海洋石油162平臺樁腿齒條自動潤滑系統設計

高連燁，穆勝軍，程 宇

(中海油能源發展股份有限公司采油服務分公司 天津 300452)

0 引 言

海洋石油162平臺是具備試采、井口作業、熱采支持等功能的一體化平臺，采用四樁腿懸臂梁自升平臺型式，鋼質非自航，適用于渤海灣最大水深40m內(含天文潮和風暴潮)作業。平臺主要由平臺主體、升降系統(電動齒輪齒條型式)、樁腿等組成。

樁腿齒條是海洋石油162平臺的重點核心設備，須時刻處于良好的運行狀態，并合理而完善地對設備的摩擦點進行潤滑，控制摩擦，降低磨損，防止腐蝕，減少傳動結構中消耗的能量，減少設備損壞與故障，延長設備的使用壽命[1-2]。

針對目前齒條潤滑是處于人工抹油潤滑的現狀，展開自動潤滑裝置設計研究，對各樁腿齒條增加自動潤滑裝置，提高設備自動化水平。 輪齒條式升降裝置，每個樁腿共由4個電機分別驅動8個小齒輪，每個電機一拖二驅動2個小齒輪。其升降裝置主要結構如圖1所示。

圖1 海洋石油162平臺電動升降裝置 Fig.1 Electric lifting device of HYSY 162 platform

1 潤滑點的確認

海洋石油162平臺采用圓柱型樁腿，采用電動齒

為便于對齒條充分潤滑，在樁腿頂部齒條兩側設置2個潤滑點，對兩側的齒條進行潤滑；樁腿背面觀察孔設置4個潤滑點，對驅動小齒輪進行潤滑，見圖2～4所示。

圖2 樁腿頂部齒條潤滑點位置 Fig.2 Position of rack lubrication point at top of pile leg

圖3 樁腿背面4個潤滑點 Fig.3 Four lubrication points on back of pile leg

圖4 樁腿背面安裝孔 Fig.4 Installation hole at back of pile leg

2 潤滑消耗量的計算

潤滑點的油脂消耗量大小主要受摩擦面的材質、表面的平滑程度、運轉條件(速度、旋轉數、負載、運轉及周圍溫度等)、潤滑劑種類、密封狀態等影響。通常依據經驗公式計算潤滑脂的消耗量[3]。

本項目潤滑系統的潤滑脂消耗量計算如下：

小齒輪齒寬b＝160mm

小齒輪模數m＝101.6

齒輪齒數Z＝7

小齒輪的節圓直徑：

本項目中潤滑副之間的結構形式為齒輪齒條式摩擦，根據機械設計手冊經驗公式，每個潤滑點的潤滑脂消耗量為：

1條樁腿的潤滑點數量為N＝6，1條樁腿所需的潤滑脂消耗量為：

通過以上計算可知，單樁腿潤滑點消耗量至少為171mL/min。

3 潤滑裝置形式的選擇

潤滑系統按系統供油方式主要分為單線式和雙線式兩大類[4]，各自特征如表1所示。

表1 單線式和雙線式潤滑系統主要特征 Tab.1 Main characteristics of single line and double line lubrication systems

本項目根據實船調研情況及上述表格分析，潤滑形式采用單線式的潤滑系統。執行機構采用噴射閥噴射的方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，提高設備使用壽命。

4 分配器的選擇

分配器是把潤滑脂按照要求的數量、周期可靠地供送到摩擦副的潤滑元件[5]。根據潤滑類型及潤滑點數選用6出口的分配器，分配器具體參數如表2所示，其外形如圖5所示。

表2 分配器具體參數 Tab.2 Specific parameters of distributor

圖5 分配器外形圖 Fig.5 Outline drawing of distributor

根據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部。分配器自帶出油管的卡套式接頭，直接現配管路即可。

5 潤滑脂的選擇

在選擇潤滑脂時以適合機械設備的潤滑為首要因素，其次是使集中潤滑裝置能順利工作[6]。

潤滑脂主要技術參數如表3所示。

表3 潤滑脂主要技術參數 Tab.3 Main technical parameters of lubricating grease

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輸出潤滑脂[7]。

泵的輸出流量應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余量。泵額定壓力初步選用400bar(40MPa)，一般定義工作壓力為額定壓力的85%，需要對系統壓力損失進行驗算，使工作壓力有較大的富余量。其外形如圖6所示。

圖6 潤滑泵外形圖 Fig.6 Outline drawing of lubrication pump

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[8]。在選擇噴射閥時需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，見圖7。

圖7 噴射閥原理示意圖 Fig.7 Schematic diagram of injection valve

8 總體技術方案

該平臺4條樁腿，每條樁腿配備套1套自動潤滑系統，共計4套潤滑系統。每套潤滑系統由潤滑泵站、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總體設計方案如圖8所示。

圖8 潤滑系統總體設計方案原理圖 Fig.8 Schematic diagram of lubrication system

通過確認潤滑點數量計算出每條樁腿的潤滑脂消耗量，根據現場實際工況選用單線噴射式潤滑方式，合理選擇潤滑系統的分配器、潤滑脂、潤滑泵、噴射閥等關鍵部件，確定自動潤滑系統的最終設計方案。該自動潤滑方案取代了目前人工抹油潤滑的方案，提高了設備的自動化水平，設備運行平穩、噪音小，使用壽命長[9]?！?/p>