郝建光

(太原重工股份有限公司技術中心，山西030000)

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海洋鉆井平臺用防噴器起重機開發(fā)

郝建光

(太原重工股份有限公司技術中心，山西030000)

對海洋鉆井平臺用防噴器起重機的結構特點、性能參數(shù)作了詳細介紹。

防噴器起重機；結構特點；性能參數(shù)

起重機械是太重的主導產(chǎn)品，但海洋鉆井平臺用防噴器起重機還是首次開發(fā)。與陸上起重機相比，由于使用條件和環(huán)境不同，在結構形式、傳動方式、材料選擇、計算方法等方面存在較大差異。海洋鉆井平臺長期處在潮濕空氣、鹽霧、油霧、霉霧條件下，受海洋條件影響，存在橫傾和側傾情況，起重設備的工作平臺處于不斷的振蕩擺動狀態(tài)，設計時必須充分考慮。為滿足太重自升式海洋鉆井平臺TZ-400配套設備自主化要求，開發(fā)了防噴器移送系統(tǒng)。防噴器移送系統(tǒng)由1臺125t防噴器起重機、2臺125t防噴器轉運車和2×17.5t防噴器服務吊組成。防噴器服務吊主要用于維護防噴器， 防噴器轉運車將防噴器組從存儲位置運輸?shù)椒绹娖髌鹬貦C的起吊位置，防噴器起重機將防噴器組從轉運車運輸?shù)饺我庵付ǖ木谖恢谩?/p>

1　防噴器起重機的主要技術參數(shù)和功能

1.1防噴器起重機的主要技術參數(shù)

防噴器起重機的主要技術參數(shù)見表1。

1.2防噴器起重機的主要功能

防噴器起重機是一種液壓雙梁專用起重機，主要具有以下四種功能：

(1)縱向移動：起重機橋架可以沿著縱向軌道前后移動，驅動系統(tǒng)由起重機端梁兩端的液壓馬達、齒輪箱、制動器和齒輪組成。齒條和起重機軌道安裝在鉆井平臺結構上，由馬達通過減速器帶動齒輪轉動，通過齒輪齒條機構實現(xiàn)起重機行走。

表1　防噴器起重機的主要技術參數(shù)Table 1　Main technical parameters ofblowout prevention crane

圖1　防噴器起重機Figure 1　Blowout prevention crane

(2)橫向移動：小車帶伸縮梁總成可以沿著起重機主梁移動，驅動馬達安裝在小車內側，傳動形式與起重機行走機構相同。

(3)垂直移動：由2段伸縮梁組成。動力由液壓缸提供，液壓缸安裝在伸縮梁兩側，通過油缸帶動伸縮梁做升、降運動。

(4)周向運動：機構由2個液壓缸和2個托盤組成，托盤由導軌導向。液壓缸可以順時針或逆時針同時或單獨旋轉。

防噴器位于托盤上，通過上述四種移動功能實現(xiàn)防噴器的四種移動要求。

2　防噴器起重機傳動方式及配套件的選擇

起重設備必須滿足標準工況和放置狀態(tài)下的受載要求。在標準作業(yè)工況下能正常工作、準確定位，并且在放置狀態(tài)下，能承受最惡劣狀況出現(xiàn)的特殊載荷。為了保證鉆井平臺在標準工況下產(chǎn)生橫傾、縱傾時，以及受風速、風壓影響的情況下能正常升降和定位，對設備采取了以下措施：

(1)較大范圍的移動采用齒輪齒條形式，如大、小車行走采用齒輪齒條傳動來驅動，滾輪小車(帶有水平輪和側滾輪)實現(xiàn)承壓和導向，電感式接近開關隨時讀取位置信號，適時調節(jié)，保證機構運行同步、行走準確。滾輪全部采用不銹鋼材料，保證設備在潮濕空氣、鹽霧、油霧、霉霧以及海洋平臺振蕩、擺動、沖擊情況下的正常使用。

(2)小范圍移動選擇油缸來實現(xiàn)，如起升機構和轉動機構。

(3)所有運動設置導向，不管是大小車行走的側滾輪，還是起升機構的伸縮套筒和旋轉機構的導軌均將偏差和間隙控制在標準要求的4mm以內。所有獨立運動體，如小車、大車、起升均設錨定裝置，滿足非工作狀態(tài)最大擺動時的承載要求。

(4)起升采用三聯(lián)油缸實現(xiàn)分步提升，套筒伸縮與油缸同步。

(5)電液元件均有防爆要求，梁下配置輔助起吊用氣動葫蘆，保證系統(tǒng)在潮濕空氣、鹽霧、油霧、霉霧及有可燃氣體存在的條件下能正常使用。

3　防噴器起重機的載荷特點

防噴器起重機在海洋鉆井平臺上工作，海洋環(huán)境導致平臺振蕩而產(chǎn)生與陸地起重機完全不同的載荷，起重設備必須滿足規(guī)范中標準工況和放置狀態(tài)下的受載要求。設計計算時需按海上起重機受載要求來取值，具體工況詳述如下：

