李會通，司江舸

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海洋石油平臺吊機液壓系統(tǒng)解析

李會通，司江舸

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300450）

介紹了海洋石油平臺吊機液壓系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)，介紹了各系統(tǒng)的工作原理，并以某型式吊機的液壓系統(tǒng)原理圖為示例，講解了液壓系統(tǒng)工作原理，簡單概述了吊機故障應(yīng)急操作。

海洋石油平臺 吊機 液壓系統(tǒng)

0 引言

在海洋石油平臺上，吊機被稱為平臺的“左膀右臂”，在人員、貨物吊裝過程中有著不可替代的作用。與機械、電氣等傳動方式相比，液壓傳動具體安全、成本低、傳動平穩(wěn)、承載力大等優(yōu)點。因此，液壓傳動被廣泛應(yīng)用于海洋石油平臺吊機。在吊機的管理工作中，必須掌握吊機的液壓系統(tǒng)原理，才能夠有效排除吊機相關(guān)故障，保證吊機的正常運行，從而保證平臺生產(chǎn)運營工作的順利開展。

因此，本文重點對吊機的液壓系統(tǒng)進行介紹，希望對提高吊機液壓系統(tǒng)的了解和吊機管理水平起到一定幫助。同時，對吊機應(yīng)急操作進行簡單概述，為吊機故障應(yīng)急情況下的操作提供參考。

1 海洋石油平臺吊機液壓系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)

海洋石油平臺吊機液壓系統(tǒng)主要包括動力系統(tǒng)、起升系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、變幅系統(tǒng)。

1.1 動力系統(tǒng)

一種是柴油機動力系統(tǒng)，由柴油機、液壓泵及彈性聯(lián)軸器組成；一種是電動機動力系統(tǒng)由電動機、液壓泵及彈性聯(lián)軸器組成。

1.2 起升系統(tǒng)

起升系統(tǒng)的絞車，由卷筒、支架，一個或兩個行星減速齒輪箱、制動器及液壓馬達組成。通常起升系統(tǒng)的限位裝置安裝在絞車上絞車制動器用來實現(xiàn)絞車制動，是常閉式濕式摩擦片制動器，在失壓情況下，通過彈簧力將摩擦片快速接合，實現(xiàn)安全制動。制動器的摩擦片設(shè)有一定的磨損補償量，經(jīng)久耐用。

1.3 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)

由一個或多個回轉(zhuǎn)機構(gòu)和回轉(zhuǎn)支承組成，回轉(zhuǎn)機構(gòu)減速器輸出端的小齒輪與回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)齒輪嚙合傳動，實現(xiàn)起重機的360度的全旋轉(zhuǎn)運動，用一個操縱手柄操作，左撥手柄左轉(zhuǎn)、右撥手柄右轉(zhuǎn)。

1.4 變幅系統(tǒng)

變幅系統(tǒng)有油缸變幅系統(tǒng)和鋼絲繩變幅系統(tǒng)兩種。其中，鋼絲繩變幅系統(tǒng)由絞車、固繩裝置、鋼絲繩、滑輪組及防吊臂降落的變幅鎖定機構(gòu)組成，實現(xiàn)吊臂的起升和降落，用一個操縱手柄操作，手柄后拉起升、前推降落。

