吳紅春，李新東

(1. 中海石油(中國)有限公司天津分公司遼東作業(yè)公司 天津 300459；2. 中海石油(中國)有限公司天津分公司渤南作業(yè)公司 天津 300459)

海上平臺的起重吊機屬于關(guān)鍵設(shè)備，平臺施工所需物料和生活物資全部都由起重吊機來完成吊運，所以起重吊機的安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要。按照中國船級社的檢驗要求，每年需對起重吊機進行定期檢驗，同時每4 年對吊機的主鉤、副鉤分別進行一次試重檢驗，以確保吊機在運行期間的吊裝安全。

某海上平臺在對某一臺起重吊機年檢試重時發(fā)現(xiàn)，起重吊機的主鉤吊裝達到100%額定載荷時無法吊起試重壓塊，不能完成后續(xù)試重檢驗，需要查找原因并及時解決。在對液壓元件進行測試與調(diào)整之后，為了保證液壓系統(tǒng)的整體性能和技術(shù)指標，還應(yīng)對起重吊機液壓系統(tǒng)整體進行全面細致的調(diào)試，以達到各元件的合理協(xié)調(diào)工作，進而保證液壓系統(tǒng)工作的穩(wěn)定可靠[1]。

1 工作原理

海上平臺多使用液壓驅(qū)動型海洋起重吊機，由柴油機或電動機驅(qū)動的液壓油泵安裝在能夠360°回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)平臺上，液壓油泵輸出高壓的液壓油來驅(qū)動吊臂變幅、主鉤、副鉤和回轉(zhuǎn)等絞車滾筒的液壓馬達，進而實現(xiàn)吊臂變幅、主鉤起升、副鉤起升和回轉(zhuǎn)等運動。

吊臂變幅、主鉤起升、副鉤起升和回轉(zhuǎn)等運動的正反向都是通過起重吊機司機在駕駛室手動操作先導(dǎo)閥、液壓控制多路閥的閥芯換向來實現(xiàn)的，多路閥也叫主控制閥，多路閥上安裝的安全閥用來向各種動作提供過載保護。在360°回轉(zhuǎn)平臺上安裝的吊臂變幅、主鉤、副鉤通過液壓馬達帶動絞車滾筒轉(zhuǎn)動，將纏繞在滾筒上面的鋼絲繩進行回收和下放，并通過三腳架和吊臂頂端的各滑輪的組合作用實現(xiàn)吊物的起升、下降、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。

2 吊機分類

起重吊機主要部件包括底座、吊臂、三角架、主絞車系統(tǒng)、副絞車系統(tǒng)、變幅系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、動力系統(tǒng)等。

2.1 底座

起重吊機底座為帶有頂部法蘭的圓柱形筒體，筒體由縱向軋制的板材焊接形成。筒體上開有人孔，人員進入底座內(nèi)部較為方便，人孔四周設(shè)有筋板進行加強。由于底座與平臺支座連接處有焊接坡口，保證了底座與平臺支座經(jīng)過焊接滿足強度的要求。通過底座焊接后再經(jīng)過機加工，達到了安裝使用的要求。

2.2 吊臂

海上平臺起重吊機的吊臂通常都采用桁架式，其優(yōu)點為擋風(fēng)面積小、承風(fēng)能力更強，適用于海上平臺惡劣的工作環(huán)境。吊臂一般分為多節(jié)的形式，以方便起重吊機安裝時的吊裝要求，節(jié)與節(jié)之間采用的是銷軸連接，吊臂頭部安裝有主鉤、副鉤鋼絲繩滑輪。組成吊臂的舷桿及斜拉筋均采用高強度的鋼管進行制作，利于吊臂重量變輕，整體外形美觀大方。吊臂根部銷軸和頂滑輪軸也都采用高強度的鋼材制作而成，通過襯套軸承來進行轉(zhuǎn)動，通過軸端面的油嘴對軸承進行加油潤滑。

2.3 三角架

三角架由前后撐桿組成，變幅滑輪架與前撐桿連成一體，三角架通過前后撐桿與絞車平臺鉸接。三角架采用鉸接可卸結(jié)構(gòu)，加工、焊接、安裝、運輸、平臺吊裝等都極為方便。三角架前后撐桿均為鋼管焊接而成，三角架上部設(shè)置了從回轉(zhuǎn)平臺到三角架頂部的維護檢修所用的通道和頂部工作平臺。

