機(jī)械滑環(huán)系統(tǒng)維護(hù)與管理分析

胡國后

（中海石油有限公司，北京 100010）

1 滑環(huán)簡介

圖1 滑環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 軸承

截止2012年，中海油有系泊系統(tǒng)15套，14套在用，1套暫廢棄，每套系泊系統(tǒng)中均有一套核心的機(jī)械設(shè)備，即滑環(huán)（見圖1）；圖1中滑環(huán)是一個(gè)典型代表，由動(dòng)滑環(huán)、靜滑環(huán)和液壓滑油系統(tǒng)三個(gè)主要部分組成，圖1中間，粉色部分是動(dòng)滑環(huán)，它主要是由三組滾動(dòng)軸承（見圖2）組成；余下部分是靜滑環(huán)，由三組靜支承組成，其中包括機(jī)械密封、間隔密封軸承支承環(huán)、軸承縮環(huán)、軸承壓蓋等部件；液壓滑油系統(tǒng)是滑環(huán)的重要附屬系統(tǒng)，它是由滑油槽、油泵、緩沖氣罐、液壓閥、壓力表、管線等組成。此處要重點(diǎn)說明的是液壓潤滑系統(tǒng)還承擔(dān)著滑油系統(tǒng)的責(zé)任。滑環(huán)在系泊系統(tǒng)中一般都承載著500噸以上的扭力，所以對(duì)軸承的制造質(zhì)量和液壓潤滑系統(tǒng)的潤滑、緩沖作業(yè)也尤為重要。如圖3所示，滑油從油槽流出經(jīng)油泵加壓后，分成兩路，一路從軸承下表面進(jìn)入軸承系統(tǒng)潤滑滾柱，從上表面流出進(jìn)入與滑油平衡的系統(tǒng)，另一路從密封上表面流入從密封下表面流出進(jìn)入與滑油平衡的系統(tǒng)，整個(gè)滑油系統(tǒng)最復(fù)雜的是滑油平衡系統(tǒng)；由于整個(gè)系統(tǒng)不是閉式循環(huán)系統(tǒng)，徹底更換一次滑油比較難，工作時(shí)間長，所以對(duì)滑油的定期取樣分析要求非常高。

圖3 滑環(huán)滑油系統(tǒng)

2 滑環(huán)故障歷史

2000-2012年中海油滑環(huán)系統(tǒng)故障初步統(tǒng)計(jì)是37起、隨著操作維護(hù)人員不斷對(duì)該機(jī)械設(shè)備的數(shù)據(jù)故障率成逐年下降的趨勢，滑環(huán)故障主要有以下幾種類型。

（1）滑油系統(tǒng)故障主要有以下原因：①滑油質(zhì)量不符合要求，如滑油型號(hào)不對(duì)、長期不更換、滑油內(nèi)滲入雜質(zhì)等等；②滑油壓力不夠，如滑油緩沖氣瓶氣壓不夠、油壓泵故障、管線泄漏等等。

（2）滑環(huán)軸承故障主要有以下原因：①溫度過高：②軸承燒傷；③滾道表面金屬剝落；④軸承噪音過大；⑤支撐故障；⑥塑性變形。

3 滑環(huán)系統(tǒng)維護(hù)管理

通過對(duì)故障的分析研究，對(duì)于滑環(huán)滑油管理和滑環(huán)安全狀態(tài)監(jiān)測尤為重要。

（1）滑油管理

海油大多的滑環(huán)滑油均可按照油品檢驗(yàn)制定對(duì)各潤滑點(diǎn)位置進(jìn)行油品取樣檢驗(yàn)，并利用熱成像儀對(duì)電儀滑環(huán)進(jìn)行檢測，每季度一次。潤滑脂類的主要是滑環(huán)螺栓、壓蓋等，主要通過鐵譜與磨損顆粒分析，對(duì)磨損物來源與磨損程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，現(xiàn)場根據(jù)磨損程度評(píng)價(jià)只能使用加密注油頻率替換的手段進(jìn)行處理。潤滑油類主要是滑環(huán)滑油系統(tǒng)：主要通過理化指標(biāo)檢驗(yàn)對(duì)油品的品質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測分析，如發(fā)現(xiàn)異常情況，再對(duì)油液進(jìn)行針對(duì)性的濾膜與鐵譜分析，針對(duì)分析結(jié)果及時(shí)對(duì)潤滑油進(jìn)行更換和清洗。通過初步梳理，表1中的內(nèi)容必須檢測。

