在渤海某油田降低吊车钢丝绳故障率的探索与实践

2023-06-16 05:56:56孙华龙李小平杨焕财
化工管理 2023年17期
关键词:断丝起重机械钢丝绳

孙华龙,李小平,杨焕财

(中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津 300452)

1 概述

吊机是海上采油平台的关键设备,在油田日常生产中起着不可代替的作用。由于吊装作业频繁,长时间的运转可能会导致钢丝绳出现断丝、扭结、变形等问题。从吊机钢丝绳每年发生的故障以及故障影响程度上看,吊机现有管理策略和技术措施等工作需加强,以满足吊机本质安全和可靠性要求,从而最大限度的减少风险,降低风险损失。

2 优化细化钢丝绳检维修规程

2.1 观察钢丝绳长度,并查看钢丝绳上有没有断丝和松股的情况

在平时的工作中,操作人员要特别经常关注钢丝绳表面有无大粒径固体;其减小量不得超过公称直径的百分之七;钢丝绳上不允许有扭结包装、压平、歪斜、笼式畸变、断股、波浪状、将绳芯挤压、绳芯破裂,以及因高温作业而造成的色泽变化等现象。钢丝绳使用期限不能超过3年。参照标准GB/T 5972—2009《起重机、钢丝绳、保养、维护、安装、检验和报废》[1];断丝报废参照API 2D(海上起重机的运行与维护)的要求执行。

2.2 检查钢丝绳固定端紧固情况

钢丝绳绳端定位应正确,钢丝绳滚筒末端固定压片不少于2个,楔状套末端安装应符合API 2C(海上起重机的运行与维护)的要求,压制时绳端应没有明显的松散状态[2]。

(1)当使用编插固接时,编插部分的直径长度不能低于原捆扎绳总长度的20倍,且不能低于300 mm。

(2)选择绳卡固接后,绳卡重量不能小于3个,绳卡重量与绳卡宽度和绑扎绳长短相应。绳卡的总长度不能低于钢丝绳总长度的6倍。绳头与每一条钢丝绳卡的直径均不能低于140 mm,并使用细钢丝捆扎,将绳卡滑鞍置于钢丝绳承载或运行时承载的侧面,U型枪机扣于捆扎绳的尾部,并不能正反方向交叉放置绳卡。钢丝绳的长度受力之前先拧紧好绳卡,受力后要再次拧紧。

2.3 楔形套、压板和绳卡检查

检查楔形套内部钢丝绳不能存在断丝和腐蚀情况,对楔形套进行探伤检查,不能存在裂纹情况。参照标准API 2D C5.1.4I(海上起重机的运行与维护)[3]。

2.4 检查钢丝绳的剩余圈数

钢丝绳到下限位,在滚筒上剩余圈数不少于5圈,滚筒下限位,记录钢丝绳圈数。参照标准API 2C(海上起重机的运行与维护)。

2.5 检查周期

钢丝绳检查周期如表1所示。

表1 钢丝绳检查周期

当周检、月检、季度检、半年检、年检时间重合时,取最高级检查。

2.6 钢丝绳的检验

2.6.1 断丝的检验

一个节距内断丝的特殊情况(分为外层和内部断丝),如用六股窝股绑扎丝,则一般不计算在外表层的断丝数,但如果在同一根钢筋上同时出现了两处断丝,也可以按两根断丝计算。

(1)检查时应关注断丝部位(即距绳端的间距),以及断线的集中情况。

(2)要考虑断丝的位置与形式,即断丝是在杂器绳股的突出部分,或是凹谷部分。通过断丝的外形,即可确定产生断丝的因素。有以下几个因素:应力、碰撞、疲劳、扭曲和其他各种复杂因素。

2.6.2 磨损的检验

(1)损坏情况分为同心损坏和偏心磨损两类。偏心磨损,大多出现在绳索移动吨位不大、吊具较大、拉力变形较小的情况。偏心损耗与同心损坏也能引起钢丝绳硬度下降。

(2)损坏的类型分为单纯损坏和粘性损坏两类。因为表面压力引起塑性变形而引起粘性损坏。这些磨损导致金属相改变,进而导致钢丝变硬,随之出现裂缝甚至断丝。检查时应关注这些损坏的情况。