2.4 回轉(zhuǎn)平臺

回轉(zhuǎn)平臺采用圓筒的結(jié)構(gòu)形式，三角架、吊臂均與兩梁鉸接?；剞D(zhuǎn)系統(tǒng)、動力泵組平臺、駕駛室平臺及三角架等均布置在回轉(zhuǎn)平臺上，回轉(zhuǎn)平臺上設(shè)置有溢出油匯集托盤及回收口，在設(shè)備維護檢修時產(chǎn)生的污油不會影響到起重吊機之外的環(huán)境。

2.5 主絞車系統(tǒng)

主絞車由滾筒、行星減速齒輪箱、液壓馬達和支架組成。絞車的制動通過內(nèi)部安裝的彈簧制動器進行，制動器為彈簧作用液壓釋放濕式摩擦片式常閉制動器，設(shè)有摩擦片磨損補償裝置。在失壓情況下，制動器會馬上接合到一起，以實現(xiàn)安全制動。減速器潤滑油油位表一般設(shè)置在進行檢修、維修最為顯眼的位置，便于觀察。維護時潤滑油注入和排放可減到最低限度。絞車滾筒保證鋼絲繩的卷繞合理、均勻、高效、可靠、安全，并能夠延長鋼絲繩壽命，其最大起升負載通過多路閥的溢流閥和力矩限制儀來限制。

2.6 副絞車系統(tǒng)

副絞車和主絞車形式相同，也是由滾筒、行星減速齒輪箱、支架和液壓馬達4 部分組成。其制動也與主絞車系統(tǒng)類似。

2.7 變幅系統(tǒng)

變幅系統(tǒng)的動作通過一個變幅絞車鋼絲繩吊臂支承機構(gòu)來完成。絞車減速器油位表設(shè)在最為明顯的位置，便于觀察油位，潤滑油注入和排放口設(shè)置合理，便于油的注入和排出。絞車制動也是通過彈簧制動器進行，在突然失壓情況下，制動器可以馬上接合實現(xiàn)安全制動。滾筒容量保證當?shù)醣巯路诺阶畹臀恢?水平以下10°)時，絞車滾筒上至少有5 圈鋼絲繩。絞車滾筒的設(shè)計用來保證鋼絲繩的卷繞安全、合理、均勻、可靠、高效，并能夠延長鋼絲繩的使用壽命。滾筒上安裝有變幅鎖定裝置，用來防止吊臂意外降落造成事故，變幅鎖定機構(gòu)由安裝在變幅絞車上的棘輪和掣爪來完成鎖定動作。起重吊機的變幅動作需要通過操作人員在駕駛室內(nèi)手動操縱液壓系統(tǒng)來完成：當?shù)醣垩銎饡r，幅度減??；當?shù)醣鄹┫聲r，幅度會增大。

2.8 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)

回轉(zhuǎn)系統(tǒng)主要包括回轉(zhuǎn)齒輪箱、回轉(zhuǎn)支承、組合閥塊、液壓馬達等。每個回轉(zhuǎn)齒輪箱都是帶圓盤制動器的行星齒輪減速器，它由液壓馬達來驅(qū)動、小齒輪來輸出，以帶動整機進行360°全回轉(zhuǎn)動作。減速器潤滑油油表設(shè)置在較為明顯的部位，回轉(zhuǎn)制動通過圓盤制動器進行。當?shù)鯔C吊臂位置固定后，可以拆下整個回轉(zhuǎn)裝置，也可以拆檢回轉(zhuǎn)裝置局部的零件。

2.9 動力系統(tǒng)

起重吊機一般有2 種動力形式：一種是柴油機動力系統(tǒng)，由柴油機、液壓泵和彈性聯(lián)軸器組成；一種是電動機動力系統(tǒng)，由電動機、液壓泵和彈性聯(lián)軸器組成。通過動力系統(tǒng)驅(qū)動液壓油泵輸出高壓的液壓油來驅(qū)動各絞車滾筒的液壓馬達。

3 故障原因分析

由于海上平臺各種吊裝作業(yè)較多，起重吊機使用比較頻繁，進而導(dǎo)致液壓系統(tǒng)長期運轉(zhuǎn)，液壓油對液壓系統(tǒng)管線及各閥組的沖刷和溫度變化都會導(dǎo)致閥組閥芯等的磨損、卡滯等諸多問題，易出現(xiàn)主鉤100%滿載起鉤時液壓系統(tǒng)壓力不足、主鉤在試重時無法滿載起吊的現(xiàn)象。

