海上原油生产平台吊机液压卷扬机的维修与测试.pdf

2 0 1 0年 l 2月 第3 5卷 第 t 2期 润滑与密封 L UBRI CATI ON ENGI NEERI NG De c ． 2 01 0 Vo 1 ． 3 5 No ．1 2 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 0 2 5 4 0 1 5 0 ． 2 0 1 0 ． 1 2 ． 0 3 0 海上原油生产平 台吊机液压卷扬机的维修与测试 曾铁成 中海油深圳分公 司西江油 田广东深圳 5 1 8 0 6 7 摘要 平 台吊机是海上原油生产平台的核心设备 ，液压卷扬机 是平 台吊机的主要执行部件。因为 吊机使用繁忙 ， 以及海上 吊装作业环境恶劣 ，液压卷扬机会 出现辅钩溜钩的现象。针对液压卷扬机的溜钩问题 ，制定了液压卷扬机维修 测试方案 ，建造了测试台架 ，成功进行 了液压卷扬机的维修和测试。该液压卷扬机维修测试方案的建立 ，摆脱对国外厂 家的依赖 ，降低 了维修费用 ，缩短 了维修周转时间。 关键词 吊机 ；液压卷扬机；动态刹车；静态刹车 ；载荷试验 中图分类号 T P 3 0 6 ． 2 文献标识码 B 文章编号 0 2 5 4 0 1 5 0 2 0 1 0 l 2 1 3 0 3 Re p a i r a n d Te s t o f Offs ho r e Pl a t f o r m Cr a n e Hy d r a u l i c Ho i s t Z e n g Ti e c h e n g Xi j i a n g O p e r a t i o n s ， C NO O C S h e n z h e n ， S h e n z h e n G u a n g d o n g 5 1 8 0 6 7， C h i n a Ab s t r a c t Of f s h o r e p l a t f o r m c r a n e i s t h e k e y e q u i p me n t f o r o p e r a t i o n o f o f f s h o r e p e t r o l e u m p l a t f o r m， h y d r a u l i c h o i s t i s t h e k e y a c t u a t i n g a s s e mb l y for c r a n e ． Du e t o h e a v y d u t y o f t h e c r a n e s a n d b a d o f f s h o r e wo r k i n g c o n d i t i o n， s l i p h o o k h a p p e n e d o n t h e h o i s t s ． Ai me d a t t h e s l i p h o o k p r o b l e m， t h e p r o j e c t for h y d r a u l i c h o i s t r e p a i r a n d t e s t w a s e s t a b l i s h e d， l o a d t e s t s k i d wa s d e v e l o p e d， a n d t h e h y d r a u l i c h o i s t s we r e r e p a i r e d a n d t e s t e d s u c c e s s f u l l y ． W i t h t h e i mp l e me n t o f t h e r e p a i r a n d t e s t p r o j e c t a n d t h e d e v e l o p