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        在渤海某油田降低吊車(chē)鋼絲繩故障率的探索與實(shí)踐

        2023-06-16 05:56:56孫華龍李小平楊煥財(cái)
        化工管理 2023年17期
        關(guān)鍵詞:作業(yè)

        孫華龍,李小平,楊煥財(cái)

        (中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司,天津 300452)

        1 概述

        吊機(jī)是海上采油平臺(tái)的關(guān)鍵設(shè)備,在油田日常生產(chǎn)中起著不可代替的作用。由于吊裝作業(yè)頻繁,長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)可能會(huì)導(dǎo)致鋼絲繩出現(xiàn)斷絲、扭結(jié)、變形等問(wèn)題。從吊機(jī)鋼絲繩每年發(fā)生的故障以及故障影響程度上看,吊機(jī)現(xiàn)有管理策略和技術(shù)措施等工作需加強(qiáng),以滿足吊機(jī)本質(zhì)安全和可靠性要求,從而最大限度的減少風(fēng)險(xiǎn),降低風(fēng)險(xiǎn)損失。

        2 優(yōu)化細(xì)化鋼絲繩檢維修規(guī)程

        2.1 觀察鋼絲繩長(zhǎng)度,并查看鋼絲繩上有沒(méi)有斷絲和松股的情況

        在平時(shí)的工作中,操作人員要特別經(jīng)常關(guān)注鋼絲繩表面有無(wú)大粒徑固體;其減小量不得超過(guò)公稱直徑的百分之七;鋼絲繩上不允許有扭結(jié)包裝、壓平、歪斜、籠式畸變、斷股、波浪狀、將繩芯擠壓、繩芯破裂,以及因高溫作業(yè)而造成的色澤變化等現(xiàn)象。鋼絲繩使用期限不能超過(guò)3年。參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5972—2009《起重機(jī)、鋼絲繩、保養(yǎng)、維護(hù)、安裝、檢驗(yàn)和報(bào)廢》[1];斷絲報(bào)廢參照API 2D(海上起重機(jī)的運(yùn)行與維護(hù))的要求執(zhí)行。

        2.2 檢查鋼絲繩固定端緊固情況

        鋼絲繩繩端定位應(yīng)正確,鋼絲繩滾筒末端固定壓片不少于2個(gè),楔狀套末端安裝應(yīng)符合API 2C(海上起重機(jī)的運(yùn)行與維護(hù))的要求,壓制時(shí)繩端應(yīng)沒(méi)有明顯的松散狀態(tài)[2]。

        (1)當(dāng)使用編插固接時(shí),編插部分的直徑長(zhǎng)度不能低于原捆扎繩總長(zhǎng)度的20倍,且不能低于300 mm。

        (2)選擇繩卡固接后,繩卡重量不能小于3個(gè),繩卡重量與繩卡寬度和綁扎繩長(zhǎng)短相應(yīng)。繩卡的總長(zhǎng)度不能低于鋼絲繩總長(zhǎng)度的6倍。繩頭與每一條鋼絲繩卡的直徑均不能低于140 mm,并使用細(xì)鋼絲捆扎,將繩卡滑鞍置于鋼絲繩承載或運(yùn)行時(shí)承載的側(cè)面,U型槍機(jī)扣于捆扎繩的尾部,并不能正反方向交叉放置繩卡。鋼絲繩的長(zhǎng)度受力之前先擰緊好繩卡,受力后要再次擰緊。

        2.3 楔形套、壓板和繩卡檢查

        檢查楔形套內(nèi)部鋼絲繩不能存在斷絲和腐蝕情況,對(duì)楔形套進(jìn)行探傷檢查,不能存在裂紋情況。參照標(biāo)準(zhǔn)API 2D C5.1.4I(海上起重機(jī)的運(yùn)行與維護(hù))[3]。

        2.4 檢查鋼絲繩的剩余圈數(shù)

        鋼絲繩到下限位,在滾筒上剩余圈數(shù)不少于5圈,滾筒下限位,記錄鋼絲繩圈數(shù)。參照標(biāo)準(zhǔn)API 2C(海上起重機(jī)的運(yùn)行與維護(hù))。

