海洋石油112FPSO單點吊橋液壓馬達故障分析及優(yōu)化維修

1、海洋石油112fps0單點吊橋液壓馬達故 障分析及優(yōu)化維修王春光崔家訓(xùn)彭彬彭湘桂中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司曹妃甸fpso作業(yè)公司摘要：本文主要介紹cfd11油hifpso112單點吊橋運行時因液壓馬達齒輪軸承鎖緊壞松 動導(dǎo)致液壓馬達驅(qū)動齒輪松動脫落馬達損壞，致使單點吊橋不能正常工作。經(jīng)過 對故障認真分析、研究，制定出最合理的維修方法，有效的保證了吊橋馬達的安 全運行。在此從單點吊橋的結(jié)構(gòu)、工作特點出發(fā)針對曾經(jīng)岀現(xiàn)的故障進行分析， 以及相應(yīng)的優(yōu)化維修對策進行總結(jié)。關(guān)鍵詞：海洋石油112; fpso;單點吊橋;馬達;1引言在海洋石油開發(fā)領(lǐng)域，浮式生產(chǎn)儲油裝置(floating production

2、 storage and offloading簡稱fpso)是一種常用的海上石油開采工程設(shè)施，主要由船體模 塊、單點系泊組成。故譯為浮式生產(chǎn)儲油卸油船，它具有船舶方面的一些特點， 但乂不同于船舶，由于兼有生產(chǎn)，儲油和卸油功能，因而設(shè)計更復(fù)雜，技術(shù)含 量更大，是目前海洋工程船舶中的高技術(shù)產(chǎn)品。本文提到的曹妃甸11油田海洋石油112fps0 (以下簡稱112)是由人連船廠設(shè)計, 于2003年由大連船廠負責(zé)建造的15萬t級的浮式生產(chǎn)儲油卸油船，2004年7 月投入曹妃甸11油田使用。單點吊橋位于112的船頭是由船體模塊與單點系泊 相互連接的唯一人行通道。一旦出現(xiàn)故障將不能正常起放，當單點出現(xiàn)異常情況

3、 時，人員將不能及時趕到現(xiàn)場，勢必給油出牛產(chǎn)和油出安全造成一定的影響。所 以單點吊橋能否正常運行，對油田的安全生產(chǎn)起著非常重要的作用。而本文正是 對單點吊橋在運行時因液壓馬達齒輪軸承鎖緊環(huán)松動導(dǎo)致液壓馬達驅(qū)動齒輪松 動脫落馬達損壞，致使單點吊橋不能正常工作。經(jīng)過對故障認真分析、研究，制 定出最合理的維修方法，有效的保證了單點吊橋馬達的安全運行。2 fpso112單點吊橋工作簡介單點吊橋位于是112船贈，是船體模塊與單點系泊相互連通的重要設(shè)備。因為不 論在什么海況下112船體總是圍繞單點系泊做圓周運動，所以船體與單點系泊 總能保持在一條直線上，在吊橋設(shè)計上將吊橋設(shè)計為收放吊橋時吊橋沿機座在 船體

4、右舷做180度來冋旋轉(zhuǎn)運動。吊橋的運動工況是靠安裝在機座上端的2臺液 壓馬達和一臺液壓絞車的運動來完成的。通過控制上端液壓絞車收放鋼絲繩來實 現(xiàn)吊橋沿機座軸向運動完成吊橋的吊起和降落。通過控制機座上的兩臺液壓馬達 的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)吊橋沿機座進行徑向旋轉(zhuǎn)運動完成吊橋的送岀與收回（如下圖1、 圖2） o當有人員要去單點平臺工作時，就需要船系操作人員進行吊橋起放操作。首先， 檢查并啟動液壓系統(tǒng)。第二，控制液壓閥啟動升降液壓絞車運行，將吊橋升起到 一定高度后停下。第三，控制液壓閥啟動2臺旋轉(zhuǎn)馬達運行，將吊橋旋轉(zhuǎn)送到單 點系泊的吊橋平臺上方后停下。第四，再次控制液壓閥啟動液壓絞車運行，將吊 橋慢慢降落到單點

