海洋石油平臺吊機液壓系統解析

李會通，司江舸

?

海洋石油平臺吊機液壓系統解析

李會通，司江舸

（中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300450）

介紹了海洋石油平臺吊機液壓系統組成及結構，介紹了各系統的工作原理，并以某型式吊機的液壓系統原理圖為示例，講解了液壓系統工作原理，簡單概述了吊機故障應急操作。

海洋石油平臺 吊機 液壓系統

0 引言

在海洋石油平臺上，吊機被稱為平臺的“左膀右臂”，在人員、貨物吊裝過程中有著不可替代的作用。與機械、電氣等傳動方式相比，液壓傳動具體安全、成本低、傳動平穩、承載力大等優點。因此，液壓傳動被廣泛應用于海洋石油平臺吊機。在吊機的管理工作中，必須掌握吊機的液壓系統原理，才能夠有效排除吊機相關故障，保證吊機的正常運行，從而保證平臺生產運營工作的順利開展。

因此，本文重點對吊機的液壓系統進行介紹，希望對提高吊機液壓系統的了解和吊機管理水平起到一定幫助。同時，對吊機應急操作進行簡單概述，為吊機故障應急情況下的操作提供參考。

1 海洋石油平臺吊機液壓系統組成及結構

海洋石油平臺吊機液壓系統主要包括動力系統、起升系統、回轉系統、變幅系統。

1.1 動力系統

一種是柴油機動力系統，由柴油機、液壓泵及彈性聯軸器組成；一種是電動機動力系統由電動機、液壓泵及彈性聯軸器組成。

1.2 起升系統

起升系統的絞車，由卷筒、支架，一個或兩個行星減速齒輪箱、制動器及液壓馬達組成。通常起升系統的限位裝置安裝在絞車上絞車制動器用來實現絞車制動，是常閉式濕式摩擦片制動器，在失壓情況下，通過彈簧力將摩擦片快速接合，實現安全制動。制動器的摩擦片設有一定的磨損補償量，經久耐用。

1.3 回轉系統

由一個或多個回轉機構和回轉支承組成，回轉機構減速器輸出端的小齒輪與回轉支承的內齒輪嚙合傳動，實現起重機的360度的全旋轉運動，用一個操縱手柄操作，左撥手柄左轉、右撥手柄右轉。

1.4 變幅系統

變幅系統有油缸變幅系統和鋼絲繩變幅系統兩種。其中，鋼絲繩變幅系統由絞車、固繩裝置、鋼絲繩、滑輪組及防吊臂降落的變幅鎖定機構組成，實現吊臂的起升和降落，用一個操縱手柄操作，手柄后拉起升、前推降落。

變幅系統的絞車，由卷筒、支架，一個或兩個行星減速齒輪箱、制動器及液壓馬達組成。防吊臂降落的變幅鎖定機構安裝在絞車上。

2 工作原理

在動力系統提供液壓動力源的基礎上，平臺吊機可以實現起升、變幅和回裝三個動作。

2.1 吊機動力系統工作原理

通過柴油機或者電動機驅動液壓泵，從而為整個液壓系統提供動力源。

2.2 吊機起升、變幅和回轉機構工作原理

啟動吊機液壓泵站的電動機，驅動液壓泵,液壓泵輸出壓力油，操縱控制手柄，壓力油經過多路換向閥直接到液壓馬達，同時控制油路上也有40~60 bar的液壓油通過換向閥打開減速機里的摩擦式制動器，液壓馬達在液壓油的驅動下轉動帶動減速箱轉動，即可根據需要實現吊鉤起升、吊臂變幅或吊機整體回轉三大動作。工作結束后，控制手柄回復中位，多路換向閥及制動器的換向閥也同時復位，這樣液壓油停止供給液壓馬達停止工作，同時減速機制動器里的液壓油被彈簧排出來回到油箱,制動器制動，使減速機的輸出端和卷筒處于制動狀態。

3 液壓系統原理圖示例分析

為便于讀者更加直觀的對液壓系統原理進行了解，下面，以某型式吊機的液壓系統原理圖為示例，對液壓系統工作原理進行介紹。該型式吊機主要由回裝機構、變幅機構、主絞車機構以及副絞車機構組成。液壓系統原理圖如圖1所示。