        2.5 檢查周期

        鋼絲繩檢查周期如表1所示。

        表1 鋼絲繩檢查周期

        當(dāng)周檢、月檢、季度檢、半年檢、年檢時(shí)間重合時(shí),取最高級(jí)檢查。

        2.6 鋼絲繩的檢驗(yàn)

        2.6.1 斷絲的檢驗(yàn)

        一個(gè)節(jié)距內(nèi)斷絲的特殊情況(分為外層和內(nèi)部斷絲),如用六股窩股綁扎絲,則一般不計(jì)算在外表層的斷絲數(shù),但如果在同一根鋼筋上同時(shí)出現(xiàn)了兩處斷絲,也可以按兩根斷絲計(jì)算。

        (1)檢查時(shí)應(yīng)關(guān)注斷絲部位(即距繩端的間距),以及斷線的集中情況。

        (2)要考慮斷絲的位置與形式,即斷絲是在雜器繩股的突出部分,或是凹谷部分。通過(guò)斷絲的外形,即可確定產(chǎn)生斷絲的因素。有以下幾個(gè)因素:應(yīng)力、碰撞、疲勞、扭曲和其他各種復(fù)雜因素。

        2.6.2 磨損的檢驗(yàn)

        (1)損壞情況分為同心損壞和偏心磨損兩類。偏心磨損,大多出現(xiàn)在繩索移動(dòng)噸位不大、吊具較大、拉力變形較小的情況。偏心損耗與同心損壞也能引起鋼絲繩硬度下降。

        (2)損壞的類型分為單純損壞和粘性損壞兩類。因?yàn)楸砻鎵毫σ鹚苄宰冃味鹫承該p壞。這些磨損導(dǎo)致金屬相改變,進(jìn)而導(dǎo)致鋼絲變硬,隨之出現(xiàn)裂縫甚至斷絲。檢查時(shí)應(yīng)關(guān)注這些損壞的情況。

        (3)腐蝕。目測(cè)鋼絲繩上有沒(méi)有銹蝕,點(diǎn)蝕以及鋼絲松動(dòng)狀況。

        (4)變形。對(duì)鋼絲繩的目測(cè),鋼絲繩上不應(yīng)該打結(jié),也不應(yīng)該太大的波浪變化。

        (5)拱圈及火焙后的情況。目測(cè)鋼筋繩,既不應(yīng)回火色、亦不應(yīng)焊損。而受電擊的鋼筋繩,則通常應(yīng)報(bào)廢。

        (6)對(duì)鋼筋繩的潤(rùn)滑檢驗(yàn)。鋼筋繩保持良好的潤(rùn)滑狀況,將有助于增長(zhǎng)鋼筋繩的壽命。因此戶外運(yùn)輸?shù)匿摻罾K要格外注重潤(rùn)滑。

        (7)由于外部鋼絲繩的磨損,芯支撐的損失或內(nèi)部或外部的磨損,鋼絲繩直徑減少到正常的直徑之下,就要檢查芯損壞的情況。防轉(zhuǎn)鋼絲繩芯的損壞是很難觀察到。因此,檢查芯損壞的典型方法是:直徑測(cè)量,由于芯老化直徑減少;絞矩長(zhǎng)度的測(cè)量,由于絞矩長(zhǎng)度增加芯的損壞。

        (8)在鋼絲繩外部損壞的數(shù)量和損壞鋼絲繩的集中程度。當(dāng)損壞所在的股在接觸點(diǎn)時(shí)要檢查注意損壞的最低點(diǎn)。

        2.7 起重作業(yè)安全管理

        2.7.1 起重作業(yè)安全要求

        (1)起重機(jī)械使用部門(mén)應(yīng)當(dāng)根據(jù)國(guó)家規(guī)定對(duì)起重機(jī)械實(shí)施日檢、年審或者年檢。對(duì)在檢驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題的裝置應(yīng)及時(shí)處理,并經(jīng)檢查合格后方能使用,且檢驗(yàn)結(jié)果必須滿足GB 6067.1—2010 《起重機(jī)械安全規(guī)程》的規(guī)定。

