雒海隆 葉馨然(中石油京唐液化天然氣有限公司，河北 唐山 063200)

0 引言

卸料臂是LNG接收站的核心設(shè)備之一，主要作用是與LNG船側(cè)法蘭進(jìn)行連接，安全可靠的將LNG經(jīng)卸料臂輸送至接收站儲(chǔ)罐內(nèi)。緊急情況下卸料臂能夠迅速進(jìn)行脫離，中止卸料，使LNG船能迅速離泊減少風(fēng)險(xiǎn)。LNG卸料臂主要由舷內(nèi)臂、舷外臂、支架結(jié)構(gòu)、平衡配重、基座、緊急脫離裝置、液壓控制系統(tǒng)等構(gòu)成(見圖1)。LNG卸料臂的操作主要通過液壓油泵進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，控制卸料臂進(jìn)行上下、左右、前后各個(gè)方向的移動(dòng)，同時(shí)液壓系統(tǒng)也是控制卸料臂快速接頭(QCDC)及緊急脫離裝置(ERS)動(dòng)作的動(dòng)力。因此液壓系統(tǒng)故障診斷處理是卸料臂檢修的重要內(nèi)容。本文就卸料臂液壓系統(tǒng)使用過程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行總結(jié)分析。

圖1 卸料臂結(jié)構(gòu)圖

1 卸料臂液壓系統(tǒng)組成

唐山LNG接收站共有5臺(tái)16吋低溫卸料臂，每臺(tái)卸料臂有一組蓄能器(2×25L)、選擇閥組箱(電控電磁閥組)。5臺(tái)卸料臂共用1套液壓動(dòng)力單元，液壓動(dòng)力單元由兩臺(tái)液壓油泵(0.84m3/h)、1個(gè)10L調(diào)壓蓄能器、壓力開關(guān)、電磁閥等構(gòu)成。系統(tǒng)通過12mm和18mm的兩種規(guī)格的液壓管路連接。為確保緊急情況下卸料臂能快速實(shí)現(xiàn)緊急脫離，需將液壓系統(tǒng)壓力穩(wěn)定在合適的范圍內(nèi)，PLC設(shè)置控制邏輯：在卸船過程中若液壓油系統(tǒng)壓力低于17.5MPa，自動(dòng)啟動(dòng)液壓油泵進(jìn)行補(bǔ)壓，泵運(yùn)行3分鐘后關(guān)閉。

HPU(液壓動(dòng)力單元)流程示意圖(見圖2)所示，一共有6個(gè)電磁閥來控制卸料臂的動(dòng)作。其中3個(gè)O型三位四通電磁閥用于控制卸料臂的上下、前后、左右動(dòng)作，一個(gè)Y型三維絲東電磁閥控制卸料臂雙秋風(fēng)的開和關(guān)，2個(gè)二位四通電磁閥控制ERC(快速釋放耦合器)和選擇臂。

2 故障現(xiàn)象及處理方法

2.1 液壓系統(tǒng)內(nèi)漏

故障現(xiàn)象：卸料臂使用一段時(shí)間以來，發(fā)現(xiàn)在卸船過程中液壓系統(tǒng)壓力下降很快，液壓油泵自動(dòng)啟動(dòng)補(bǔ)壓的頻率越來越高，從投產(chǎn)初期的每3到4個(gè)小時(shí)啟動(dòng)1次，到每10分鐘啟動(dòng)1次，且存在加劇的趨勢。且卸料臂內(nèi)部邏輯設(shè)置液壓油泵啟動(dòng)后運(yùn)行滿3分鐘自動(dòng)停止，在這種狀態(tài)下，在整個(gè)卸船過程中，液壓油泵的累計(jì)啟停次數(shù)和運(yùn)行時(shí)間遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)條件，長期下去將極大減少液壓油泵的使用壽命。壓力若無法保持，存在緊急情況下緊急脫離裝置無法在規(guī)定時(shí)間內(nèi)脫離，造成安全事故。

故障分析：初步判斷為液壓回路存在內(nèi)漏，為排查液壓系統(tǒng)內(nèi)漏部位，在卸船過程中對(duì)每臺(tái)卸料臂的液壓控制回路進(jìn)行隔離，經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)將卸料臂B隔離后，液壓系統(tǒng)的壓力能保持較長時(shí)間，故初步判斷卸料臂B的液壓控制閥門存在內(nèi)漏。對(duì)照選擇閥組箱液壓油路圖排查，對(duì)可能存在內(nèi)漏的電磁閥、先導(dǎo)閥和單向閥逐一拆卸檢查，發(fā)現(xiàn)液壓回路中用來操作選擇B臂的一個(gè)二位四通電磁閥的出口的單向閥(見圖3)內(nèi)漏，系統(tǒng)壓力經(jīng)此單向閥迅速流回油箱，可能由于油品內(nèi)存在固體雜質(zhì)，堵塞單向閥或劃傷表面引起內(nèi)漏。