圖1

3.1 主油路

從上圖1中可以看出，系統中主油路主要分為兩大部分。

第一部分是由柴油機直接驅動的雙聯液壓泵P01提供兩路主油路P1和P2。此兩路油路為整個系統提供主動力油。

第二部分是由柴油機驅動的液壓泵P04提供的油路，一路送到風冷器對系統液壓油進行冷卻；一路送至油路P3，為副鉤恒張力機構提供動力。

3.2 控制油路

系統中控制油路主要分為三大部分。

第一部分是由柴油機直接驅動的雙聯液壓泵P01提供兩路控制油路LS1和LS2，此兩路控制油路主要控制兩個多路閥H01、H02的動作。

第二部分是由P1、P2兩路油路通過梭閥HSV以及濾油器H05提供，該油路一路為主系統壓力表提供壓力，另一路通過先導供油閥H03后為系統提供穩定的控制油路（即本章所述的第二部分控制油路）。該部分控制油路主要通過吊機駕駛室內的控制手柄，按照手柄指令，進入兩個多路閥H01、H02的對應腔體，從而控制上述第一部分控制油路LS1和LS2來完成兩個多路閥組的動作。

第三部分也是由P1、P2兩路油路通過梭閥HSV以及濾油器H05提供，然后通過減壓閥H06為變幅、回轉、主鉤以及副鉤機構的剎車裝置提供動力。此外，剎車裝置的動力也可以通過手搖泵N01提供。

3.3 主要閥組組塊的作用

1）多路閥H01

此多路閥組主要負責分配主鉤、副鉤、變幅三大機構的油路，為他們提供控制油路和動作主油路。

2）多路閥H02

此多路閥組主要負責分配回轉機構的油路，為他們提供控制油路和動作主油路。

3）邏輯閥H10以及液控換向閥H09、HDV

當吊機無回轉動作時，由雙聯液壓泵P01提供兩路主油路和兩路控制油路一起進入多路閥H01，分配給主鉤、副鉤、變幅機構動作所需動力。

但是當吊機收到回轉動作信號時，為保證吊機聯動動作的平穩，減少壓力波動對回裝動作的影響，此時通過邏輯閥H10以及液控換向閥H09、HDV一起將雙聯液壓泵P01提供的兩路主油路和控制油路分別分配給兩路多路閥H01和 H02，從而保證回轉動作的平穩。

4 吊機故障應急操作

應急操作的基本原理是通過打開剎車，利用重力、人力或者其他動力使吊機獲得作用力方向的運動，但是必須保證應急操作安全可控。基本實現是通過手動泵供油打開執行機構的剎車，吊機或者重物在外力作用下產生可以控制的平穩連續的運動。應急操作流程主要包含應急主、副鉤下放、回轉、吊臂下放三種操作

4.1 主、副鉤應急下放

關閉液壓馬達下降管路閥門，打開剎車進油閥門和馬達回油閥門，搖動手搖泵至產生一定壓力后，慢慢打開回油節流閥，實現應急大、小鉤釋放。關閉節流閥可使重物停止下降。

4.2 吊臂應急下放

關閉液壓馬達下降管路閥門，打開剎車進油閥門和馬達回油閥門，搖動手搖泵至產生一定壓力后，慢慢打開回油節流閥，實現應急変幅下降。其中關閉節流閥，可以使吊臂停止下降。

注：應急変幅下降操作中，在打開回油節流閥前，應持續加壓，直至輔助剎車棘爪機構打開（如有輔助剎車棘爪機構）。如無法正常打開，可手動扳動完成。

4.3 應急回轉

關閉平衡閥前電磁換向閥閥常開閥，打開常閉閥。并打開回轉馬達對應轉向常閉閥，搖動手柄至產生一定壓力后，慢慢打開回轉馬達對應節流閥

5 結束語

本文簡單對吊機故障應急操作進行了介紹，便于在吊機故障情況下，使用者可以通過應急操作實現吊機的部分動作。由于吊機在海洋石油平臺的不可替代作用，以及作為吊機核心的液壓系統，要求吊機使用和管理者必須掌握吊機液壓系統的機構和原理。只有如此，才能在實際工作中，隨時了解吊機使用性能，便于對現場各類故障的排查。

同時，平臺吊機作為海洋石油平臺的關鍵設備，其性能的優劣直接影響平臺的安全運行。因此需要廣大吊機使用者、管理者以及研發人員在掌握現有技術的基礎上，通過不斷技術革新，進行新產品的研發，保證平臺吊機的安全、穩定運行。

[1] 白號亮, 安兵. 關于吊機液壓系統典型故障的維修和改進研究. 自然科學（全文版）, 2016, 1(08).

[2] 曾永澤. 吊車液壓傳動的特點及使用維修. 中國汽車保修設備, 1994, (6).

[3] 楊志勇. 吊車液壓系統故障維修. 工程技術（全文版）, 2016, 51(12).

Analysis of Hydraulic System for Crane on Offshore Oil Platform

Li Huitong, Si Jiangge

(CNOOC Energy Technology & Services Ltd-Supervision & Technology Company, Tianjin 300452, China)

TH137

A

1003-4862（2018）06-0059-03

2018-03-21

李會通（1984-），男，工程師。研究方向：機械工程。Email：574633863@qq.com