海洋石油162平臺樁腿齒條自動潤滑系統(tǒng)設(shè)計

《資源節(jié)約與環(huán)?！?2020

年第

2

期海洋石油162平臺樁腿齒條自動潤滑系統(tǒng)設(shè)計引言海洋石油

162

平臺是一座集試采、井口作業(yè)、熱采支持等功能的一體化平臺，

采用四樁腿懸臂梁自升式平臺型式，鋼質(zhì)非自航，適用于渤海灣最大水深

40m

內(nèi)（含天文潮和風暴潮）作業(yè)。平臺主要由平臺主體、升降系統(tǒng)（電動齒輪齒條型式）、樁腿等組成。樁腿齒條是海洋石油

162

平臺的重點核心設(shè)備，需要時刻處于良好的運行狀態(tài)，要做到這一點需合理而完善地對設(shè)備的摩擦點進行潤滑，才能控制摩擦，降低磨損，防止腐蝕，減少傳動機構(gòu)中消耗的能量，減少設(shè)備損壞與故障，延長設(shè)備的使用壽命[1]。針對目前齒條潤滑是處于人工抹油潤滑的現(xiàn)狀，展開自動潤滑裝置設(shè)計研究，對各樁腿齒條增加自動潤滑裝置，提高設(shè)備自動化水平。1

潤滑點的確認海洋石油

162

平臺采用圓柱型樁腿，升降裝置采用電動齒輪齒條式升降，每個樁腿共由

4

個電機分別驅(qū)動

8

個小齒輪，每個電機一拖二驅(qū)動

2

個小齒輪。

其升降裝置主要結(jié)構(gòu)如圖

1所示：為便于對齒條充分潤滑，在樁腿頂部齒條兩側(cè)（圖

2）設(shè)置

2個潤滑點，對兩側(cè)的齒條進行潤滑；樁腿背面觀察孔（圖

4）設(shè)置4

個潤滑點，對驅(qū)動小齒輪進行潤滑。本項目潤滑系統(tǒng)的潤滑脂消耗量計算如下所示：小齒輪齒寬

b=160mm；小齒輪模數(shù)

m=101.6；齒輪齒數(shù)

Z=7；小齒輪的節(jié)圓直徑

d=m×z=711.2

mm；（1）圖1

海洋石油162平臺電動升降裝置圖4

樁腿背面安裝孔2

潤滑消耗量的計算潤滑點的消耗量大小，主要受摩擦面的材料，表面的平滑程度，運轉(zhuǎn)條件（速度、旋轉(zhuǎn)數(shù)、負載、運轉(zhuǎn)及周圍溫度等）、潤滑劑種類、密封狀態(tài)等影響。

通常依據(jù)經(jīng)驗公式計算潤滑脂消耗量的大小。圖2

樁腿頂部齒條潤滑點位置圖3

樁腿背面4個潤滑點115高連燁

穆勝軍

程

宇（中海油能源發(fā)展股份有限公司采油服務(wù)分公司

天津

300452）摘

要：針對海洋石油162平臺樁腿齒條目前處于人工抹油的現(xiàn)狀，展開自動潤滑裝置設(shè)計研究，通過確認潤滑點數(shù)量，計算出每條樁腿的潤滑脂消耗量，合理選擇潤滑方式和重要零部件，最終確認潤滑設(shè)計方案。

通過自動潤滑系統(tǒng)設(shè)計研究，可提高設(shè)備自動化水平，提高齒條使用壽命。關(guān)鍵詞：自動潤滑系統(tǒng)；海油平臺162；樁腿齒條DOI:10.16317/ki.12-1377/x.2020.02.096本項目中潤滑副之間的結(jié)構(gòu)形式為齒輪齒條式摩擦，根據(jù)機械設(shè)計手冊經(jīng)驗公式，每個潤滑點的潤滑脂消耗量為（2）（3）Q1=0.025×b×d×0.01=28.448

mL/min；一條樁腿的潤滑點數(shù)量為

N=6；一條樁腿所需的潤滑脂消耗量為Q0=N×Q1=170.688

mL/min；通過以上計算，單樁腿潤滑點消耗量至少為

171mL/min。3

潤滑裝置形式的選擇本項目根據(jù)實船調(diào)研情況及上述表格分析，

潤滑形式采用單線式的潤滑系統(tǒng)。執(zhí)行機構(gòu)采用噴射閥噴射的形式對齒輪及摩擦面提供持久的油膜，可減小停機時間及降低維修費用，提高設(shè)備使用壽命?！顿Y源節(jié)約與環(huán)保》 2020

