浅析生产储油平台吊机功能扩展

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(中海油能源发展采油服务公司,天津 300457)

1 吊机功能扩展起因

海上平台起重机(简称海洋吊机)是海上平台关键特种设备之一，也是保证平台正常生产生活的必须设备，一旦吊机出现故障而停机，给平台造成的停产损失非常之大。自升式生产储油平台吊机在日常作业时需与拖轮船舶密切联系和配合，因风浪流变化对吊机产生的影响非常难于控制，吊机功能受到一定影响。

海洋吊机的三大基本功能系统为：起升系统、变幅系统、回转系统。其中两个系统同时工作称为“两联动”；三个系统同时工作称为“三联动”。联动功能是吊机能否适应海上恶劣工作环境的重要影响因素，对平台的正常生产至关重要。

根据调研，自升式生产储油平台吊机的液压系统不具备三联动功能，或者三联动功能互相受到影响；吊机液压系统油缸或力矩限制器故障，导致吊机无法满足生产实际的需要。

2 吊机功能前期调研及分析

2.1 调研情况

自升式生产储油平台10 t吊机型号为BCOC-10 t-18 m/3 t-26.5 m，投产使用于2009年。该设备是平台生产、生活的重要特种设备，担任着平台所有生产和生活物资的上下运输、平台施工作业配合的重要任务[1-2]。

该吊机原设计中并不具备起升、变幅和回转三联动的功能，而在物资吊运过程中，尤其是在供给船舶上吊运货物时，由于船舶一直处于动态，所以要求吊机也要具备非常灵活的“跟钩”功能，这就需要吊机的三联动功能才能完成。

通过现场调研，及吊机原液压系统原理的分析，发现之所以不具备三联动功能主要是因为吊机的变幅、起升系统共用了一套子系统，导致有联动需求时，上述两子系统互相干扰、影响，最终导致不能正常工作；同时由于主动力电机的功率比较小，无法满足联动需求的功率，这也是产生该问题的重要因素之一。

2.2 方案的可行性分析

根据现场调研的各个数据和参数，并查阅大量厂家资料，经过技术评审，认为该吊机可以从根本上解决“三联动”的问题。本次功能扩展，从液压原理设计入手，以增加回路系统、增大功率为切入点，对吊机的整个液压系统进行了全面升级，从根本上解决三联动的难题。

海洋吊机液压系统中一般均采用双联液压泵，并同时使用分动箱进行动力分配，占用空间比较大。在本次升级改造中，可以应用“通轴传动”的设计：即以四联液压泵为通轴传动，省去了分动箱，减小了功率损失。

由于通轴驱动的悬臂距离较大，导致连接螺栓和传动轴所承受的附加弯矩比较大。经过分析，可以研制一种专用支架，对该受力进行平衡，基本可以实现理想的效果[3-4]。

3 吊机功能扩展实施方案

3.1 增加液压子系统

从原液压系统原理上可以看出，吊机的主副起升、变幅系统是共用的一台液压主泵，采用了三片式多路换向阀，导致了该三片多路阀所控制的动作功能无法同时进行工作，也就直接导致了该吊机不具备“三联动”功能。

从根本原因出发，考虑到三联动时各动作不会受到影响，则增加了一套液压子系统，即一套液压泵、控制阀，专门供给变幅系统的功能需求，这样就实现了三联动的功能，并且互相不会受到任何干扰。

依据上述的主要改造思路绘制液压原理图，并送CCS审核批准，根据审批结果确定升级改造时所使用的元件型号。

3.2 动力电机增大功率

由于原动力电机的总功率比较小，在实现三联动功能的同时，吊机的最大功率应有所增加，因此将动力电机进行了换型。在增加功率的同时，安装尺寸不变，这样就满足了功率的需求，同时也没有增加安装所需空间，合理增大功率。

3.3 通轴驱动应用

在升级改造过程中，考虑到海洋吊机液压系统中一般均采用双联液压泵，并同时使用分动箱进行动力分配，占用空间比较大。在本次升级改造中，成功应用了“通轴传动”的设计：即四联液压泵为通轴传动，省去了分动箱，占用空间小，减小了功率损失[5]。

3.4 万向可调减振支架

由于通轴驱动的悬臂距离较大，导致连接螺栓和传动轴所承受的附加弯矩也比较大。万向可调减振支架的设计开发与应用，可以合理地解决通轴驱动的最大难题：悬臂受力。经过仔细推敲和反复试验，研制出一种万向的可调节支架，其同时具备减震和支承的功能，大大增强了液压泵的稳定性，使得悬臂受力问题迎刃而解。如图1、2。

图1 有害弯矩作用示意

图2 支架设计

3.5 优化的接头密封形式

采用74°扩口式直通管接头代替原来24°锥带O形圈密封接头，可以省去O形密封圈，由于一台吊机有200多个接头省去了O形密封圈，所以降低了装配难度，提升了装配质量，降低了吊机的漏油故障率，见图3。

图3 接头密封形式

4 吊机功能扩展成果应用

经过前期设计、准备及后期的施工作业，自升式生产储油平台10 t吊机的液压系统得到了全面升级。随后进行了吊机的验收试验，主要的“三联动”问题得到彻底解决，同时在操作性能、安全性能、节约能源等方面均得到了提升。

吊机试验时，CCS验船师现场见证了试验，并且业主也一同参加验收。经过空载试验、负载试验，详细记录测量数据，最终得到了客户对升级改造成果的优秀评价，确定此项目取得了良好效果。

[1] 中国船级社.船舶与海上设施起重设备规范[S].北京:人民交通出版社，2007.

[2] 中国船级社.海上固定平台入级与建造规范[S].北京:人民交通出版社，1992.

[3] 时均莲，曲 飞，赵 丽.海上平台起重机典型液压系统功能原理及故障分析[J].起重运输机械，2012，(8)：97-99.

[4] 刘 忠，杨国平.工程机械液压传动原理、故障诊断与排除[M].北京:机械工业出版社，2005.

[5] 王守成，段俊勇.液压元件与选用[M].北京:高等教育出版社，2007.