        (2)起重指揮機(jī)構(gòu)、起重機(jī)械駕駛員、起重機(jī)械使用和維護(hù)管理人員須持有效的《特種設(shè)備作業(yè)人員證》。

        (3)在實(shí)施大型起重建筑施工、利用陸岸碼頭實(shí)施的各種起重工作,和使用普通起重船所實(shí)施的起重建筑施工時(shí),都應(yīng)當(dāng)提出詳盡安全的設(shè)計(jì)方案,并做好危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)和危險(xiǎn)辨識(shí),制定建筑方法和緊急預(yù)案,按程序?qū)徟蠓娇蓪?shí)施。對(duì)于涉及不同設(shè)施之間的起重作業(yè),現(xiàn)場(chǎng)單元應(yīng)明確指揮管理工作界面,并做好相互配合和溝通。

        2.7.2 作業(yè)前的安全檢查

        (1)作業(yè)單元應(yīng)對(duì)從事起重指揮和操作的人員進(jìn)行資質(zhì)確認(rèn)。

        (2)對(duì)于大型起重作業(yè)、陸岸終端進(jìn)行的所有起重作業(yè)、利用起重船進(jìn)行的起重作業(yè)和非常規(guī)起重作業(yè),需辦理大型起重作業(yè)許可證。

        (3)實(shí)施吊裝作業(yè)單位的相關(guān)管理人員對(duì)起重或吊裝機(jī)械設(shè)備和吊具進(jìn)行全面檢查確認(rèn),并保證處于良好狀況,以確定被吊裝物體載重不能大于起重機(jī)械吊裝能力。

        (4)工程負(fù)責(zé)人對(duì)施工吊裝范圍內(nèi)的安全管理狀況實(shí)施監(jiān)督(包含施工吊裝范圍的劃分、標(biāo)志、障礙等)。警戒范圍內(nèi)及吊裝現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)設(shè)有保安警告標(biāo)志,并設(shè)專人監(jiān)視,非工作管理人員禁止入內(nèi)。

        2.7.3 吊裝過(guò)程中作業(yè)要求

        (1)吊車(chē)司機(jī)在被系物吊離地面5~10 cm時(shí)觀察,并核實(shí)示重儀數(shù)據(jù)未超過(guò)吊車(chē)安全載荷,正常后方可起鉤。

        (2)鐵索吊車(chē)駕駛員工作中,隨時(shí)關(guān)注貨物行走路線是否有可能出現(xiàn)危險(xiǎn);對(duì)行駛在吊載作業(yè)區(qū)域內(nèi)的人員,司機(jī)應(yīng)當(dāng)響鈴發(fā)布警告;禁止吊具在工藝裝置和管道上停留,以避免吊具掉落對(duì)工藝裝置和管道產(chǎn)生傷害。

        (3)按照吊運(yùn)工作的“八不吊”規(guī)定,確保貨物狀況滿足吊運(yùn)工作的需求標(biāo)準(zhǔn);

        (4)當(dāng)司索員未能注意到貨物的吊鉤索器或有可能出現(xiàn)危險(xiǎn)的情況時(shí),司機(jī)有責(zé)任鳴笛和通過(guò)對(duì)講機(jī)進(jìn)行提示。

        (5)不得在沒(méi)有司索指揮人的狀態(tài)下,實(shí)施吊裝操作。在吊貨過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)信息技術(shù)系統(tǒng)一時(shí)無(wú)法正常運(yùn)行,應(yīng)立即暫停其運(yùn)行,待信息正常并更新通訊設(shè)備后,才能繼續(xù)運(yùn)行。