m e n t o f l o a d t e s t s k i d， t h e r e p a i r c o s t a n d t u r n o v e r t i m e w e r e r e d u c e d ． Ke y wo r d s c r a n e； h y d r a u l i c h o i s t ； h y d r a u l i c b r a k e； s t a t i c b r a k e； l o a d t e s t 平台吊机是海上原油生产平 台的核心设备 ，是海 上平台各层 甲板之 间物流和平 台与外 界物流 的枢纽 。 各类生产作业物资、生活物资以及部分人员上下平台 都必须通过 平 台吊机 和供应 船进 行 吊装 作业 才能 完 成。为了保证原油产量，平台需要吊装大量钻井和修 井的物料 ，每年作业 时间超过 2 0 0天 ，实际使用 时间 超过 2 5 0 0 h ，每 月使用时间超过 2 0 0 h 。按 照 A P I 关 于海上 吊机使用等级分类标准⋯ ，该吊机使用时间大 大超过每月 5 0 h的繁忙使 用等级 标准。此外 装卸船 时还受海浪的冲击载荷的影响，使该平台吊机工作状 况恶劣 。 某生产平 台使 用 的是 2台 O i l s t a t e s 公 司生产 的 3 0 4 L 一 1 2 0型吊机，该型吊机是按照 A P I S P E C 2 C规范 生产的 c型转盘桁架式吊机 。由于吊机频繁的使 用，以及海上吊装作业环境恶劣，会出现辅钩溜钩现 象，给吊装作业带来极大的安全隐患。溜钩现象通常 是因为液压卷扬机的刹车系统出了问题，因此吊机生 产厂家要求每年定期将液压卷扬机送回厂家进行检 收稿 日期2 0 1 0 0 6 0 t 作者简介曾铁成 1 9 6 9 一 ，男，工程师 ，长期从事海上石油 机械设备的维修和管理工作．E m a i l w i l l i a m z e n g t c 1 6 3 ． c o rn ． 查 、维修 和测试 。将 液压卷扬机送到 国外 原生产厂家 维修非常费事。一次维修最少要花6个月时间，周转 时间长。同时 ，维修 时无法到现场监督 ，维修质量难 以保证。出现维修质量问题时 ，国外厂家常将责任推 到运输代理在装卸过程 中的不 当操作 ，最后很难弄清 楚责任方。因此，在国内维修厂进行液压卷扬机的维 修 和测试 ，这不但可 以大大缩短维修周转 时间，而且 维修费用也低得多。但 是 国内尚无相关 的测试 规范 ， 维修厂也没有测试液压卷扬机的液压站 ，同时缺乏相 应 的试验 台架。对此我们进行 了反 复试验 ，摸索出一 套液压卷扬机测试程序 。 1 吊机工作原理及主要部件 3 0 4 L 一 1 2 0型吊机结构如图 1 所示。 液压卷扬机是 吊机的主要执行部件 。卷扬机用来 卷绕钢丝绳 ，并把原动机的驱动力传递给丝绳 ，同时 又将原动机的旋转运动变为直线运动 。该吊机由柴 油机带动齿轮油泵，给液压油加压，然后液压马达将 油液的压力能转换成机械能，使液压卷扬机做功。一 台 B r a d e n的 C H 2 3 0型液压卷 扬机执行 臂架 的幅度调 节 ，一 台 B r a d e n的 C H 1 5 0液 压卷扬 机执行辅 钩 的升 降，还有一台 B r a d e n的 C H 3 3 0液压卷扬机执行主钩 2 0 1 0年第 1 2期 曾铁成海上原油生产平台吊机液压卷扬机的维修与测试 1 3 1 升降。该系列液压卷扬机由液压马达及液压刹车阀、 结构支撑机构、钢丝绳固定机构、单向棘轮机构、刹 车油缸及碟式刹车机构和齿轮传动机构组成。 1 ． 基座2 ． 回转 机 构 3 ． 主钩 卷扬 机4 ． 辅钩 卷扬 机5 ． 吊臂卷扬 机 6 ． 柴油机 7 ． A型架 8 ． 吊臂 防翻 机构 9 ． 吊臂 钢丝 绳 1 0 ． 