結(jié)合故障現(xiàn)象對多路閥特別是對多路閥主鉤起鉤安全閥進行檢查分析，認為可能是由于多路閥主鉤起鉤安全閥的開啟壓力降低，造成主鉤液壓系統(tǒng)在滿載試重時安全閥動作泄壓，液壓油通過回油管路最終到達液壓油箱。液壓油壓力不能滿足主鉤滿載起鉤的壓力要求，從而主鉤無法吊起試重塊。

安全閥在液壓系統(tǒng)中起著重要的作用，其開啟壓力的降低會對起重吊機的安全運行造成嚴重的影響，所以對安全閥開啟壓力變小的原因進行分析，主要包含以下幾點。

3.1 閥芯和閥座之間有雜質(zhì)

閥芯和閥座之間存在一部分雜質(zhì)，導(dǎo)致密封面密封不嚴，當液壓油系統(tǒng)內(nèi)壓力升高時，泄漏量逐漸增大，不能維持液壓系統(tǒng)設(shè)定的壓力。針對此問題，可在安全閥進行拆除后對閥芯和涉及的管路進行充分的清理和檢查。

3.2 閥芯回座不正

液壓油壓力升高時會導(dǎo)致安全閥開啟。由于安全閥長期使用，閥芯、閥座、彈簧磨損后配合精度不斷下降，閥芯不能正?；刈蛘呖?，導(dǎo)致液壓油壓力升高時泄漏量逐漸增加。如若閥芯、閥座、彈簧磨損、閥桿彎曲、傾斜等原因使閥芯與閥座錯位，應(yīng)重新研磨或更換新的閥組。

3.3 溫度對彈簧的影響

當所處環(huán)境溫度變化范圍較大時，安全閥內(nèi)部的彈簧剛度也會發(fā)生很大的變化，實際開啟壓力相比原先設(shè)定的額定壓力要低，當溫度升高后，其彈簧剛度就會隨之變小，此時的開啟壓力就會變小了。我們通常是將安全閥拆卸下來進行調(diào)校，此時調(diào)校溫度比實際運行的溫度要低很多，所以調(diào)整到設(shè)定壓力后，在實際的使用中也會稍早開啟。安全閥經(jīng)常開啟會影響其使用壽命和起重吊機的穩(wěn)定。除了溫度的影響之外，也會有調(diào)校時壓力表的讀取誤差、人員的技術(shù)水平差異和采用調(diào)校時壓力表精度等方面的影響。為了使開啟壓力盡可能準確，就要使調(diào)校時的工作環(huán)境接近實際運行時的環(huán)境或設(shè)定得比實際設(shè)定壓力稍高一些。

3.4 安全閥彈簧彈力不足

安全閥達不到規(guī)定壓力而開啟的原因可能是定壓不準、彈簧老化、疲勞損壞、彈力下降。經(jīng)過長期使用，彈簧的彈力下降，不能維持額定的設(shè)定壓力[2]。對于此情況，應(yīng)適當旋緊安全閥的調(diào)整螺桿或更換新的彈簧來達到預(yù)期的壓力值。

3.5 安全閥閥芯和密封面磨損

由于安全閥使用時間較長，閥芯和閥座之間產(chǎn)生腐蝕或磨損，導(dǎo)致液壓油壓力升高時不能完全密封，部分液壓油通過回油管泄露至液壓油箱中。

根據(jù)閥芯和閥座的損傷程度，我們可以采用研磨或者車削后研磨的方法進行修復(fù)，以保證其密封面的密封效果。

4 調(diào)整方法

多路閥具有流阻小、安全保護性能好的特點，多路閥可通過調(diào)節(jié)閥芯上行程限制螺釘?shù)姆椒?，單獨調(diào)節(jié)經(jīng)過每一聯(lián)閥芯的流量，使它適用于不同負載流量的環(huán)境。多路閥還具有流量分配與負載無關(guān)的性能，即當控制人員同時操縱手柄時，系統(tǒng)會自動根據(jù)多路閥的每個開口調(diào)整進入各用戶的流量，這與用戶所承受的負載大小沒有關(guān)系。多路閥具有各種安全保護功能，按SOLAS 公約規(guī)定“凡在液壓系統(tǒng)中能被隔斷的，并且由于動力源或外力能使其產(chǎn)生壓力的任何部位，應(yīng)設(shè)置安全閥”[3]。每一聯(lián)多路閥的閥芯中都具有單獨的動作安全保護裝置，閥塊的前端共有2 個總安全保護閥，此閥壓力應(yīng)為各動作的液壓油最大壓力值。有時為滿足起重吊機大流量的需要，起重吊機的液壓系統(tǒng)采用2 個多路閥組合起來，一起向用戶供油。起重吊機各個動作的流量壓力值在出廠試驗時均已設(shè)定好，非故障或其他特殊情況時一定不要輕易改變。