5、系泊的吊橋平臺上。最后，需要打開液壓馬達的剎車，完成吊 橋的釋放工作（如圖3）。人員便可以通過吊橋到達單點，為防止船體和單點因 天氣原因產(chǎn)生較大幅度的相對晁動而損害吊橋或發(fā)生安全事故，在工作完畢后 需要將吊橋收回放置在船體上。其收回動作與釋放動作正好相反（如圖4）。圖4吊橋收起狀態(tài)卜載原圖圖3吊橋釋放狀態(tài)下載原圖圖1旋轉(zhuǎn)液壓馬達下載原圖圖2升降液壓絞車下載原圖這里需要注意的是當?shù)鯓蚍诺絾吸c系泊上以后必須要把旋轉(zhuǎn)馬達的剎車打開， 使旋轉(zhuǎn)馬達在外力作用下能夠自由轉(zhuǎn)動。這是因為吊橋放到單點上的時候，如果 海上風(fēng)浪較大，112船體會隨著風(fēng)浪上下左右擺動，這樣吊橋走道（吊臂）就會 左右擺動，其受力將會帶

6、動驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動，如果剎車裝置抱死則齒輪箱輸出小 齒輪會來回擺動，由于回轉(zhuǎn)內(nèi)齒圈的反作用力，其載荷便會傳動到軸承上，在 受到較大的載荷的情況下，軸承保持架可能損壞，軸承失效后，如果載荷過大則可能會造成齒輪的齒斷裂及內(nèi)齒圈齒輪斷裂，同時導(dǎo)致與該齒輪軸連接的行 星齒輪托架的花鍵槽損壞，吊橋?qū)o法收冋（如下圖5、圖6）。圖5損壞的軸承下載原圖圖6損壞的齒輪箱下載原圖3事故及原因分析3.1事故發(fā)生過程船系操作人員啟動吊橋系統(tǒng)前根據(jù)操作規(guī)程對吊橋液壓系統(tǒng)和整個設(shè)備進行了 仔細的檢查，沒有發(fā)現(xiàn)異常問題。于是開始啟動液壓系統(tǒng)，在液壓絞車升起吊橋 的整個過程一切正常，在吊橋開始旋轉(zhuǎn)的過程中聲音、轉(zhuǎn)速以及液壓系統(tǒng)

7、的壓力 都在正常范圍內(nèi)，沒有發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象。當?shù)鯓蜻\行到一半的時候，液壓系統(tǒng)壓力 突然變小、吊橋速度減慢、動力降低。隨后聽到機座內(nèi)“咔”的一聲巨響。于是 立即停機檢查，打開吊橋機座門發(fā)現(xiàn)一臺液壓馬達的動力驅(qū)動齒輪脫落（如下 圖7、圖8）圖7正常驅(qū)動齒輪下載原圖圖8驅(qū)動齒輪脫落3. 2應(yīng)急故障維修下載原圖因為兩臺液壓馬達的液壓管路處于并聯(lián)連接狀態(tài)。由下而液壓系統(tǒng)圖可以看出， 當啟動液壓馬達控制閥后脫落動力驅(qū)動齒輪的馬達將會空載轉(zhuǎn)動，而另一馬達 因為受力過大沒有液壓油通過而不能轉(zhuǎn)動。從而導(dǎo)致吊橋?qū)o法轉(zhuǎn)動。必須對其 進行應(yīng)急維修使其能夠收冋，然后再對其進行系統(tǒng)的檢查維修。應(yīng)急維修思路就 是將損壞的液

8、壓馬達拆除。一方面是防止吊橋轉(zhuǎn)動進一步損壞馬達，另一方面是 為了隔離液壓油路，使液壓油能完全的通過好的液壓馬達，讓吊橋在一個馬達 的驅(qū)動下能夠緩慢的運轉(zhuǎn)，由液壓原理圖可以看出（如圖9）。經(jīng)過維修人員按 此方案進行應(yīng)急維修，吊橋又恢復(fù)“牛命”能夠緩慢的旋轉(zhuǎn)（如圖io） o圖9液壓系統(tǒng)圖下載原圖圖1 0 臺馬達工作下載原圖3.3事故原因分析經(jīng)過對液壓馬達的結(jié)構(gòu)分析和事故現(xiàn)象的判斷，最終認為是因為馬達使用時間 較長和驅(qū)動齒輪工作受力較大等原因?qū)е埋R達內(nèi)軸承上端鎖緊驅(qū)動齒輪的齒輪 軸承鎖緊環(huán)松動，不能與驅(qū)動齒輪的軸同步轉(zhuǎn)動，在齒輪的轉(zhuǎn)動下齒輪軸承鎖 緊環(huán)慢慢的松開，直到驅(qū)動齒輪沒有支撐而脫落（如圖11

