新方法，可为后续类似试验项目提供借鉴。 [ 关键词]海洋石； 2 0 1 船；4 0 T 拖拉绞车；码头履带吊；负载试验；方案研究 “ 海洋 石油2 0 1 ”是 世界上第 一艘 同时具备 3 0 0 0 m级深水铺管能力、4 0 0 0 T 级重型起重能力和 DP ． 3 级动力定位能力船型 的深水铺管起 重船 ，集 成 了多项世 界顶 级装备技术 。该项 目的调试工作 具有大 型试验 多、试验工作量大 、试验实施难度 大和试验风险高等特点。其中4 0 T 拖拉绞车 吊重试 验 是深水起 重铺 管船 吊机调试工作 的开局之作 ， 也是整个 吊机试验 中实施难度最大 的；该试验能 否顺利 实施 直接 关系 到吊机软件管理系统 能否正 常工作 ，是后续恒 张力试验 、吊机主钩及副钩负 载试 验成功 的前提 该 吊重试 验主要验证4 0 T 绞 车启停 、负载能力、刹车性 能、软件管理及连锁 功能及 附属 结构强度等相 关系统 的整体功 能和性 能。 4 0 T拖拉绞 车主要用 于稳 定大型 结构物及货 物 ，位于4 0 0 0 T吊机的旋转平 台绞车房两侧 ，左右 各两 台，绞车钢丝绳引绳至4 0 0 0 T吊机A字架两侧 的横 向结构定滑轮处，负载试验要求绞车滚筒钢 丝绳必须至少释放 出一半存绳量 ，但本项 目4 0 T 拖 拉绞车悬挂定滑轮 点结构较短 ，拖拉绞车钢丝绳 与现有 吊机结构及电缆及托架相碰 ，导致4 0 T 拖拉 绞车 负载试验 既不 能在船上实施负载测试 出绳 量达不到技术规格书要求，又不能将4 0 T 拖拉绞 车钢丝绳引至4 0 0 0 T吊机钩头处作为悬挂点实施负 载测试 与现有 结构及 电缆托架相碰 ，因存在 以上难度 ，试验 时只 能考虑外部资源支持 ，借助 码头履带 吊悬挂点作 为4 0 T 拖拉绞车负载试验的挂 点。 1 试验方案主要技术创新点 根据项 目特 点，对4 0 T拖拉绞车 负载试验首 次提 出并成功应用4 0 0 T 履带 吊钩头作为悬挂支撑 点、滑道块稳定4 0 0 T履带 吊钩头试验方案 ，其特 点为 1 充分考虑潮位对海洋石油2 0 1 船及负载测试 位置变化 的影响； 2 lJ 用 了4 0 0 T 履带 吊刹车松开、转台 自由旋 转 的特点； 3 合理安排 大吨位配重块悬挂及锁 具，避免 因4 0 T 拖拉绞车钢丝绳旋转导致锁具损坏 ； 4 对 比不同的悬挂方式，负载计算分析 ，从 中选择最优方案； 2方案实施步骤 2 ． 1吊重要求及设施准备 1 4 0 T 拖拉 绞车试验技 术规格 见表 1 ，其 中 动态负载试验 要求滚筒 出绳量达到一半、吨位为 4 0 T，并在最大速度 时测试刹车性能 ，动载荷较 大。 2 为验证4 0 T 拖 拉绞车负载性能及 刹车性能 并满足技术要求 ，试验 中采用大量设备设施做支 持 ，所有 的辅助设备设施需 具备标定合格条件 ， 确保满足C C S 及A BS 规范要求 。吊重试验设备设施 需求见表2 。 2 ． 2 方案设计 1 方案布置分析 用4 0 0 T 履带 吊进行 吊重试验 ，合理计算履带 吊的位置 ，确定拖拉绞车的出绳量。海洋石油2 0 1 船停泊位置处于Go r g o n 项 目管廊与丽水项 目导管 架之间，码头场地横向约6 0 m，纵 向约1 5 0 m，履 带吊位置布置图如图1 、图2 、图3 所示，4 0 0 T 履带 作者简介李明涛 1 9 8 1 一，男，山东青岛人，研究生学历， 工程师。