(3)腐蚀。目测钢丝绳上有没有锈蚀,点蚀以及钢丝松动状况。

(4)变形。对钢丝绳的目测,钢丝绳上不应该打结,也不应该太大的波浪变化。

(5)拱圈及火焙后的情况。目测钢筋绳,既不应回火色、亦不应焊损。而受电击的钢筋绳,则通常应报废。

(6)对钢筋绳的润滑检验。钢筋绳保持良好的润滑状况,将有助于增长钢筋绳的寿命。因此户外运输的钢筋绳要格外注重润滑。

(7)由于外部钢丝绳的磨损,芯支撑的损失或内部或外部的磨损,钢丝绳直径减少到正常的直径之下,就要检查芯损坏的情况。防转钢丝绳芯的损坏是很难观察到。因此,检查芯损坏的典型方法是:直径测量,由于芯老化直径减少;绞矩长度的测量,由于绞矩长度增加芯的损坏。

(8)在钢丝绳外部损坏的数量和损坏钢丝绳的集中程度。当损坏所在的股在接触点时要检查注意损坏的最低点。

2.7 起重作业安全管理

2.7.1 起重作业安全要求

(1)起重机械使用部门应当根据国家规定对起重机械实施日检、年审或者年检。对在检验时出现问题的装置应及时处理,并经检查合格后方能使用,且检验结果必须满足GB 6067.1—2010 《起重机械安全规程》的规定。

(2)起重指挥机构、起重机械驾驶员、起重机械使用和维护管理人员须持有效的《特种设备作业人员证》。

(3)在实施大型起重建筑施工、利用陆岸码头实施的各种起重工作,和使用普通起重船所实施的起重建筑施工时,都应当提出详尽安全的设计方案,并做好危险性评价和危险辨识,制定建筑方法和紧急预案,按程序审批后方可实施。对于涉及不同设施之间的起重作业,现场单元应明确指挥管理工作界面,并做好相互配合和沟通。

2.7.2 作业前的安全检查

(1)作业单元应对从事起重指挥和操作的人员进行资质确认。

(2)对于大型起重作业、陆岸终端进行的所有起重作业、利用起重船进行的起重作业和非常规起重作业,需办理大型起重作业许可证。

(3)实施吊装作业单位的相关管理人员对起重或吊装机械设备和吊具进行全面检查确认,并保证处于良好状况,以确定被吊装物体载重不能大于起重机械吊装能力。

(4)工程负责人对施工吊装范围内的安全管理状况实施监督(包含施工吊装范围的划分、标志、障碍等)。警戒范围内及吊装现场应设有保安警告标志,并设专人监视,非工作管理人员禁止入内。

2.7.3 吊装过程中作业要求

(1)吊车司机在被系物吊离地面5~10 cm时观察,并核实示重仪数据未超过吊车安全载荷,正常后方可起钩。

(2)铁索吊车驾驶员工作中,随时关注货物行走路线是否有可能出现危险;对行驶在吊载作业区域内的人员,司机应当响铃发布警告;禁止吊具在工艺装置和管道上停留,以避免吊具掉落对工艺装置和管道产生伤害。

(3)按照吊运工作的“八不吊”规定,确保货物状况满足吊运工作的需求标准;

(4)当司索员未能注意到货物的吊钩索器或有可能出现危险的情况时,司机有责任鸣笛和通过对讲机进行提示。

(5)不得在没有司索指挥人的状态下,实施吊装操作。在吊货过程中,发现信息技术系统一时无法正常运行,应立即暂停其运行,待信息正常并更新通讯设备后,才能继续运行。

(6)吊卸货区域的环境应尽可能开阔,无障碍物,商品堆放平整。

(7)对货物吊卸和摆放要灵活合理,减少不必要吊数。

(8)司索工在吊装过程中要非常小心避免手臂受伤。

(9)当有重物踩到吊绳、绞链上时,不要将其从重物下拉出。

(10)操作者不得把手置于投石、绞链等被吊具中间。

(11)在处理钢丝绳时,应当佩戴手掌或皮质的手套。

2.7.4 作业中的安全措施

(1)《作业许可证》通过后,施工责任人须将证照交给起重指挥机构。起重指挥和操作管理人员必须查看执照,确定无误后方可操作,应严格根据起重作业操作规程和执照上填写的信息实施操作。

(2)在高空作业时,应确定起重指挥人员,且起重指挥人员须佩带醒目的标识和安全帽。

(3)应当分工明确、坚守岗位,起重指挥工作人员应当按照GB/T 5082—2019 《起重机手势信号》所规定的联络信号实施指令,其他工作人员应当了解起重设备吊装方法和指示信息,并利用对讲机等通讯工具辅助指令。

