海上石油平台吊车钢丝绳跳槽乱绳故障分析

发表时间:2020/10/19   来源:《基层建设》2020年第18期   作者:张超
[导读] 摘要:在海洋油田的开发和生产过程中,起重机负责海洋采油平台和所有支援平台材料的起重作业。
        中海石油(中国)有限公司天津分公司  天津  300452
        摘要:在海洋油田的开发和生产过程中,起重机负责海洋采油平台和所有支援平台材料的起重作业。钢丝缆绳是实现振幅变化、提拉和下降的起重机的核心构成要素,海上平台起重机每日使用频率高,所以经常出现油压和电力系统故障,钢丝缆绳发生故障时不仅会造成严重设备损坏,还会造成产量损失。
        关键词:石油平台;吊车;钢丝绳;常见故障;分析
        引言
        吊机的工作稳定性和安全直接关系到个人安全、生产设施及财产安全。钢丝缆绳是起重机的一个重要组成部分,钢丝缆绳发生故障的原因中,变形及结构损坏是主要原因,绳索障碍使钢丝绳磨损较快,针对这个问题,对渤海油田的石油生产平台吊机进行了分析。
        1 钢丝绳简介
        吊机的钢丝绳由压力板、楔形和钢结构物安装和固定,实现吊变幅、主钩、副钩系统的起升和下沉。钢丝设计见图1。三种钢丝绳组的具体信息和使用特性如表1所示。
 
        图1吊机变幅、主钩及副钩的钢丝绳应用图示
        表 1 吊机钢丝绳信息及使用特性
        2 常见故障原因分析与处理
        吊车的核心组件钢丝绳不仅要进行每日的维护,而且要记录相关信息,包括钢丝绳类型、安装时间、使用时间、检查状态及维护信息在内的信息管理账户。针对目前吊车的日常操作,将对几条普通钢丝绳的故障进行分析,并且提出处理提案。
        2.1 钢丝绳“打扭”
        2.1.1故障现象
        主吊钩的起升和下放是通过穿过游动滑轮组的钢丝绳来实现的。在正常的工作条件下,游动滑轮组两侧的钢丝绳应该是平行的,互不干涉。但是,钢丝绳会出现"8"或"麻花"形状,参见图2。主钩下放越长,扭动现象越明显。钢丝绳的"拧绳"既增加了磨损,又增加了作业的安全隐患。
        2.1.2原因分析
        造成这一现象的原因是,钢丝绳重新安装或更换后的一段时间内,会引起内应力集中,导致钢丝绳"变形"。
        2.1.3处理方法
        在安装或更换新钢丝绳时,要注意选择防弯曲性能优秀的钢丝绳,并确保钢丝扭曲的方向与圆鼓一致。使用正确的绳索穿法,以免在绳索线程中产生扭曲应力。启动过程中,如果线绳缠绕,缆绳作业会被中断,吊臂要在安全架上,主钩吊钩与滑轮组到达甲板后安全缆绳被很好地保护,此时要慢慢解开缆绳。要清除连接吊臂的楔形头端,清除钢丝绳内部应力,并重新安装和固定楔子头。要在重新启动前进行测试,以确认钢丝绳的"拧扭"问题已解决。与此同时,为了从本质上解决绳头的"拧"问题,钢丝绳的绑定方向也很重要。对于一般光 面卷筒和带绳槽卷筒来说,推荐采用图2的方法。
 
        图 2 钢丝绳正常工作与扭结状态图示
        表 2 钢丝绳与卷筒卷绕关系特性
        2.2 钢丝绳“崩绳”
        2.2.1故障现象
        使用新的吊机后约2个月,吊臂会在40°~ 60°之间做变幅起升动作。这是变幅绞车卷筒上的第二层和第三层之间的切换。绳子的排列有不规则性,可能会多次发生钢筋绳的“蹦绳”现象,吊机的负重越重,“蹦绳”现象越明显,并且伴随着噪音和振动。如果长时间保持此状态,那么钢丝绳的磨损会迅速增加,还有吊臂作业中也会存在。图3为常见的一种故障状况比较。
 
        图3绞车钢丝绳正常工作与错排“崩绳”状态对比
        2.2.2原因分析
        (1)卷筒与新安装的钢丝绳不一致,当绳索的第一层叠满时,小于钢丝直径的卷筒仍然会出现空隙,从而引发绳子的不规则。(2)光面卷筒运行时间一长,钢丝绳的第一层就会出现压缩而变形,钢丝绳的导线可能会出故障。(3)卷绳和A 型架顶部导向定滑轮的偏斜的角度太大。(4)卷筒压力板固定的排污口方向不顺,造成第二层不规则或第二层最后一至二圈“蹦绳”。
        2.2.3处理方法
        所有线材线圈系统的下垂角度不要超过4°,钢丝绳的对阻旋转应该不超过2°。可以采取缩卷筒长度、增加卷筒直径、增加定滑轮与卷筒的距离等措施来降低斜度。钢丝绳在绞车卷筒上缠到多层的时候,卷筒法兰处的钢丝绳偏斜角不应该小于 0.5°。钢丝绳的选择应该与卷筒一致,并且保证测定的偏角都在设计的允许范围内。在压力板上固定的绳索出口基础上,增加了符合鼓直径的弧 形导向条,长15厘米,绳索布局杂乱无章且"绳索崩塌"问题有了相当大的改善。使用一段时间后仍然有一些不规则的绳子排列问题。根据现场情况,在增加相应的导向挡板,并且尺寸为 4 cm×6 cm,“断绳”的问题得到了很好的解决。
        2.3 钢丝绳疲劳
        2.3.1故障现象
        钢丝绳表面出现钢丝绳破损、腐蚀、变形、磨损等不正常现象,通过每天的检查可发现。其中正常使用时最常见的现象是钢丝绳的断丝,故障形状如图4。
 
        图 4钢丝绳“断丝”故障现象
        2.3.2原因分析
        钢丝绳在正常使用过程中,由于外部力量(摩擦、冲击、挤压等)的作用,钢丝绳会受到磨损。
        2.3.3解决方法
        在吊机每天工作期间,要加强钢丝绳的状态监控,并记录相关工作内容。如果发现异常,要查看相关标准和规范,以判断钢丝绳的使用情况。如果达到相关废弃标准,需要立即更换钢丝绳。
        结束语
        在使用吊机的过程中,钢丝绳是现场作业安全的决定因素之一。因此一般对钢丝缆绳进行预防维修是最好的,同时对容易损坏的钢丝缆绳进行备用零件管理,可以大大提高设备的可靠性和安全性。
        参考文献:
        [1]王文鑫,贡建广,李雪梅.海洋石油平台吊机滚筒钢丝绳乱绳案例分析[J].船海工程,2016,45(5):83-85,90.DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2016.05.021.
        [2]王文鑫,贡建广,李雪梅.海洋石油平台吊机滚筒钢丝绳乱绳案例分析[C].//中国石油学会.2016年FPSO技术交流会 论文集.2016:83-85,90.
        [3]徐正荣,张永胜.海洋平台吊车钢丝绳常见故障分析与处理[J].起重运输机械,2019,(7):115-118.DOI:10.3969/j.issn.1001-0785.2019.07.026.
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