旋轉(zhuǎn)平衡型LNG 卸料臂安裝技術分析

陳桂喜

中國化學工程第十三建設有限公司 河北滄州 061000

LNG 卸料臂為安裝在接收站和船間裝卸LNG 的裝置類型，在不同儲存設備間轉(zhuǎn)送LNG 過程中發(fā)揮著銜接作用。LNG 卸料臂臨近海域安裝，碼頭承載力及吊裝作業(yè)區(qū)域較小，同時因碼頭限重要求，大型吊車無法通行。而小型吊車性能不能滿足卸料臂吊裝條件，卸料臂吊裝位置位于碼頭平臺前沿基礎柱上，這些因素給施工帶來了一定的困難。中國化學工程第十三建設有限公司舟山新奧LNG 儲備站項目通過對工程中7 臺LNG 卸料臂的安裝實踐，很好地解決了以上問題。

1 LNG卸料臂結(jié)構(gòu)與特征

1.1 全平衡型卸料臂

全平衡型卸料臂（FBMA）的卸料臂具有操作流程簡單、重量輕、占地空間較小及風載荷偏低等特征。將裝卸臂規(guī)劃設計成自支撐結(jié)構(gòu)，利用形體較大的旋轉(zhuǎn)接頭承載內(nèi)外部全部載荷與彎矩；不論設定立柱，還是耳軸與高點位置，均統(tǒng)一配置了硬質(zhì)滾道式旋轉(zhuǎn)接頭，設計出的旋轉(zhuǎn)接頭具備較強的承載能力。在物料裝、卸過程中，只有內(nèi)臂、外臂的介質(zhì)量與風載荷施加在LNG 運輸船法蘭上。全平衡型卸料臂的結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

圖1 全平衡型卸料臂結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 旋轉(zhuǎn)平衡型卸料臂

旋轉(zhuǎn)平衡型卸料臂（RCMA）的主要特征是采用單個平衡配重系統(tǒng)維持內(nèi)、外臂的平衡狀態(tài)，卸料管和機械支撐結(jié)構(gòu)兩者處于相對獨立的狀態(tài)中。操作過程較為簡單，便于調(diào)換密封圈、支撐結(jié)構(gòu)獨立，旋轉(zhuǎn)接頭與管線的內(nèi)口徑一致、備件數(shù)目與類型較好、延伸出的跨距偏大。旋轉(zhuǎn)平衡型卸料臂的結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。

圖2 旋轉(zhuǎn)平衡型卸料臂結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 雙平衡型卸料臂

雙平衡型卸料臂（DCMA）利用兩個平衡重系統(tǒng)維持內(nèi)、外臂狀態(tài)的平衡性，在任何方位上，卸料臂從始至終均能維持平衡狀態(tài)，卸料管、機械支撐構(gòu)造兩者處于相對獨立的狀態(tài)中。采用雙配重形式進行設計，能削弱卸料臂各部分運動過程中形成的慣性，運輸船在緊急情景下出現(xiàn)離岸操作時誘導裝卸臂緊急脫離，即便其自身陷入失衡動態(tài)運動的情景下，該種結(jié)構(gòu)仍能將自身持有的雙平衡優(yōu)越性充分表現(xiàn)出來。圖3 為雙平衡型卸料臂結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3 雙平衡型卸料臂結(jié)構(gòu)示意圖

2 LNG卸料臂安裝流程及技術方法

旋轉(zhuǎn)平衡型LNG 卸料臂主要由立柱、內(nèi)外壁、耳軸彎管、三維旋轉(zhuǎn)接頭、配重塊等結(jié)構(gòu)組成，圖4 為旋轉(zhuǎn)平衡型LNG 卸料臂實物圖。具體安裝流程如下：基礎驗收→施工準備→設備開箱→組裝卸料臂倉庫→卸料臂組裝→轉(zhuǎn)運卸料臂→碼頭吊裝卸料臂→安裝三維旋轉(zhuǎn)組件→安裝配重塊→卸料臂充氮保護→防雷接。

圖4 旋轉(zhuǎn)平衡型LNG卸料臂實物圖

2.1 卸料臂倉庫預組裝

在實踐中，若將卸料臂安裝到指定位置，其高度達三十余米，會增加后續(xù)操作實施的難度，因此建議在倉庫進行LNG 卸料臂預組裝。組裝過程涉及的工作內(nèi)容及技術要點如下：