年第

2

期根據(jù)潤滑類型及潤滑點數(shù)，選用

6

出口的分配器，分配器具體參數(shù)如表

2

所示，外形示意圖如圖

5

所示。圖5

分配器外形圖根據(jù)潤滑類型為了減少管路及集中安裝，分配器安裝在自動潤滑泵站內(nèi)部。分配器外形如圖所示。分配器自帶出油管的卡套式接頭，可直接現(xiàn)配管路即可。5

潤滑脂的選擇在選擇潤滑脂時，以適合機械設(shè)備的潤滑為首位，其次是使集中潤滑裝置能順利工作。選擇時可考慮如下條件：粘度變化應(yīng)小由混合“溫度”引起的粘度變化小的潤滑脂，機械的安定性好，適合壓送潤滑。離油度（分油量）應(yīng)該小潤滑脂經(jīng)過長時間的受壓、受熱、肥皂與油會分離，把這一層度稱為離油度（分油量）。

根據(jù)潤滑脂的種類不同而有差異，應(yīng)選擇離油度（分油量）小的潤滑脂。氧化安定性應(yīng)好潤滑脂和空氣接觸就氧化，特別是在高溫時就更容易氧化，在集中給脂中，因為潤滑脂要經(jīng)過非常長時間的使用，因此有必要選擇氧化安定性好的潤滑脂。壓送性好、流動阻力小應(yīng)選擇吸入性能、壓送性能好，流動阻力小的潤滑脂。根據(jù)潤滑脂選用原則，

以及同類型產(chǎn)品的應(yīng)用經(jīng)驗，選用Mobilith

SHC1000Special

系列潤滑脂。

其主要性能特點如下：①化學穩(wěn)定性高，配方中的特殊添加劑組合，具有抗磨，防銹和防腐蝕能力，并可提供高、低溫下的操作粘度。②推薦操作溫度-30°C-150°C。潤滑脂主要技術(shù)參數(shù)如表

3

所示。表3

潤滑脂主要技術(shù)參數(shù)潤滑系統(tǒng)按系統(tǒng)供油方式主要分為單線式和雙線式兩大類，各自特征如表

1

所示：表1

單線式和雙線式潤滑系統(tǒng)主要特征特征單線式雙線式工作原理從泵送來的潤滑劑、

依次推動分配器活塞移動，

同時依次向潤滑點供油。不受潤滑點背壓高低的影響，

強制性給油。其中有一處或多處受堵后，可通過超壓溢流閥指示器溢流，系統(tǒng)可繼續(xù)工作，受堵點容易發(fā)現(xiàn)[2]。從泵送來的潤滑劑、可以直接進入各分配器，推動活塞后向潤滑點供油。背壓低，阻力小的潤滑點首先得到供油。

其中有一處或多處受堵后，系統(tǒng)可繼續(xù)工作，故受堵潤滑點不容易發(fā)現(xiàn)。輸送管道供油主管道，

只要一根，

配管簡單，在可動部分上的潤滑點容易實施供油。供油管道必須是兩根，依次輪流工作報警功能在全部潤滑點種，只要有一處堵塞，通過各種形式的指示器，就可報警。所以只要監(jiān)視一臺母分配器的動作，就可實現(xiàn)對全系統(tǒng)的監(jiān)視。分配器是否供油，只有通過觀察該分配器上的運動指示桿是否動作來判別，所以很不方便。潤滑點被堵塞時，不易發(fā)現(xiàn)。給脂

的可靠

性及脂

量控制只要系統(tǒng)在工作，

每個潤滑點都能獲得預(yù)定的給脂量。給脂量不會因過多而浪費滑點給脂量的多少，受負荷輕重、背壓高低、距離遠近、阻力大小等因素影響，給脂量不易和預(yù)定量相一致。

容易發(fā)生過多而浪費或過少甚至中斷的情況。系統(tǒng)擴展性需要新增潤滑點，系統(tǒng)擴展時，不方便，需要改變系統(tǒng)中分配器的形式。有時需停止某些潤滑點供油時，也不方便。系統(tǒng)擴展性方便，不需要變更原系統(tǒng)。油脂規(guī)格/Mobilith

