船用裝卸臂電液快速連接器的應(yīng)用

韓會(huì)林，鄭 普，張圣康，孫蘭萍

連云港遠(yuǎn)洋流體裝卸設(shè)備有限公司，江蘇連云港 222062

隨著對(duì)船用裝卸臂的自動(dòng)化水平和安全性能的要求越來(lái)越高，原有的手動(dòng)快速接頭已無(wú)法滿足使用需求。筆者公司為此開(kāi)發(fā)了一種可以快速連接和脫離的電液快速連接器。

傳統(tǒng)的快速連接器為手動(dòng)快速接頭，安裝在裝卸臂的前端法蘭上；有兩種結(jié)構(gòu)方式：楔塊式（如圖一）和聯(lián)接爪式（如圖二），根據(jù)法蘭口徑和壓力等級(jí)的不同，標(biāo)準(zhǔn)的手快快速接頭配置3 ～8 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)楔塊或聯(lián)接爪；連接時(shí)，首先使裝卸臂接頭法蘭與貨輪歧管法蘭貼近至允許連接范圍，對(duì)于楔塊式人工通過(guò)專(zhuān)用工具轉(zhuǎn)動(dòng)楔塊使其坡面跟進(jìn)壓緊兩片連接法蘭達(dá)到密封連接以傳輸各種液體和氣體介質(zhì)；而聯(lián)接爪式要先轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接爪至法蘭正方向然后旋動(dòng)聯(lián)接爪后面的鎖緊螺母使兩片連接法蘭貼緊達(dá)到密封連接；當(dāng)裝卸物料完成后，進(jìn)行裝卸臂與貨輪脫離時(shí)，需要反向重復(fù)上述動(dòng)作。人工操作不但勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且管線內(nèi)殘留的化工介質(zhì)會(huì)對(duì)工作人員造成人身傷害。當(dāng)遇到低溫介質(zhì)時(shí)(液化氣、液氨等)，人工操作也極為不方便。

筆者公司在國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上研發(fā)改進(jìn)出新型的電液快速連接器，它安裝在輸油臂前端，使裝卸臂在移動(dòng)到槽船歧管法蘭附近時(shí)可以快速實(shí)現(xiàn)連接的一種裝置，它的主要優(yōu)點(diǎn)是：1）快速自動(dòng)連接和分離；2）不同的船舶法蘭連接時(shí)不用使用變徑管，可以直連；3）采用遙控電液控制，大大減少勞動(dòng)強(qiáng)度，和遠(yuǎn)離危險(xiǎn)環(huán)境；4）電液失效的情況下能夠手動(dòng)脫離。新型的電液快速連接器的使用使碼頭作業(yè)更加快速、安全、可靠。

1 該電液快速連接器的結(jié)構(gòu)

該裝置結(jié)構(gòu)如圖三所示，主要組成如下：

1）壓緊機(jī)構(gòu)：該機(jī)構(gòu)由關(guān)節(jié)軸承2、特制芯軸3、壓縮彈簧4 組成。該機(jī)構(gòu)是鎖緊的主要?jiǎng)恿υ矗?/p>

2）回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)：該機(jī)構(gòu)由回轉(zhuǎn)環(huán)5、固定環(huán)6、油缸8、油缸支座9 組成。該機(jī)構(gòu)通過(guò)油缸伸縮推動(dòng)回轉(zhuǎn)環(huán)相對(duì)固定環(huán)旋轉(zhuǎn)，從而推動(dòng)壓緊機(jī)構(gòu)；

3）管線主體：管線主體是由上連接法蘭7、管道、下對(duì)接法蘭、加強(qiáng)環(huán)、導(dǎo)向板、卡轉(zhuǎn)支座組成。它是產(chǎn)品的主體結(jié)構(gòu)；

4）卡爪：卡爪是連接法蘭的壓緊執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過(guò)卡爪將槽船管線法蘭卡緊；

5）液壓控制元件：該元件作為裝卸臂液壓控制系統(tǒng)的一部分，具有獨(dú)立的液壓回路?？梢越o予電液快速連接器的連接和脫離動(dòng)作提供穩(wěn)定可靠地動(dòng)力；