（1）安設卸料臂第2 節(jié)的液壓閥柜，并嚴格依照規(guī)范要求將其與液壓管道進行銜接。

（2）組裝第3 節(jié)的2 個液壓缸及配套的驅(qū)動輪，并對活塞的所處方位進行微調(diào)整；組裝好驅(qū)動輪以后方可穿鋼纜，酌情上緊螺旋扣，借此方式確保鋼纜處于拉緊狀態(tài)。推薦選用基于正反扣構(gòu)造的螺旋扣，鋼纜兩個側(cè)端均要設置一個螺栓，使螺栓逐漸進入螺旋扣中，緩緩拉緊鋼纜，在以上過程中要盡量維持螺旋扣兩側(cè)螺栓伸出長度值的一致性。

（3）對卸料臂上的螺栓進行緊固處理。

（4）在卸料臂不同位置的紅色注油孔位置輸注適量潤滑酯，使轉(zhuǎn)動部件有較好的潤滑性。

2.2 卸料臂組裝

（1）安裝內(nèi)外臂與立柱：嚴格依照供貨商要求水平安放卸船臂內(nèi)、外臂，確保支撐的穩(wěn)固性。利用25t 吊車吊起立柱使其處于水平位置，同時聯(lián)合使用倒鏈配合以確保其水平度符合設備安裝方案要求。對準內(nèi)外臂連接螺栓孔緩慢下落，待肉眼觀察到其處于平穩(wěn)狀態(tài)以后，再行銜接、緊固處理。

（2）安裝耳軸彎管：需在卸船臂供貨商指導下完成該項安裝任務。在正式安裝之前，應組織專員檢查其密封性，結(jié)構(gòu)不可出現(xiàn)破損、劃痕等。若有問題，則嚴禁組裝相關構(gòu)件；在對接法蘭環(huán)節(jié)中，建議在相對應的凹槽中纏繞密封膠帶，并盡量縮短膠帶兩個側(cè)端的搭接部分，朝向法蘭螺栓分布。嚴格依照力矩要求，對法蘭螺栓進行交叉緊固處理。

2.3 轉(zhuǎn)運卸料臂

如果在陸地上轉(zhuǎn)運卸料臂，等同于經(jīng)由卸料臂倉庫將各個部件運送至工作船碼頭。因卸料臂很多部件形體較大、重量較為沉重，因此推薦使用特種伸縮板車。在LNG接收站工程施工階段，因有很多單位參與施工，工序繁多，交叉作業(yè)較為常見，陸上轉(zhuǎn)運階段要確保道路順暢、無障礙物滯留。在裝車區(qū)用吊車將組裝完成的內(nèi)外臂與立柱整體水平吊起，緩慢放置在平板拖車上；然后按照預定的轉(zhuǎn)運路線轉(zhuǎn)運至碼頭操作平臺上，用吊車卸車。裝車之前一定要確保2 臺50t 汽車吊性能優(yōu)良、可供使用。裝車前期要將防滑膠皮鋪墊在在運輸車輛上，依照設備特征于平板車上劃線，確保荷載能均勻分布。用2t 手拉鏈條葫蘆與吊帶對裝車進行捆綁加固處理，以防設備運輸階段被損傷，運輸階段車輛行駛速度≤15km/ h。

2.4 碼頭吊裝卸料臂

卸料臂第3 節(jié)的碼頭組裝步驟：

（1）拆卸到其運轉(zhuǎn)安全裝置與支撐構(gòu)造上。

（2）采用50t 汽車吊緩緩吊起外臂部分，推移外臂，吊起最頂部的液壓缸驅(qū)動輪；再將驅(qū)動輪安設到指定位置；隨后穿進鋼纜，采用上緊螺旋扣的形式拉緊鋼纜。

