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海洋平台起重机钢丝绳常见故障分析与处理

2019-8-15 23:08| 发布者: 龙辉起重陈鑫| 查看: 387| 评论: 0

摘要: 海洋油气田开发生产过程中,起重机负责海上现场全部吊装作业,以及与支持船舶之间的全部物料吊装作业。钢丝绳是起重机实现变幅、起升及下降等动作的关键部件,海洋平台起重机日常使用频次较高,相比较于其他液压、电 ...

       海洋油气田开发生产过程中,起重机负责海上现场全部吊装作业,以及与支持船舶之间的全部物料吊装作业。钢丝绳是起重机实现变幅、起升及下降等动作的关键部件,海洋平台起重机日常使用频次较高,相比较于其他液压、电气系统等故障,一旦钢丝绳发生故障,不仅会导致严重的设备损害结果,还会导致较大的生产损失。本文针对吊机钢丝绳的常见故障进行分析,并提出处理建议。
本文以国内某海上自升式平台配置的电液驱动起重机[2421HX32-00_YQHG2500-35 t-12 m(5 t -35 m) 型海洋起重机](以下简称吊机)为例进行分析研究。该平台主要进行海上钻完井作业支持、修井和相关工程支持服务。

该吊机在高盐度、高湿度的海洋环境下使用,设计工作环境温度为_ 20℃~ +45℃,允许工作风速为20.8m/s;停放时最大允许风速为51.5 m/s。吊机日均运转时间约为7~9 h。吊机的主要起重性能如图1 所示。

图1 某海上自升式平台吊机起重特性曲线

Ⅰ——1.0 m 有义浪高时,船外起升主钩负载曲线

Ⅱ——船上起升主钩负载曲线

Ⅲ——2.5 m 有义浪高时,船外起升主钩负载曲线

Ⅳ——1.0 m 有义浪高时,船外及船上起升副钩负载曲线

Ⅴ——2.5 m 有义浪高时,起升副钩吊人负载曲线

1 钢丝绳简介

吊机钢丝绳通过滑轮组、压板以及楔形与绞车以及钢结构安装固定,实现变幅、主钩、副钩系统的起升与下放动作。钢丝绳的应用布置如图2 所示, 这3 组钢丝绳的具体信息以及使用特性整理如表1 所示。

图2 吊机变幅、主钩及副钩的钢丝绳应用图示

2 常见故障原因分析与处理

钢丝绳作为吊机的关键组成部件,不仅要注重日常维保,还必须建立信息管理台账,包括钢丝绳型号、安装时间、使用时长、检查情况、保养信息等。

现针对吊机日常作业过程中,几种常见的钢丝绳故障进行分析,并提出处理建议。

2.1 钢丝绳“打扭”

1)故障现象 穿过游动滑轮组的钢丝绳,实现主钩的起升与下放操作动作。正常工作状态下,游动滑轮组两侧的钢丝绳应相互平行,互不干涉;但当钢丝绳“打扭”时,游动滑轮组两侧的钢丝绳之间就会出现“8 字形”或者“麻花形”交叉,如图3 所示。当主钩下放行程越长时,扭结现象会越明显。钢丝绳的“打扭”不仅会加剧磨损消耗,更会增加吊装作业的安全风险。

2)原因分析 出现这种现象的原因是新安装或新换钢丝绳使用一段时间后,出现内部应力集中,导致钢丝绳“打扭”。

3)处理方法

新安装或新换钢丝绳时,应注意选择抗扭结性能好,绳股捻向与绞车卷筒相匹配的钢丝绳;使用正确的穿绳工艺,确保穿绳过程中,避免产生扭转应力。

作业过程中,出现钢丝绳扭结时,应暂停吊装任务,将吊臂置于安全架上,并将主钩吊钩与滑轮组下放至甲板面,再逐步放松钢丝绳,在做好安全防护措施的情况下,通过拆除与吊臂相连的楔形头端(“死绳”端),释放钢丝绳内部应力,回装并固定楔形头。再次作业前,做起重测试,确认钢丝绳“打扭”问题解决。

图3 钢丝绳正常工作与扭结状态图示

同时,为了确保从本质上解决钢丝绳“打扭”问题,钢丝绳在卷筒上的卷绕方向也至关重要,对于常见的光面卷筒和带绳槽卷筒,建议卷绕方式参照表2[1]。

2.2 钢丝绳“崩绳”