根據(jù)上述分析，需要準備好內(nèi)六角等調(diào)整工具，對多路閥的主鉤起鉤的安全閥現(xiàn)場確認后，先利用開口扳手將主鉤起鉤安全閥調(diào)整螺栓固定鎖母松開，然后利用合適尺寸的內(nèi)六角扳手順時針向內(nèi)旋轉(zhuǎn)進行微調(diào)，完成微調(diào)后鎖緊固定鎖母，通過增強安全閥控制壓力增加主鉤起鉤的系統(tǒng)壓力。主鉤起鉤測試，如不能吊起則繼續(xù)向內(nèi)旋轉(zhuǎn)微調(diào)，直至主鉤可以吊起對應(yīng)的試重塊。調(diào)整完畢后將主鉤起鉤安全閥的固定鎖母緊固。依照此方法對100%額定負載試驗完成后進行125%試重。

調(diào)整時需要注意的是在調(diào)整主鉤起鉤安全閥前必須檢查起重吊機液壓系統(tǒng)高壓軟管和連接管件接頭部位沒有破損、滲漏、裂紋、鼓包情況。如有滲漏、破損、裂紋、鼓包現(xiàn)象，則必須在調(diào)試前采取接頭緊固或更換高壓軟管等措施，確保管線和連接件接頭部位沒有滲漏后才能夠進行主鉤起鉤液壓系統(tǒng)安全閥的調(diào)試。同時，注意液壓系統(tǒng)壓力表勿超過系統(tǒng)規(guī)定壓力值，以防止主鉤滿載試重時造成高壓軟管爆管、刺漏、斷裂等故障發(fā)生。

為保證開啟壓力值準確，應(yīng)使調(diào)整時的介質(zhì)條件盡量接近實際運行時的條件。

當對安全閥調(diào)整時，向左進行逆時針方向旋轉(zhuǎn)，排放壓力和回座壓力將會降低。反之，向右進行順時針方向旋轉(zhuǎn)時，排放壓力和回座壓力都會升高。調(diào)整吊機主鉤液壓系統(tǒng)壓力時，旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺栓要緩慢、微量進行調(diào)整，不應(yīng)該急于求成，要分多次少量進行調(diào)整，每一次調(diào)整時轉(zhuǎn)動的角度不宜過大，同時每次調(diào)整之后都應(yīng)將固定鎖母擰緊，避免因調(diào)整量過大對吊機主鉤液壓系統(tǒng)造成損壞或使起重吊機不能正常運行。

調(diào)整完畢后需要對起重吊機液壓系統(tǒng)的整體性能進行全面細致的試運，保證達到各元件之間配合精準。

5 結(jié) 論

起重吊機是海上平臺關(guān)鍵的設(shè)備之一，同時也屬于特種設(shè)備，所以日常檢查保養(yǎng)和按照規(guī)程要求進行年度檢驗至關(guān)重要。定期對液壓油進行油品分析化驗，并按照廠家維保手冊中規(guī)定的時間對回油濾器進行更換，以保證油質(zhì)清潔、油品物理參數(shù)和化學(xué)參數(shù)在規(guī)定的標準范圍內(nèi)。

多路閥主鉤起鉤安全閥的控制壓力降低造成主鉤液壓系統(tǒng)在滿載試重時安全閥動作泄壓，液壓油通過回油管路到達液壓油箱。液壓油壓力不能滿足主鉤滿載起鉤的壓力要求，則導(dǎo)致主鉤無法吊起試重塊。安全閥開啟壓力變小的原因很多，主要為閥芯和閥座之間有雜質(zhì)、閥芯回座不正、溫度對彈簧的影響、安全閥彈簧彈力不足、閥芯和密封面磨損等。

通過以上各方面分析，今后在起重吊機日常運行中要加強保養(yǎng)，并進行油品的定期化驗分析，以定期發(fā)現(xiàn)潛在的事故隱患，并制定相應(yīng)的應(yīng)對措施加以解決，確保液壓系統(tǒng)各閥組的功能穩(wěn)定和起重吊機各部件的安全運行。