（3）因卸料臂配重塊與平衡梁的安裝方向垂直，因此需拉開配重梁，為組裝配重塊創(chuàng)造便利條件。

（4）使用300t 浮吊與50t 汽車吊同步起吊，將卸料臂第3 節(jié)吊起到和水平地面相距大概1.5m 處，拆掉全部墊木與安全裝置；卸料臂升至一定高度后，在保證設備底部不接觸地面的情況下，汽車吊停止起吊配合浮吊船緩慢轉(zhuǎn)桿，同時由浮吊船繼續(xù)吊升；當卸船臂軸線與地面夾角接近垂直時，浮吊船停止起升，溜尾吊車緩緩回落吊鉤，使設備逐漸由傾斜變?yōu)榇怪睜顟B(tài)，溜尾吊車摘鉤；再次檢查吊車索具情況，確認安全后，由浮吊船將卸船臂緩緩提升至基礎上方，緩落吊鉤將卸船臂安裝就位，就位過程中工人用棕繩進行穩(wěn)定和控制；而后組裝操作平臺（見圖5）。

圖5 吊裝平面示意圖

2.5 安裝三維旋轉(zhuǎn)組件及配重塊

卸料臂的配重塊自重大概10t，一定要在安裝好三維旋轉(zhuǎn)組件后，再組裝配重塊。

2.5.1 三維旋轉(zhuǎn)組件安裝

（1）搭建腳手架，建設安裝平臺。為規(guī)避工期拖延的問題，建議腳手架搭設和卸料臂第3 節(jié)吊裝工序同步進行。

（2）準備好4—8 根長200mm 的螺栓，吊裝三維旋轉(zhuǎn)組件前開啟法蘭位置的氮氣孔，緩慢釋放直至放凈；

（3）利用卸料臂平臺上的汽車吊把旋轉(zhuǎn)組件吊裝到卸料臂外臂的連接法蘭位置，而后拆掉兩法蘭的密封盲法蘭；

（4）利用倒鏈調(diào)整三維旋轉(zhuǎn)接頭角度，待觀察其抵達安裝高度時，旋轉(zhuǎn)吊車主臂，采用倒鏈精調(diào)高度，組織作業(yè)人員在搭設好的操作平臺上完成安裝。

2.5.2 安裝配重塊

卸料臂的配重塊構(gòu)造相對簡單，這也決定了其安裝工藝流程較為簡單。在正式安裝之前需要剔除配重塊螺栓上的防腐涂料。結(jié)合卸料臂的安裝圖樣，對配重塊的限位板進行切割處理，確保配重塊頂和配重梁頂端間距1200mm；利用汽車吊吊起配重塊，推薦使用兩個吊點完成起吊任務，確保配重塊起吊與安裝方向一致，在吊帶的協(xié)助下緩慢把配重塊安裝到配重梁上方；而后利用大錘去除運輸配重塊過程中采用的支撐螺栓，利用螺栓對配重塊進行緊固處理后，預示著配重塊安裝結(jié)束。

2.6 卸料臂的充氮保護

對于LNG 卸料臂而言，其充氮保護等同于將氮氣填充到卸料臂的內(nèi)管(LNG/ BOG 管道)至船/ 臂銜接裝備部分，用來維持微正壓，以防有空氣、水等物質(zhì)滲入其中，誘導內(nèi)管道腐蝕過程。在具體實踐中，可以使用氮氣鋼瓶經(jīng)由內(nèi)管盲板法蘭注入孔填充氮氣，先利用較大壓力灌注進氮氣促進管中空氣排除過程，而后利用較低壓力輸注氮氣并維持一定時間。通常情況下，單臺卸料臂的氮氣充量以1.4MPa 為宜。采用充氮形式保護卸料臂的過程中，相關人員要使用肥皂水檢測驗證內(nèi)管法蘭銜接位置的氣密性。

2.7 防雷接地

因為卸料臂被安裝在較高位置，并且在落實卸料臂的安裝任務時，尚未建設完善化的卸料臂平臺接地網(wǎng)絡。鑒于以上特殊情況，還需要對卸料臂進行臨時接地保護處理。使用接地線纜與角鐵銜接卸料臂的各接地位點，把角鐵放置進海中，即完成了防雷接地保護。

3 結(jié)語

SVT 生產(chǎn)制造的內(nèi)徑為406.4mm 的LNG 卸料臂利用汽車吊和浮吊的緊密配合的吊裝工藝，在浙江舟山LNG 一期項目1# 、2# 碼頭工程中得到了很好的應用，解決了在碼頭平臺作業(yè)面小、碼頭承受載荷受限的情況下卸船臂吊裝的技術難題，節(jié)約了施工成本、保證了施工進度。在后期實踐中還要持續(xù)總結(jié)、創(chuàng)新方法，不斷提升LNG 卸料臂安裝技術的成熟度。