9、）。通過對液壓馬達拆解發(fā)現(xiàn)，驅(qū)動齒輪軸上的鎖緊壓蓋有受力損傷和跑圓轉(zhuǎn)動的 痕跡，這能進一步判斷驅(qū)動齒輪的脫落是因為鎖緊壓蓋反松而引起的。經(jīng)過對液 壓馬達結(jié)構(gòu)和工作原理進一步分析發(fā)現(xiàn)驅(qū)動齒輪軸鎖緊壓蓋在設(shè)計上也存在一 定的缺陷，雖然它能夠鎖緊驅(qū)動齒輪軸使其在整個齒輪箱內(nèi)運動，但是它不能 保證在受到外力時不會反松。一旦受到相反外力或安裝不緊將會出現(xiàn)鎖緊盤反松 齒輪脫落，馬達不能工作（如圖12） o圖1 1驅(qū)動齒輪結(jié)夠圖下載原圖圖1 2齒輪箱 下載原圖4優(yōu)化維修經(jīng)過對整個故障過程的分析和對馬達整體結(jié)構(gòu)的研究，提出了幾個的整改方案 以彌補原廠設(shè)計缺陷，防止類似事故的再次發(fā)生。最終確定了一個最簡單而行之

10、 有效的方法，就是在齒輪鎖緊盤上增加沉頭鎖緊銷。用游標卡尺測出新齒輪軸承 鎖緊環(huán)內(nèi)環(huán)的厚度為14mm,根據(jù)承載外力判斷，決定使用直徑為8mm的鎖緊銷。 鎖緊環(huán)為不銹鋼材質(zhì)，想鉆出一個符合標準的孔難度較大。最終由維修工作經(jīng)驗 非常豐富的高級機修工湯成美使用手電鉆和絲錐完成（如下圖13、圖14）。圖1 3鎖緊環(huán)和鎖緊銷下載原圖圖1 4鎖緊環(huán)鎖緊下載原圖5正確的操作及維護保養(yǎng)止確的操作和定期維護保養(yǎng)對設(shè)備運行具有重要意義，一是保證設(shè)備能夠止常 運行，達到使用目的;二是減少設(shè)備故障發(fā)牛率，延長設(shè)備使用壽命;三是能有 效的降低安全生產(chǎn)事故的發(fā)生。5.1單點吊橋的操作程序(1) 在操作單點吊橋之前，確認操

11、作區(qū)域內(nèi)沒有障礙物。(2) 正式啟動前，液壓系統(tǒng)應(yīng)先運行30分鐘，確保液壓系統(tǒng)排盡系統(tǒng)中的空 氣。(3) 檢查液壓油泄漏情況。(4) 將限位開關(guān)，旋轉(zhuǎn)角放置到正確位置。(5) 在操作前確保線纜緊i古i在絞盤上。(6) 檢查絞車上下的操作是否正常。注意:每個操作桿直接影響操作位置。(7) 檢查限位開關(guān)的上下操作。(8) 在操作控制單元上按照相應(yīng)的標志進行操作。5.2單點吊橋的維護保養(yǎng)程序(1) 所有潤滑部件以正確方式進行潤滑，如下表：(2) 如上表所示，檢查所有軸承箱內(nèi)滑油是否在可運行范圍。(3) 檢查液壓動力系統(tǒng)供給的液壓是否滿足流量和壓力的要求。(4) 更換新的液壓管線在連接和安裝前，應(yīng)該進行沖洗。結(jié)語 經(jīng)過這次維修，在以后的單點吊橋馬達檢查中均未發(fā)現(xiàn)齒輪鎖緊盤松動現(xiàn)象。一 年來單點吊橋再未出現(xiàn)過任何類似問題。通過這次優(yōu)化維修，體會到有時大的故 障往往是由一個很簡單的問題