(4)在开始吊装工作前应当经过试吊,试吊中检验各种设备、地锚的承载情况,若出现问题则把物品再次放置回工地,在消除问题后通过试吊,确定各项情况无误后,可开始吊装工作。

(5)禁止使用管道、管架、电缆杆、机械装置等作吊运锚点。未经审查核算,不能以建筑、结构为锚点。

(6)夜间应有充足的灯光,露天施工出现大雪、狂风、大雾或六级以上强风及其他施工现场认为存在施工危险的情况的,应立即暂停施工。

(7)在起重过程中,起重装置若发生重大故障,应立即向指挥人员汇报,并暂停起重作业;未经许可,任何一方均不准私自脱离岗位。

(8)被吊载的物体上应系绑牵引绳,起吊重物安装及就位之前,不得解开吊索器。

(9)一般情形下,禁止使用起重机械移送车辆。在使用前,必须在施工中制定详尽科学的施工计划和人员的防护,如果是吊筐施工,禁止焊接施工的电线和吊筐捆扎的接触。

(10)当使用两个或多个起重机械吊装相同重量时,起落、运转均须保证同时;且各台起重机械所承担的负荷,不能大于各自最高起重能力的80%。

3 技术提升方面的具体措施即强化钢丝绳在线监测系统的应用

3.1 工作原理

钢丝绳的在线检测控制系统主要由电磁探伤传感器、扫描位置编码控制器和监测主机控制系统等组成。电磁探伤传感器将探测到的钢丝绳损伤数据,经过数据处理后收集和处理器至电脑展示和数据分析管理系统,最后进行对钢丝绳损伤数据的展示和分析及评判结果处理;此外,通过与钢线绳卷扬机相连的扫描定位传输功能,将电磁探伤传感器和被检查钢线绳的扫描及相应运动偏移方位/时间参数传输给电脑展示和数据分析管理系统,最后实现对钢丝绳损伤数据的确定。

3.2 电磁探伤传感器

电磁探伤传感器由传感器主体单元和对中轮组成(如图1所示)。探伤传感器的主体单元通过对中轮及其调节将被检测钢丝绳对中抱合,同时通过磁吸附及闭合弹簧机构将探伤传感器环抱合在被检钢丝绳上。电磁探伤传感器的漏磁场探测方法:将磁化器的电磁能量输入钢丝绳上,在捆扎绳上的断丝或磨损状态中形成漏磁场,由设置于磁化装置中的磁敏器件可以捕获将此一漏磁信息转化为电流信息,从而产生对断丝或损坏状态的检验判定依据,其探测方法必须严格按照国外通行规范如美国ASTM E1571—11规范和欧盟EN 12927—8规范,以及中国国标GM/T 21837—2008《 铁磁性钢丝绳电磁检测》的技术要求。

图1 传感器主体和对中轮

首次安装或检修安装操作及注意事项如下:拆开如图1标示的弹簧和四颗螺丝,就可以将探头支架及探伤传感器打开;将被测钢丝绳放入探伤传感器内,并调节对中轮后面的螺杆,尽量确保传感器与被测钢丝绳为同心轴;定期检查对中轮磨损情况并定期调整对中螺杆或更换对中轮;发现有松动螺栓/螺杆/螺钉后要及时紧固。

3.3 扫码位置编码模块

扫描位置编码模块由编码器、编码轮及支架组成,钢丝绳运转时带动编码轮转动,从而实现探伤位置的定位,如图2所示。

图2 扫描位置编码模块

3.4 监测主机

监测主机系统由信号采集器、编码信号采集器、报警器、计算机系统及电气系统等构成。

4 实际应用效果

该钢丝绳在线监测系统通过计算、分析探伤传感器的断丝检测信号,能实时监测吊车钢丝运行状态,通过设置相应的报警值,能及时发现钢丝绳异常情况并触发相应的报警。

该系统可以查询历史波形,实现钢丝绳运行状态的历史查询,给钢丝绳在某段周期内的运行状态,提供判定依据,如图3所示。

图3 历史波形查询

5 结语

该油田通过管理和技术提升,实时监测吊车钢丝绳运行状态,解决了因吊车钢丝绳长时间、高负荷运转造成钢丝绳损伤而不容易被发现的问题。能及时发现钢丝绳损伤、缺陷等隐患,将大大提高吊车运转的安全性。具有一定的推广性和借鉴性,可为今后其他油田解决类似问题提供参考依据。

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