6）電氣控制元件。該控制元件集成在裝卸臂的控制系統(tǒng)之中是實(shí)現(xiàn)快速連接器連接與脫離動(dòng)作的指揮系統(tǒng)，可以遠(yuǎn)程或遙控操作。

2 該電液快速連接器的工作原理

電液快速連接器在電氣液壓系統(tǒng)的控制下，通過(guò)主控制面板按鈕或遙控器操作，首先打開(kāi)卡爪至卡爪打開(kāi)限位位置，取下盲法蘭，操作裝卸臂使連接器沿導(dǎo)向板與槽船管線法蘭對(duì)中靠近，直至兩篇法蘭間的間隙小于5mm。啟動(dòng)卡緊動(dòng)作，油缸桿拉動(dòng)回轉(zhuǎn)環(huán)旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)壓緊機(jī)構(gòu)的末端行走，從而使卡爪繞銷(xiāo)軸轉(zhuǎn)向船端法蘭非密封面，通過(guò)壓縮彈簧釋放的壓力縮小兩片連接法蘭的距離和使密封圈產(chǎn)生密封變形，當(dāng)壓緊機(jī)構(gòu)的末端行走到壓緊限位位置時(shí)，壓緊動(dòng)作完成。此時(shí)壓緊機(jī)構(gòu)處于機(jī)械自鎖角（即壓緊機(jī)構(gòu)與卡爪側(cè)平面形成反向3°以上的夾角），壓縮彈簧所釋放的壓力，通過(guò)卡爪傳遞至法蘭面上的壓力不小于法蘭在裝卸臂工作狀態(tài)下可能的外力對(duì)連接法蘭處所產(chǎn)生的破壞載荷的總和。

當(dāng)物料裝卸工作完成后，首先進(jìn)行裝卸臂管線的排空吹掃工作，在確保管線內(nèi)無(wú)介質(zhì)，無(wú)壓力的情況下操作裝卸臂的復(fù)位工作，啟動(dòng)卡爪打開(kāi)按鈕，油缸反方向推動(dòng)回轉(zhuǎn)環(huán)旋轉(zhuǎn)，拉動(dòng)壓緊機(jī)構(gòu)回初始位置，釋放彈簧，進(jìn)而帶動(dòng)卡爪旋轉(zhuǎn)，使卡爪打開(kāi)并回到開(kāi)啟位置。此時(shí)裝卸臂的快速連接器與槽船分離，操作裝卸臂回到鎖緊位置。

當(dāng)因故障斷電時(shí)，液壓系統(tǒng)無(wú)法工作，為使裝卸臂與槽船分離，筆者公司研制了手動(dòng)打開(kāi)裝置，通過(guò)人工將卡爪打開(kāi)。如圖四所示：將該裝置安裝在電液快速連接器的油缸支座上，用扳手旋動(dòng)螺旋桿3，螺旋桿旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)套2 往外移動(dòng)帶動(dòng)油缸支耳移動(dòng)，從而打開(kāi)卡爪，實(shí)現(xiàn)分離。

3 技術(shù)參數(shù)

基本參數(shù)

公稱壓力（MPa） -0.06 0.6 1.0 1.6 2.5 4.0 6.3工作溫度（℃） -50～200基本通徑（DN）150 200 250 300 350 400 500包絡(luò)范圍（DN）100 150 100 200 150 250 200 300 250 350 300 400主體材料 碳鋼 304 316密封材料 橡膠 PTFE

4 結(jié)論與展望

基于國(guó)內(nèi)石化行業(yè)的快速發(fā)展的需求，裝卸臂具有比較廣闊的發(fā)展前景，與其配套的電液快速連接器也將得到廣泛的應(yīng)用。但與國(guó)外的同類(lèi)設(shè)備相比較還有一定差距，需要在今后的設(shè)計(jì)生產(chǎn)中不斷的改進(jìn)。

[1]裝卸臂的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)規(guī)范[D].3版.石油公司國(guó)際海洋論壇（OCIMF），1999.