變幅系統(tǒng)的絞車，由卷筒、支架，一個或兩個行星減速齒輪箱、制動器及液壓馬達組成。防吊臂降落的變幅鎖定機構(gòu)安裝在絞車上。

2 工作原理

在動力系統(tǒng)提供液壓動力源的基礎(chǔ)上，平臺吊機可以實現(xiàn)起升、變幅和回裝三個動作。

2.1 吊機動力系統(tǒng)工作原理

通過柴油機或者電動機驅(qū)動液壓泵，從而為整個液壓系統(tǒng)提供動力源。

2.2 吊機起升、變幅和回轉(zhuǎn)機構(gòu)工作原理

啟動吊機液壓泵站的電動機，驅(qū)動液壓泵,液壓泵輸出壓力油，操縱控制手柄，壓力油經(jīng)過多路換向閥直接到液壓馬達，同時控制油路上也有40~60 bar的液壓油通過換向閥打開減速機里的摩擦式制動器，液壓馬達在液壓油的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動帶動減速箱轉(zhuǎn)動，即可根據(jù)需要實現(xiàn)吊鉤起升、吊臂變幅或吊機整體回轉(zhuǎn)三大動作。工作結(jié)束后，控制手柄回復(fù)中位，多路換向閥及制動器的換向閥也同時復(fù)位，這樣液壓油停止供給液壓馬達停止工作，同時減速機制動器里的液壓油被彈簧排出來回到油箱,制動器制動，使減速機的輸出端和卷筒處于制動狀態(tài)。

3 液壓系統(tǒng)原理圖示例分析

為便于讀者更加直觀的對液壓系統(tǒng)原理進行了解，下面，以某型式吊機的液壓系統(tǒng)原理圖為示例，對液壓系統(tǒng)工作原理進行介紹。該型式吊機主要由回裝機構(gòu)、變幅機構(gòu)、主絞車機構(gòu)以及副絞車機構(gòu)組成。液壓系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

圖1

3.1 主油路

從上圖1中可以看出，系統(tǒng)中主油路主要分為兩大部分。

第一部分是由柴油機直接驅(qū)動的雙聯(lián)液壓泵P01提供兩路主油路P1和P2。此兩路油路為整個系統(tǒng)提供主動力油。

第二部分是由柴油機驅(qū)動的液壓泵P04提供的油路，一路送到風冷器對系統(tǒng)液壓油進行冷卻；一路送至油路P3，為副鉤恒張力機構(gòu)提供動力。

3.2 控制油路

系統(tǒng)中控制油路主要分為三大部分。

第一部分是由柴油機直接驅(qū)動的雙聯(lián)液壓泵P01提供兩路控制油路LS1和LS2，此兩路控制油路主要控制兩個多路閥H01、H02的動作。

第二部分是由P1、P2兩路油路通過梭閥HSV以及濾油器H05提供，該油路一路為主系統(tǒng)壓力表提供壓力，另一路通過先導(dǎo)供油閥H03后為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的控制油路（即本章所述的第二部分控制油路）。該部分控制油路主要通過吊機駕駛室內(nèi)的控制手柄，按照手柄指令，進入兩個多路閥H01、H02的對應(yīng)腔體，從而控制上述第一部分控制油路LS1和LS2來完成兩個多路閥組的動作。

第三部分也是由P1、P2兩路油路通過梭閥HSV以及濾油器H05提供，然后通過減壓閥H06為變幅、回轉(zhuǎn)、主鉤以及副鉤機構(gòu)的剎車裝置提供動力。此外，剎車裝置的動力也可以通過手搖泵N01提供。

3.3 主要閥組組塊的作用

1）多路閥H01

此多路閥組主要負責分配主鉤、副鉤、變幅三大機構(gòu)的油路，為他們提供控制油路和動作主油路。

2）多路閥H02

此多路閥組主要負責分配回轉(zhuǎn)機構(gòu)的油路，為他們提供控制油路和動作主油路。

3）邏輯閥H10以及液控換向閥H09、HDV

當?shù)鯔C無回轉(zhuǎn)動作時，由雙聯(lián)液壓泵P01提供兩路主油路和兩路控制油路一起進入多路閥H01，分配給主鉤、副鉤、變幅機構(gòu)動作所需動力。

但是當?shù)鯔C收到回轉(zhuǎn)動作信號時，為保證吊機聯(lián)動動作的平穩(wěn)，減少壓力波動對回裝動作的影響，此時通過邏輯閥H10以及液控換向閥H09、HDV一起將雙聯(lián)液壓泵P01提供的兩路主油路和控制油路分別分配給兩路多路閥H01和 H02，從而保證回轉(zhuǎn)動作的平穩(wěn)。