SHC

系列1000SpecialNLGI

等級2增稠劑類型復(fù)合鋰基工作錐入度，25℃，ASTMD

217，mm/10280滴點，℃，ASTMD

2265265基礎(chǔ)油粘度，ASTMD

445cSt@40℃1000四球焊接負荷，ASTMD

2596，kg620水沖失，ASTMD

1264,79℃失重，wt%2.6防銹試驗，ASTMD

6138，蒸餾水0防腐保護，ASTMD

1743，等級通過四球磨損試驗，ASTMD

2266，疤痕，毫米0.5低溫扭矩，ASTMD

1478，扭矩

@

起動/1

小時

gcm

和測試溫度/美國鋼鐵流動性測試，AM-S

1390，-18℃，gms/min/4

分配器的選擇分配器是把潤滑脂按照要求的數(shù)量、周期可靠地供送到摩擦副的潤滑元件。表2

分配器具體參數(shù)型號公稱壓力/MPa每孔每次給油量/ml備注DMF3，6

出口400.5116《資源節(jié)約與環(huán)?！?020

年第

2

期6

潤滑泵的選擇電動潤滑泵（含電機）的主要功能，是為整個潤滑系統(tǒng)輸出潤滑脂[3]。泵的輸出流量應(yīng)大于所有潤滑點的總消耗量（171ml/min），初步選用

400mL/min

的潤滑泵，使其輸出有較大的富裕量。泵額定壓力初步選用

400bar，一般定義工作壓力為額定壓力的

85%，需要對系統(tǒng)壓力損失進行驗算，使工作壓力有較大的富余量。主要參數(shù)如下：流量：400cc/min；溢流設(shè)定壓力范圍：0-400BAR；油桶容積：30L；電制：380V，50HZ，3P。其外形示意圖如圖

6

所示。7

噴射閥的選擇噴射閥的作用就是將電動潤滑泵輸送過來的潤滑脂在壓縮空氣的作用下噴射到驅(qū)動單元的表面上，以達到潤滑效果。其安裝位置及安裝角度是否合適影響最終的潤滑效果。在選擇噴射閥時，需要考慮噴射閥的噴射距離、噴射直徑、用氣量及最大工作壓力等。本系統(tǒng)所選用的噴射閥參數(shù)如表

7

所示：平臺上升、平臺下降動作均是齒條上表面嚙合面承受載荷，樁腿上升、樁腿下降動作均是齒條下表面嚙合面承受載荷。

為保證噴射閥噴出油液能夠覆蓋小齒輪的兩個齒面，噴射閥安裝的時候噴頭方向要斜向下成一定的角度。如圖

8

所示，

背部安裝孔噴射閥的安裝支架應(yīng)做成可調(diào)節(jié)式結(jié)構(gòu)。

通過圖

8

可知，可通過調(diào)整角度，小齒輪正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)時，其兩個齒面是均可以噴射到位的。安裝完畢后，需啟動系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)噴射閥安裝角度和噴射距離，確認潤滑油能夠噴到兩個小齒輪的兩個齒面后，再固定安裝位置。8

總體技術(shù)方案整個平臺共

4

條樁腿，每條樁腿配備套一套自動潤滑系統(tǒng)，共計

4

套潤滑系統(tǒng)。

每套潤滑系統(tǒng)主要由潤滑泵站、

本地控制柜、噴射閥組件、管路及電纜附件等組成。本項目自動潤滑系統(tǒng)總體設(shè)計方案如圖

9

所示：圖6

潤滑泵外形圖圖7

噴射閥原理示意圖表7

噴射閥參數(shù)圖8

噴射閥安裝示意圖圖9

潤滑系統(tǒng)原理圖本項目自動潤滑系統(tǒng)可實現(xiàn)以下主要功能：（1）整個平臺共

4

個樁邊控制及

1

個集中控制；（2）

通過與升降電機動作聯(lián)鎖，自動潤滑裝置與升降匹配動作；（3）通過機旁調(diào)節(jié)實現(xiàn)油液噴射潤滑的快慢；（4）機旁通過時間設(shè)定實現(xiàn)強制潤滑和自動潤滑功能。結(jié)語通過確認潤滑點數(shù)量，計算出每條樁腿的潤滑脂消耗量，根據(jù)現(xiàn)場實際工況，選用單線噴射式潤滑方式，合理選擇潤滑系統(tǒng)的分配器、潤滑脂、潤滑泵、噴射閥等關(guān)鍵部件，確定自動潤滑系統(tǒng)的最終方案。

該自動潤滑方案取代了目前人工抹油的現(xiàn)狀，提高了設(shè)備自動化水平、設(shè)備運行平穩(wěn)、噪音小，使用壽命長[4]。參考文獻李子根,等．門座起重機集中潤滑系統(tǒng)改造[J].港口裝卸,2017.霍啓鏗,等.集中潤滑系統(tǒng)在風力發(fā)電機中的應(yīng)用[J].時代農(nóng)機2018.王