在海洋石油工程股份有限公司主要从事海洋工程施工管 理工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 一 3 4 一 ■ 技术交流 石 油 和 化 工 设 备 2 0 1 3 年 第 1 6 卷 表i 4 0 T 拖拉绞车负载试验要求 峭 错 互 尘 ， ， ￡ C 舌 至 一 一 ． ＆ 0 C 毒 0 0 “ 番 0 ∞ ∞ Co mmefl t s 兰 差 “ 蓦 巴 趸 C 墓 0 啪 t一 0 啦 出 ‰ 嚣 ， 0 0 由 善 嚣 萋 ∞ 暴 ￡ 要 兽 档 挈 卜 U 廖 一 O iS t S W L D e s c p tio n 嚣 篙 重 露 ∞ 望 卿 懵 善 一 协 0 Ft l n c t ion 8 j L oa d e d 2 0 X L o ad T es t X X 4 0 O 一 3 0 A{ Mi d d l e L a v er 4 0 T TU O g e 『 4 0 T 0 v e f loa d Te 袋 45 Gol s t a nl T o r q u e T e髓8 0％ X 表2 吊重试验设备设施需求 序号 类别 规格 数量 描述 备注 1 1 O T 4 利勃海尔 标定证书 2 6 5 T 3 滑道块 标定证书 3 配重块 5 T 1 标准 重块 标定证书 4 1 T 2 标准 重块 标定证书 5 1 2 ． 5 T 若干 利勃海 尔 6 吊带 2 O T x 6 m 6 环形、带形 标定证书 7 钢丝绳 6 5 x 2 4 m 2 压制接头 标定证书 8 5 6 x 8 m 2 压制接头 标定证书 9 插杠 4 设计证 明 1 0 3 5 T l 2 美标 弓形 标 定证 书 1 1 卸扣 5 5 T 4 美标 弓形 标 定证 书 l 2 8 5 T 2 美标 弓形 标 定证 书 l 3 滑轮 8 0 T l S W L 8 0 标 定证 书 1 4 吊机 l 4 0 0 T 吊钩头 悬挂 定滑 轮作 为悬 挂 点 ，三块6 5 T 滑道 块合力稳定 4 0 0 T 履 带 吊钩 头 ，用 于克服 钢丝绳4 0 T 横 向力，受力模型 如 图4 、图5 、图6 所示 ，4 0 0 T 履带 吊转 向刹车松开，使其处 于 自由状态，随着负载变换动 态微调，避免动态试验过程中 负载变化损坏转盘齿轮 ，现场 试验过程 中钩头始终处于垂直 状态 ，未出现斜拉、斜拽的情 形 。 2 配重方法设计 钢 丝 绳 已安装 至 绞 车滚 筒上，新钢丝绳首次进行负载 试验 ，因绞车钢丝绳索节无旋 图l 左舷4 0 T 拖拉绞车负载试验俯视图 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第7 期 李明涛等海洋石油2 0 1 船4 0 0 0 T 吊机拖拉绞车负载试验研究 一 3 5． ， ， 图2 右舷拖拉绞车负载试验俯视图 图3 4 0 T 拖拉绞车负载试验主视图 转机 构，钢丝绳 为非防转钢丝绳 ，故进行 吊重试 验时 ，要充分考虑重物旋转带来的影响。4 0 T 负载 试验满载配重不能简单采用4 块 1 0 T 配重块 叠放 、 吊带 兜底方 式进行悬挂 ；为克服钢丝绳 因 自身应 力 引起重物旋转 ，配重块落地时索具与地面摩擦 损坏 吊索具 ，必须采用索具悬挂配重块 吊点的方 式 。但配重块技术规格书 中说 明，配重块 吊点仅 能承受单次起 吊两块配重块 的重量 ，为此将4 块配 重块两两叠放 ，中间放置枕木用于隔断配重块 ， 防止配重块之间撞击及便于摘挂索具。 2 ． 3 滑道块及绞车钢丝绳受力计算 2 ． 3 ． 1 试验高度分析 旋转平台顶面到A甲板高度为8 ． 9 5 m， A甲板到船底为2 0 ． 3 m，考虑潮位地面大致 与船体高度 1 3 m相平 ，故从地面到旋 转平 台顶面距离地面为1 6 ． 2 5 m，旋转平台 顶面到A字架滑轮处1 4 ． 