铺钩 钢 丝绳 1 1 ． 辅钩l 2 ． 主 钩钢 丝绳I 3 ． 主钩I 4 ． 吊臂I 5 ． 驾驶 室 图 1 吊机结构简图 F i g 1 Cr a n e s t r u c t u re 刹车系统是该系列液压卷扬机的核心部分，配备 了双重刹车系统 ，即动态刹车 系统和静 态刹车 系统。 动态刹车系统由液压刹车 阀和液压马达组成 。液压刹 车阀是反平衡阀。在绕绳时，通过调节方向控制阀的 阀芯开度，控制高压油通过液压刹车阀内部的单向 阀，驱动液压 马达 。当方 向控制 阀 的阀芯 处 于 中位 时，液压刹车阀的阀芯在弹簧力的作用下处于关闭位 置 ，封闭液压 马达 的 回油油 路 ，液压马 达不能转 动。 当放绳时 ，调节方 向控制阀的阀芯位置 ，液压刹车阀 的阀芯在控制压力油的推动下 ，克服 弹簧力 ，打开封 闭液压马达的回油油路 ，液压马达可以转动 。调节方 向控制阀的阀芯开度 ，控制放绳速度 。 静态刹车 系统包括液压刹车油缸 、弹簧预紧静态 摩擦多碟片刹车和单向棘轮。静态刹车由控制压力油 释放，释放的油压低于打开液压刹车阀所需的压力， 保证动态刹车在静态刹车稍后释放。如果相反，刹车 碟片将过热损坏。静态刹车系统的作用是保证吊重不 下滑，不影响动态刹车系统的工作和放绳速度。 碟片刹车和单向棘轮是静态刹车系统的核心。单 向棘轮的外圈与静态碟 片刹车花键啮合 ，内圈一端与 液压马达输出轴花键啮合，另一端与齿轮传动机构的 输入轴花键啮合。当绕绳时，静态刹车此时未释放， 单 向棘轮的外圈锁死 ，8 字 型凸轮使 内圈可 以相对外 圈自由逆时针旋转 ，液压马达输出轴与棘轮内圈和齿 轮传动机构的输入轴一起转动，驱动滚筒绕绳。当停 止绕绳时，吊重的下降趋势使内圈欲顺时针旋转，带 动 8 字型凸轮转动，立刻将内圈与外圈卡死 ，外圈此 时还处于锁死状态，吊重不能下降。当放绳时，控制 压力油将静态刹车释放 ，液压马达和单 向棘轮一起转 动 ，驱动滚筒放绳 。如图 2所示 。 绕绳 过程 放 绳过程 1 ． 刹 车碟 片 2 ． 输 出轴 3 ． 单 向棘 轮 4 ． 8字型 凸轮 图 2 卷扬机的刹车系统 Fi g 2 Ho i s t b r a k e s y e m 2 液压卷扬机 的维修方案 针对液压卷扬机使用和维修中的问题，作者建立 了维修和测试系统和设备，制定了测试规范。 2 ． 1 液压卷扬机的维修检 查 为保证液压卷扬机的安全工作，必须将所有零部 件拆 卸下来进行清洗 。清洗完毕 以后委托有资质的无 损探伤机构进行探伤，防止使用有裂纹缺陷的零部 件。然后检查测量各种运动零部件，确保尺寸不超 差，保证配合精度，最后再重新进行安装。 刹车机构是维修检查的关键点。除了清洗、探 伤、测量尺寸、保证配合精度以外，刹车液压油缸组 装以后 要 进行 试漏 试验 加 压 7 MP a ，保压 5 m i n ， 不能有压力下降 。刹车碟片回装以后 ，要测量总厚 度，增减碟片以保证碟片离端面距离在4 ． 8 ～ 6 ． 4 m I n 之间。 2 ． 2液压卷扬机检修后 的测试 液压卷扬机检修后，如何评价检修质量 ，国内尚 无相关的测试规范。对此作者进行了反复试验 ，组装 了液压站和试验 台架 ，制定 出一套液压卷扬机测试程 序。 2 ． 2 ． 1 测试试验 台的建立 作者通过修复吊机报废的液压零部件，组装了简 1 3 2 润滑与密封 第 3 5卷 单的液压站 ，如 图 3 所示 ，该液压站能够驱动液压卷 扬机完成绕绳与放绳。同时，参照 G B ／ T 1 9 5 5 2 0 0 8 建筑卷扬机 中有关卷扬机载荷试验 的图例和规 范 ，建造 了载荷测 试 台架 见 图 4 ，其 中试重块 由认证机构校验发证 。 