處理辦法：將B臂液壓管路隔離，泄壓排凈后更換單向閥。更換后液壓油壓力能保持4～5個(gè)小時(shí)。

圖3 內(nèi)漏的單向閥

2.2 液壓管線卡套接頭脫扣

故障現(xiàn)象：卸料臂C在某次接船作業(yè)中過程中，蓄能器出口至選擇閥組箱PACC口處的液壓管線出現(xiàn)脫扣，液壓油大量泄漏，液壓油箱液位迅速下降至低報(bào)警聯(lián)鎖，系統(tǒng)出聲光報(bào)警。C臂失去動(dòng)力控制，在配重系統(tǒng)作用下卸料臂進(jìn)入自平衡狀態(tài)，內(nèi)臂接近水平位置，外臂回縮與內(nèi)臂呈30度夾角。

故障分析：液壓卡套接頭處松動(dòng)(見圖4)。由于卡頭接頭的特殊結(jié)構(gòu)，由尖銳內(nèi)刃的卡套、24度錐形孔的接頭體和起壓緊作用的螺母，旋緊螺母時(shí)，卡套被被推進(jìn)錐孔并變形，在管壁上壓出一個(gè)環(huán)形凹槽起到密封作用。但由于使用松動(dòng)，在液壓油泵啟動(dòng)后，高壓液壓油從松動(dòng)處沖出造成泄漏。

圖4 脫出的卡套接頭型式

處理辦法：迅速隔離卸料臂C選擇閥組箱后的進(jìn)出口油路閥門，重新擰緊卡套接頭，但由于卡套接頭的特殊形式，18mm的液壓管從卡套接頭內(nèi)脫出后，液壓管壁被卡套接頭擠壓直徑變小重新安裝后啟動(dòng)液壓油泵充壓后仍脫出，無法緊固。為盡快完成卸船作業(yè)，避免LNG船舶滯留，經(jīng)排查泄漏點(diǎn)位置，緊急制作18mm的堵頭，將蓄能器從液壓系統(tǒng)中進(jìn)行隔離?；謴?fù)卸船作業(yè)，待LNG船離泊后更換故障位置的管線和卡套接頭，恢復(fù)卸料臂C液壓流程。

2.3 液壓油箱電加熱器故障

故障現(xiàn)象：卸料臂液壓動(dòng)力單元設(shè)置有1個(gè)600L油箱、1臺(tái)15KW電加熱器、溫度液位開關(guān)。PLC邏輯控制當(dāng)油溫低于0℃啟動(dòng)。保證油溫高于5℃。但在冬季使用中，經(jīng)常出現(xiàn)卸料臂油溫低報(bào)警，現(xiàn)場查看液壓油溫度低于0℃，電加熱器未按邏輯設(shè)置工作。冬季氣溫低，液壓油粘度大容易造成設(shè)備運(yùn)行動(dòng)作不暢。

故障分析：分別對(duì)電加熱器的供電、溫度開關(guān)進(jìn)行檢查，并對(duì)電加熱器進(jìn)行短接強(qiáng)制啟動(dòng)工作，排除本體及溫度開關(guān)故障的可能性。經(jīng)排查均無異常，可能是PLC內(nèi)部邏輯設(shè)置存在問題。

處理辦法：將電加熱器原控制回路信號(hào)摘除，增設(shè)一個(gè)時(shí)間繼電器，每間隔4小時(shí)自動(dòng)運(yùn)行，啟動(dòng)20分鐘后關(guān)閉，卸料臂液壓油溫度冬季基本能穩(wěn)定在20℃。

2.4 液壓電磁閥故障

故障現(xiàn)象：液壓電磁閥再長期使用過程中易出現(xiàn)腐蝕、密封損壞和閥芯卡澀、手動(dòng)按鈕生銹老化現(xiàn)象，造成卸料臂動(dòng)作異常或失效。

處理辦法：將電磁閥接線箱中的接線斷開、拆除接線端子，用絕緣膠布包扎好，避免接線進(jìn)水潮濕、短路。排泄液壓系統(tǒng)的油壓，避免人身傷害，所有拆除的液壓元件必須更換同型號(hào)的O形密封圈，以相同的順序和方向注意安裝，更換電磁閥或其他機(jī)械液壓元件主要注意電磁閥的功能、O形圈的大小和液壓系統(tǒng)的排壓，多處更換時(shí)整個(gè)液壓系統(tǒng)必須要有相應(yīng)的排氣步驟。更換后電磁閥線圈的接線，恢復(fù)電磁閥端子，啟動(dòng)液壓系統(tǒng)測試卸料臂的動(dòng)作，功能良好。

3 結(jié)語

LNG接收站的卸料臂從使用和維護(hù)是日常生產(chǎn)管理的重要內(nèi)容。作為液壓系統(tǒng)故障的診斷處理起著重要作用，這就要求卸料臂的維護(hù)單位要格外關(guān)注液壓系統(tǒng)的狀態(tài)，要定期檢查油的清潔度和油品質(zhì)量，及時(shí)更換，油液的污染是導(dǎo)致液壓系統(tǒng)故障的主要原因經(jīng)常檢查液壓管路及連接點(diǎn)的固定及密封情況，保證連接可靠無泄漏，維修人員必須熟悉系統(tǒng)的工作原理和現(xiàn)場使用要求，一旦設(shè)備發(fā)生故障能迅速查找問題并及時(shí)處理，解決故障。