表1 滑油指標(biāo)對(duì)照表

但是在操作維護(hù)的滑油檢測工作中，有很多檢測工作都不是很到位，圖4中將在工作中逐步完善和提高的診斷方法匯總。

圖4 油液檢測方法

（2）滑環(huán)動(dòng)態(tài)監(jiān)測管理

如圖5所示，對(duì)于滑環(huán)的監(jiān)測研究也是起步階段，監(jiān)測系統(tǒng)必須考慮震動(dòng)、環(huán)境溫度、滑油溫度、位移、傾角、風(fēng)速等參數(shù)，將這些參數(shù)與滑油化驗(yàn)的結(jié)果，來結(jié)合綜合考慮滑環(huán)的安全狀態(tài)。

圖5 滑環(huán)監(jiān)測參數(shù)

（3）除了要加強(qiáng)對(duì)滑環(huán)的本體監(jiān)測以外，還必須加強(qiáng)對(duì)FPSO受力情況的監(jiān)測。

1）加強(qiáng)波浪&流速對(duì)FPSO影響的監(jiān)測，可以通過AWAC同時(shí)得到流剖面和波浪信息。系統(tǒng)采用世界上聲學(xué)多普勒法測量海流剖面流速，采用PUV和AST(聲表面跟蹤技術(shù)）兩種方法測量波浪。海流信息包括從海底到水面每一米間隔流層的流速和流向，所有的波浪參數(shù)均可監(jiān)測，包括涌浪、風(fēng)暴潮、風(fēng)浪以及由船舶通行產(chǎn)生的瞬時(shí)波浪。

2）加強(qiáng)風(fēng)速的監(jiān)測，風(fēng)向風(fēng)速監(jiān)測主要記錄每日風(fēng)向、風(fēng)速的變化。為盡量減小船體附屬結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)向風(fēng)速測量造成的干擾，監(jiān)測設(shè)備置于船艏系泊支架頂部的開闊區(qū)域處。

3）加強(qiáng)FPSO六自由度的運(yùn)動(dòng)監(jiān)測，目前FPSO船體位置測量國際上通用GPS的實(shí)時(shí)載波相位動(dòng)態(tài)差分測量技術(shù)，將GPS基準(zhǔn)站設(shè)立在單點(diǎn)平臺(tái)頂部，GPS移動(dòng)站設(shè)立在FPSO上。艏向測量選用DGPS方式，即在平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軸向上安裝2個(gè)GPS，通過兩個(gè)GPS測量精確位置和基線長度，解算出基線與地理北的夾角。橫搖、縱搖測量采用三個(gè)加速度計(jì)、三個(gè)陀螺以及高速微處理器。加速度計(jì)主要測量船體線加速度信息，陀螺用來測量船體的角速度信息。

輔助監(jiān)測是從可能影響滑環(huán)、單點(diǎn)、FPSO的安全角度綜合考慮，由于FPSO船體處于不安全而產(chǎn)生的各種不均衡力均會(huì)對(duì)滑環(huán)產(chǎn)生致命的損壞。

4 結(jié)束語

總之，滑環(huán)系統(tǒng)作為FPSO系泊系統(tǒng)中的核心部件，必須加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，以避免大型設(shè)施故障的發(fā)生。

［1］浮式生產(chǎn)系統(tǒng)系泊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、分析及維護(hù)［Z］.美國石油協(xié)會(huì)推薦做法2FP1：第一版，1993年2月1日.

［2］CCS.老齡固定平臺(tái)結(jié)構(gòu)評(píng)估審查及檢驗(yàn)、發(fā)證管理暫行辦法［Z］.2006.

［3］Q/HS 3003-2002.渤海海域鋼質(zhì)固定平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定［S］.

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［5］API RP 2A-WSD Recommended Practice for Planning，Designing and Constructing Fixed Offshore Plat?forms-Working Stress Design［S］.2000.

［6］API RP 2SIM Structural Integrity Management of Fixed Offshore Structures［S］.

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［8］ISO 13822-2010 Bases for design of structures-Assess?ment of existing structures［S］.