图3 卷扬机试验台液压原理图 F i g 3 Hy d r a u l i c s c h e ma t i c d i a g r a m o f h o i s t t e s t be d 图 4 载荷测试台架 F i g 4 L o a d t e s t s k i d 2 ． 2 ． 2测试规 范的建立 由于国家标准中尚无海上 吊机的相关规范 ，国外 厂家也不愿提供相关资料，作者通过分析吊机年检报 告中有关液压卷扬机的试验项 目，参照海上吊机作业 中有关安全的操作要求，制定了检修后的液压卷扬机 的测试规范 。 测试主要包括液压卷扬机的绕绳放绳的可操作 性、检测齿轮传动的平稳性、检测动态刹车与静态刹 车的工作顺序、静态刹车在高油压状态下的可靠性， 以及额定吊重状态下静态刹车的可靠性。 2 ． 2 ． 2 ． 1 安装 1 将卷扬机叉放到吊机实验台上。 2 检查 吊机滚筒 的水平 。 3 按照标准扭矩紧 固卷扬机的机脚螺栓 。 4 连接液压 马达外部液压管线 。 2 ． 2 ． 2 ． 2 运行前检 查 1 检查 吊机实验台的液压油位 。 2 检查滚筒 内的齿轮油位。 3 检查卷扬机马达刹车控制 回路 。 4 检查滚筒齿轮箱的排气阀。 2 ． 2 ． 2 ． 3 空载运行 1 启动 吊机测试电机 。 2 操作 吊机实 验 台 的换 向 阀 ，运 行 卷扬 机 ， 放绳和绕绳方 向各 1 0 m i n ，观察卷扬机驱动和非驱端 端骨架油封的泄漏情况。 3 空载运行卷扬 机 ，运行压力在 3 ． 3～1 0 M P a 范围。 4 关闭卷扬 机刹 车 回路 的三通 阀 ，测 试卷 扬 机刹车性能 ，测试压 力 2 0 M P a ，检查滚筒是否 转动 ， 没有转动 ，则可接受 。 2 ． 2 ． 2 ． 4 负载测试 1 安装卷扬机钢丝绳 。 2 按照 卷扬 机 的型号 规 格配 合适 当试 重块 ， 卷扬机的 负载测试 标准 为 C H1 5 0试 重 6 ． 7 t 、C H 2 3 0 试重 1 0 ． 2 t 、C H 3 3 0试重 1 2 ． 5 t 。 3 按 照卷扬 机 的测 试标 准运 行卷扬 机 ，按绕 绳方向拉起试重块 ，切记不许超负载 。 4 将试 重块拉 起一 定 的高度停 下 ，在 卷扬机 滚筒上标注标识线 ，观察 5 m i n 标 识线 没有错位 ，即 符合要求 。 5 拆除卷扬机钢丝绳等，清理场地。 3结束语 该 型液压卷扬机 的国产化维修和测试试验 台的建 立 ，摆脱了国外厂家的限制，降低了维修费用，缩短 了维修周期，保证了维修质量。中国船级社有限公司 对该液压卷扬机维修测试方案表示认可 ，并为用此方 案维修测试的液压卷扬机备案和发证。该测试装置同 时也为其他海域的国内外不同厂家的液压卷扬机提供 了测试服务。 参考文献 【 1 】A P I R e c o m m e n d e d P r a c t i c e 2 D， O p e r a t i o n a n d M a i n t e n a n c e o f O ff s h o r e C r a n e s [ S ] ． F i f t h E d i t i o n ， 2 0 0 3 ． 【 2 】A P I S p e c i fi c a t i o n 2 C ， S p e c i fi c a t i o n f o r O ff s h o r e P e d e s t a l M o u n t - e d C r a n e s [ S ] ． S i x t h E d i t i o n ， 2 0 0 4 ． 【 3 】郭宏毅， 姜克玉， 安振木， 等． 起重机械安装维修实用技术 [ M] ． 郑州 河南科学技术出版社， 2 0 1 0 6 4 ． 【 4 】G B ／ T 1 9 5 5 2 0 0 8 ． 建筑卷扬机[ S ] ． 成 阀阀 总 车车 制 机 刹刹 控 扬 压态 向 泵 卷 液静 方油 l 2 3 4 S