        (6)吊卸貨區(qū)域的環(huán)境應(yīng)盡可能開(kāi)闊,無(wú)障礙物,商品堆放平整。

        (7)對(duì)貨物吊卸和擺放要靈活合理,減少不必要吊數(shù)。

        (8)司索工在吊裝過(guò)程中要非常小心避免手臂受傷。

        (9)當(dāng)有重物踩到吊繩、絞鏈上時(shí),不要將其從重物下拉出。

        (10)操作者不得把手置于投石、絞鏈等被吊具中間。

        (11)在處理鋼絲繩時(shí),應(yīng)當(dāng)佩戴手掌或皮質(zhì)的手套。

        2.7.4 作業(yè)中的安全措施

        (1)《作業(yè)許可證》通過(guò)后,施工責(zé)任人須將證照交給起重指揮機(jī)構(gòu)。起重指揮和操作管理人員必須查看執(zhí)照,確定無(wú)誤后方可操作,應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)起重作業(yè)操作規(guī)程和執(zhí)照上填寫(xiě)的信息實(shí)施操作。

        (2)在高空作業(yè)時(shí),應(yīng)確定起重指揮人員,且起重指揮人員須佩帶醒目的標(biāo)識(shí)和安全帽。

        (3)應(yīng)當(dāng)分工明確、堅(jiān)守崗位,起重指揮工作人員應(yīng)當(dāng)按照GB/T 5082—2019 《起重機(jī)手勢(shì)信號(hào)》所規(guī)定的聯(lián)絡(luò)信號(hào)實(shí)施指令,其他工作人員應(yīng)當(dāng)了解起重設(shè)備吊裝方法和指示信息,并利用對(duì)講機(jī)等通訊工具輔助指令。

        (4)在開(kāi)始吊裝工作前應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)試吊,試吊中檢驗(yàn)各種設(shè)備、地錨的承載情況,若出現(xiàn)問(wèn)題則把物品再次放置回工地,在消除問(wèn)題后通過(guò)試吊,確定各項(xiàng)情況無(wú)誤后,可開(kāi)始吊裝工作。

        (5)禁止使用管道、管架、電纜桿、機(jī)械裝置等作吊運(yùn)錨點(diǎn)。未經(jīng)審查核算,不能以建筑、結(jié)構(gòu)為錨點(diǎn)。

        (6)夜間應(yīng)有充足的燈光,露天施工出現(xiàn)大雪、狂風(fēng)、大霧或六級(jí)以上強(qiáng)風(fēng)及其他施工現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)為存在施工危險(xiǎn)的情況的,應(yīng)立即暫停施工。

        (7)在起重過(guò)程中,起重裝置若發(fā)生重大故障,應(yīng)立即向指揮人員匯報(bào),并暫停起重作業(yè);未經(jīng)許可,任何一方均不準(zhǔn)私自脫離崗位。

        (8)被吊載的物體上應(yīng)系綁牽引繩,起吊重物安裝及就位之前,不得解開(kāi)吊索器。

        (9)一般情形下,禁止使用起重機(jī)械移送車(chē)輛。在使用前,必須在施工中制定詳盡科學(xué)的施工計(jì)劃和人員的防護(hù),如果是吊筐施工,禁止焊接施工的電線和吊筐捆扎的接觸。

        (10)當(dāng)使用兩個(gè)或多個(gè)起重機(jī)械吊裝相同重量時(shí),起落、運(yùn)轉(zhuǎn)均須保證同時(shí);且各臺(tái)起重機(jī)械所承擔(dān)的負(fù)荷,不能大于各自最高起重能力的80%。

        3 技術(shù)提升方面的具體措施即強(qiáng)化鋼絲繩在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

        3.1 工作原理

        鋼絲繩的在線檢測(cè)控制系統(tǒng)主要由電磁探傷傳感器、掃描位置編碼控制器和監(jiān)測(cè)主機(jī)控制系統(tǒng)等組成。電磁探傷傳感器將探測(cè)到的鋼絲繩損傷數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后收集和處理器至電腦展示和數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng),最后進(jìn)行對(duì)鋼絲繩損傷數(shù)據(jù)的展示和分析及評(píng)判結(jié)果處理;此外,通過(guò)與鋼線繩卷?yè)P(yáng)機(jī)相連的掃描定位傳輸功能,將電磁探傷傳感器和被檢查鋼線繩的掃描及相應(yīng)運(yùn)動(dòng)偏移方位/時(shí)間參數(shù)傳輸給電腦展示和數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng),最后實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼絲繩損傷數(shù)據(jù)的確定。