4 吊機故障應(yīng)急操作

應(yīng)急操作的基本原理是通過打開剎車，利用重力、人力或者其他動力使吊機獲得作用力方向的運動，但是必須保證應(yīng)急操作安全可控?；緦崿F(xiàn)是通過手動泵供油打開執(zhí)行機構(gòu)的剎車，吊機或者重物在外力作用下產(chǎn)生可以控制的平穩(wěn)連續(xù)的運動。應(yīng)急操作流程主要包含應(yīng)急主、副鉤下放、回轉(zhuǎn)、吊臂下放三種操作

4.1 主、副鉤應(yīng)急下放

關(guān)閉液壓馬達下降管路閥門，打開剎車進油閥門和馬達回油閥門，搖動手搖泵至產(chǎn)生一定壓力后，慢慢打開回油節(jié)流閥，實現(xiàn)應(yīng)急大、小鉤釋放。關(guān)閉節(jié)流閥可使重物停止下降。

4.2 吊臂應(yīng)急下放

關(guān)閉液壓馬達下降管路閥門，打開剎車進油閥門和馬達回油閥門，搖動手搖泵至產(chǎn)生一定壓力后，慢慢打開回油節(jié)流閥，實現(xiàn)應(yīng)急変幅下降。其中關(guān)閉節(jié)流閥，可以使吊臂停止下降。

注：應(yīng)急変幅下降操作中，在打開回油節(jié)流閥前，應(yīng)持續(xù)加壓，直至輔助剎車棘爪機構(gòu)打開（如有輔助剎車棘爪機構(gòu)）。如無法正常打開，可手動扳動完成。

4.3 應(yīng)急回轉(zhuǎn)

關(guān)閉平衡閥前電磁換向閥閥常開閥，打開常閉閥。并打開回轉(zhuǎn)馬達對應(yīng)轉(zhuǎn)向常閉閥，搖動手柄至產(chǎn)生一定壓力后，慢慢打開回轉(zhuǎn)馬達對應(yīng)節(jié)流閥

5 結(jié)束語

本文簡單對吊機故障應(yīng)急操作進行了介紹，便于在吊機故障情況下，使用者可以通過應(yīng)急操作實現(xiàn)吊機的部分動作。由于吊機在海洋石油平臺的不可替代作用，以及作為吊機核心的液壓系統(tǒng)，要求吊機使用和管理者必須掌握吊機液壓系統(tǒng)的機構(gòu)和原理。只有如此，才能在實際工作中，隨時了解吊機使用性能，便于對現(xiàn)場各類故障的排查。

同時，平臺吊機作為海洋石油平臺的關(guān)鍵設(shè)備，其性能的優(yōu)劣直接影響平臺的安全運行。因此需要廣大吊機使用者、管理者以及研發(fā)人員在掌握現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過不斷技術(shù)革新，進行新產(chǎn)品的研發(fā)，保證平臺吊機的安全、穩(wěn)定運行。

[1] 白號亮, 安兵. 關(guān)于吊機液壓系統(tǒng)典型故障的維修和改進研究. 自然科學(xué)（全文版）, 2016, 1(08).

[2] 曾永澤. 吊車液壓傳動的特點及使用維修. 中國汽車保修設(shè)備, 1994, (6).

[3] 楊志勇. 吊車液壓系統(tǒng)故障維修. 工程技術(shù)（全文版）, 2016, 51(12).

Analysis of Hydraulic System for Crane on Offshore Oil Platform

Li Huitong, Si Jiangge

(CNOOC Energy Technology & Services Ltd-Supervision & Technology Company, Tianjin 300452, China)

TH137

A

1003-4862（2018）06-0059-03

2018-03-21

李會通（1984-），男，工程師。研究方向：機械工程。Email：574633863@qq.com