9 m，此时的滑轮距 地面约为3 0 m，此时潮位为低潮位 ，高潮 时对 吊机绞车钢丝绳引起 的拉力对地面 吊 机 的影响较低 ，且绞车引出的钢丝绳与地 面夹角较小，因此计算过程中由绞车引 出 的钢丝绳与地面夹角取为0 。。 本试验为4 0 吨绞车 吊重4 5 吨重物进行 上 、下升降运动 ，由绞车引出的钢丝绳拉 力为4 5 吨力 计算中以吨力为单位 ，简 化 后的受力模型如 图4 、图5 、图6 所示 。 其 中P 为绞车牵 引重物产生 的拉力 ；T1 为 吊机所受拉力 ；T 2 为两地锚处钢丝绳 的合 力 。假设它们在 同一平面 内，重物起升时 钩头高度为2 4 ． 2 3 m， 0 1 为钢丝绳合力与 地面夹角， 0 1 3 1 ． 8 。。 2 ． 3 ． 2计算过程 2 _ 3 ． 2 ． 1 重物匀速直线运动或静止状态 PT2 C O S 0 1 TI T2 s i n 0 I P T 2 4 5 ／ c o s 3 1 ． 8。 5 2 ． 9吨 力 ；T1 5 2 ． 9 s i n 3 1 ． 8 。 4 5 7 2 ． 9吨 力 图4 俯视图力学模型 图5 主视图力学模型一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 一 3 6 一 ■ 技术交流 石 油 和 化 工 设 备 2 0 1 3 年 第 1 6 卷 G 图6 主视图力学模型二 T 2 2T3 X C O S 1 9 ． 6 。；T 3 2 7 ． 6吨力 ； T3 与 地 面夹 角为3 0 。 3。；T3s i n 3 0 ． 3。 3 0 3 ． 8 吨力， 经计算选取青 岛场地4 0 0吨履带 吊机；吊机当前工 况为6 0 m扒杆，当旋转半径为1 2 m时，吊机额定 荷载为 1 8 1 ． 9 吨，满足试验要求。 若 采 用 另一方 案 ，将钢 丝绳 引 出先经 过地 锚 ，再引至4 0 0 T 履带 吊钩头对进行试验 ，即在绞 车与 吊机钩头间加一个导 向滑轮 ，将绞车传 来的 力 由横 向改变为斜 向，然后传到钩头处。 计 算 过 程 如 下 T 2 C O S 3 1． 8。 Pc o s 4 9 ． 2 。；当P 9 0 吨力时T 2 9 0 c o s 4 9 ． 2 。／ c o s 3 1 ． 8 。 6 9 ． 2 吨力；T I P s i n 4 9 ． 2 。 T 2 s i n 3 1 ． 8 。 P 1 9 4 ． 6 吨 力 l I ／ ． 珊 戆 ＼／／ 处 ／ ／ ／／ ／ 图7 改进试验方案的计算 可 以判 断 ，该方 法对 履 带 吊机 的起 重 能力 要 求过高 ，因此采用第一种方法较安全 ，在现场 试 验过程 中，进 行4 0 T 负载试验时 ，T1 理论值 为 7 2 ． 9 T，现场履带吊机力矩显示为7 7 T，动态载荷 最大显示为9 1 T，低于4 0 0 T 履带 吊负载吨位，满足 试 验要求 ，整个试验过程进 展顺利 ，取得 良好效 果 。 “ 海洋石油2 0 1 ”船4 0 0 0 T吊机项 目的大型试 验较 多且风险很大 ，尤其是4 0 T拖拉绞车 的吊重 绞车端 试验难度最大，试验方案经过多次优化 ，限于船 体条件及风险评估 ，最终采用履带 吊辅助实施该 项试验 。本次试验方案 的设计及最终获得顺利 实 施 ，极大地提高了我公司技术人员 的创新能力及 大型试验组织实施能力 ，为今后开展类似试验积 累了经验，提供了可行的方法 。 ◆参考文献 [ 1 】 王洪涛． 大型履带起重机吊臂动载荷的实验分析[ J 】 ． 建筑机 械，1 9 8 9 ， 1 2 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
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