        3.2 電磁探傷傳感器

        電磁探傷傳感器由傳感器主體單元和對(duì)中輪組成(如圖1所示)。探傷傳感器的主體單元通過(guò)對(duì)中輪及其調(diào)節(jié)將被檢測(cè)鋼絲繩對(duì)中抱合,同時(shí)通過(guò)磁吸附及閉合彈簧機(jī)構(gòu)將探傷傳感器環(huán)抱合在被檢鋼絲繩上。電磁探傷傳感器的漏磁場(chǎng)探測(cè)方法:將磁化器的電磁能量輸入鋼絲繩上,在捆扎繩上的斷絲或磨損狀態(tài)中形成漏磁場(chǎng),由設(shè)置于磁化裝置中的磁敏器件可以捕獲將此一漏磁信息轉(zhuǎn)化為電流信息,從而產(chǎn)生對(duì)斷絲或損壞狀態(tài)的檢驗(yàn)判定依據(jù),其探測(cè)方法必須嚴(yán)格按照國(guó)外通行規(guī)范如美國(guó)ASTM E1571—11規(guī)范和歐盟EN 12927—8規(guī)范,以及中國(guó)國(guó)標(biāo)GM/T 21837—2008《 鐵磁性鋼絲繩電磁檢測(cè)》的技術(shù)要求。

        圖1 傳感器主體和對(duì)中輪

        首次安裝或檢修安裝操作及注意事項(xiàng)如下:拆開(kāi)如圖1標(biāo)示的彈簧和四顆螺絲,就可以將探頭支架及探傷傳感器打開(kāi);將被測(cè)鋼絲繩放入探傷傳感器內(nèi),并調(diào)節(jié)對(duì)中輪后面的螺桿,盡量確保傳感器與被測(cè)鋼絲繩為同心軸;定期檢查對(duì)中輪磨損情況并定期調(diào)整對(duì)中螺桿或更換對(duì)中輪;發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)螺栓/螺桿/螺釘后要及時(shí)緊固。

        3.3 掃碼位置編碼模塊

        掃描位置編碼模塊由編碼器、編碼輪及支架組成,鋼絲繩運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)編碼輪轉(zhuǎn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)探傷位置的定位,如圖2所示。

        圖2 掃描位置編碼模塊

        3.4 監(jiān)測(cè)主機(jī)

        監(jiān)測(cè)主機(jī)系統(tǒng)由信號(hào)采集器、編碼信號(hào)采集器、報(bào)警器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)等構(gòu)成。

        4 實(shí)際應(yīng)用效果

        該鋼絲繩在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算、分析探傷傳感器的斷絲檢測(cè)信號(hào),能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)吊車(chē)鋼絲運(yùn)行狀態(tài),通過(guò)設(shè)置相應(yīng)的報(bào)警值,能及時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼絲繩異常情況并觸發(fā)相應(yīng)的報(bào)警。

        該系統(tǒng)可以查詢歷史波形,實(shí)現(xiàn)鋼絲繩運(yùn)行狀態(tài)的歷史查詢,給鋼絲繩在某段周期內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài),提供判定依據(jù),如圖3所示。

        圖3 歷史波形查詢

        5 結(jié)語(yǔ)

        該油田通過(guò)管理和技術(shù)提升,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)吊車(chē)鋼絲繩運(yùn)行狀態(tài),解決了因吊車(chē)鋼絲繩長(zhǎng)時(shí)間、高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)造成鋼絲繩損傷而不容易被發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。能及時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼絲繩損傷、缺陷等隱患,將大大提高吊車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性。具有一定的推廣性和借鑒性,可為今后其他油田解決類似問(wèn)題提供參考依據(jù)。

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