(1)起重機標準作業(yè)工況：必須考慮船舶處于橫傾5°、縱傾2°和風速不超過20m/s、相應風壓不超過250Pa時產(chǎn)生的載荷。

(2)特殊作業(yè)工況：當起重設備設計時所考慮的工況超過標準作業(yè)工況時，必須按設備實際工況提供的數(shù)據(jù)來考慮。包括：船舶橫傾與/或縱傾大于標準作業(yè)工況規(guī)定；在無遮蔽的海域作業(yè)；起重設備工作風速超過20m/s，相應風壓超過250Pa。

(3)起重機在放置狀態(tài)下，起重機、起重機的放置設施及該處的結構要能承受以下兩種情況的組合力：

垂直于甲板的加速度為±1.0g；前后方向平行于甲板的加速度為±0.5g；靜橫傾30°；風速55m/s，作用于前后方向。

垂直于甲板的加速度為±1.0g；橫向平行于甲板的加速度為±0.5g；靜橫傾30°；風速55m/s，作用于橫向。

(4)載荷的計算必須考慮各種系數(shù)，起重設備作業(yè)頻次與載荷狀況所給的作業(yè)系數(shù)以及起重時因動載效應產(chǎn)生的動載系數(shù)是起升載荷必須要考慮的兩個最重要的系數(shù)。

4　防噴器起重機主要結構件的特點

受工作環(huán)境、受載方式、傳動形式等諸多因素影響，產(chǎn)品在結構上有以下特點：

(1)設備主材采用海洋鉆井平臺專用鋼材CCSDH36，起重機為雙梁橋式結構，小車的防噴器托盤位于小車中軸線一側，導致小車受側載荷，設反鉤來抗傾翻。主梁上下設導軌，導軌用鋼板經(jīng)加工而成，滿足行走滾輪的承載和導向。橋架主梁不設上拱，便于齒輪齒條的安裝間隙和嚙合精度的調整檢查。齒條和導軌均采用多段組合形式，每段之間留出間隙來彌補主梁受載變形產(chǎn)生的影響。

(2)為了減少運行阻力，行走和升降都采用滾輪受載。不受載荷只做導向時采用導向塊。伸縮梁中采用含復合稀土混合物的新型工程塑料做摩擦導向材料，這種材料除了在水潤滑狀態(tài)下摩擦系數(shù)非常小的優(yōu)點外，還允許在海水狀態(tài)下長期浸泡，能耐酸、堿、鹽水溶液的腐蝕，允許在不加潤滑油的條件下長期工作。

5　液壓、電氣控制及安全保護系統(tǒng)

設備動力取自液壓站，由泵站提供油源，通過比例閥控制起重機實現(xiàn)提放、旋轉、橫移及縱移。系統(tǒng)采用變量泵，配有固定控制臺和遙控器，可以實現(xiàn)就近操作和無線遠程控制。 設備提放、旋轉靠油缸，縱橫移動靠油馬達。油缸設有平衡閥，馬達配靜態(tài)制動器來保證系統(tǒng)的安全。

電氣控制系統(tǒng)以可編程控制器(PLC)為控制核心，通過信號采集、邏輯關系處理實現(xiàn)對吊車的控制。操作人員通過對主令控制器上手柄的操作，向PLC發(fā)出信號，通過邏輯處理，實現(xiàn)對電磁

閥的控制，實現(xiàn)吊車動作要求。通過無線接收模塊，可以將無線操作裝置與控制系統(tǒng)聯(lián)接起來，實現(xiàn)對設備的無線遙控。

由于吊車所在區(qū)域有防爆要求，為了保證設備在危險區(qū)的正常工作，處于該區(qū)域的電控系統(tǒng)和元件均要滿足防爆要求。設備具有無線遙控器自診斷功能，液壓系統(tǒng)配有壓力監(jiān)測，大、小車行走和升降系統(tǒng)設有限位保護，起升設超載保護，整車設應急切斷保護。

6　結論

國內自升式海洋鉆井平臺配套的起重設備，如防噴器起重機，目前多為整機購買。通過產(chǎn)品開發(fā)，在掌握設計制造技術的同時，滿足公司鉆井平臺的配套需求，擁有了自主知識產(chǎn)權，也為其他類型海上起重機的開發(fā)積累了經(jīng)驗。

編輯李韋螢

Development of Blowout Prevention Crane for Offshore Drilling Platform

Hao Jianguang

Thestructurecharacteristicsandperformanceparametershavebeenintroduceddetailedlyfortheblowoutpreventioncraneusedforoffshoredrillingplatform.

blowoutpreventioncrane;structurecharacteristics;performanceparameters

2016—05—23

TH218

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