1)故障现象 吊机新投入使用不久,大约2 个月

时间,吊臂做变幅起升动作,在40°~ 60°之间,也就是变幅绞车卷筒上第二层与第三层排绳转换处,出现钢丝绳排绳不规则,并会引起多次钢丝绳“崩绳”现象,吊机载荷负载越重时,“崩绳”现象就越明显,并会伴有声响和震动。如果吊机持续这种状态运转,会快速加剧钢丝绳的磨损,并存在吊装作业安全隐患。绞车上钢丝绳正常工作状态与错排“崩绳”状态下卷绕状态对比如图4 所示。

图4 绞车钢丝绳正常工作与错排“崩绳”状态对比

2)原因分析

①卷筒与新安装的钢丝绳不匹配,导致第一层钢丝绳排满后,卷筒上还留有小于钢丝绳直径的间隙(卷筒一周),会导致排绳不规则问题;

②光面的卷筒在运转一段时间后,第一层钢丝绳因较长时间的受压变形,会导致钢丝绳的导向纹路失效

③卷筒排绳与A 型架顶部导向定滑轮的偏斜夹角过大;

④卷筒上压板固定的出绳口走向不顺,会导致第二层排绳不规则,或第二层最后1~2圈的排绳出现“崩绳”。

3)处理方法 所有钢丝绳缠绕系统的偏斜角均不应大于4°,对阻旋转钢丝绳不应大于2°,可以采取减少卷筒长度或增加卷筒直径、增大定滑轮与卷筒之间的距离等措施减小偏斜角。当钢丝绳在绞车卷筒上采用多层缠绕时,在卷筒法兰处的钢丝绳偏斜角宜大于0.5°,以避免钢丝绳堆聚[1]。现场确认钢丝绳的选型与绞车卷筒的匹配,并且实测偏斜角均在设计允许范围内。通过在压板固定的出绳口增加一根与卷筒直径贴合的弧形导向条,长度15 cm,排绳错乱和“崩绳”问题得到显著改善。在使用一段时间后,仍存在轻微的排绳不规则问题,根据现场情况,配合出绳口导向条,在卷筒内侧壁再增加一片外边长4 cm×6 cm 的导向挡板,使钢丝绳“崩绳”问题得到明显解决。

导向条 针对卷筒出绳口因压板、焊缝及绳槽等缺陷造成的排绳S 形故障,导致卷筒上排绳至第二层最后一圈时出现排绳错叠或“崩绳”。此时可通过在卷筒初始出绳口增加导向条,调整出绳口的钢丝绳排序。导向条弧度与卷筒直径匹配,最大长度不建议超过卷筒直径的1/4 周长。导向条横截面为圆形,最大直径处不超过钢丝绳直径,并逐渐呈现径缩,形状如图5 所示。

图5 钢丝绳导向条形状图示

导向挡板 卷筒上钢丝绳排绳错叠或“崩绳”故障比较严重,通过导向条无法彻底解决问题时,可在卷筒内侧壁根据排绳间隙增加导向挡板来解决问题。导向挡板可分为块状和多片式圆环状,内弧面直径D 与卷筒直径匹配,径向有效厚度H 应为钢丝绳直径的整倍数值。导向挡板与卷筒内侧壁之间,可进行电焊固定,也可配孔固定,形状如图6 所示。

图6 钢丝绳导向档板形状图示

2.3 钢丝绳疲劳

1)故障现象 钢丝绳表面出现断丝、断股、腐蚀、变形、磨损等异常现象,通过日常巡检,即可发现故障。其中,在正常使用情况下,较为典型的是钢丝绳断丝现象,故障形式如图7 所示。

图7 钢丝绳“断丝”故障现象

2) 原因分析 钢丝绳在正常使用过程中,受外力(摩擦、冲击、挤压等)作用,会出现钢丝绳的损耗现象。

3)解决方法 吊机日常作业过程中,加强钢丝绳的状态监测,并做好维护与记录工作。一旦发现任何异常,参照《GB/T 5972—2006 起重机用钢丝绳检验和报废实用规范》,对钢丝绳的使用状态进行判断,一旦达到相关报废标准,立即对符合报废标准的钢丝绳进行换新处理。

3小结

吊机使用过程中,钢丝绳是决定现场起重吊装作业安全与否的关键部件之一。因此,对于钢丝绳一般建议采用预防性维修为主,同时,对于易损型号的钢丝绳提前做好备品管理,这样可以较大地提高设备使用的可靠性与安全性。

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2019-8-15 23:08| 发布者: 龙辉起重陈鑫| 查看: 387| 评论: 0

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