吊機(jī)變幅絞車咬繩的問題分析及處理方法

鐘廣鋒（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津300452）

吊機(jī)變幅絞車咬繩的問題分析及處理方法

鐘廣鋒（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津300452）

基座式吊機(jī)是海洋石油固定平臺非常重要的吊裝設(shè)備，鋼絲繩的正常使用是吊機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的前提。咬繩是導(dǎo)致鋼絲繩磨損從而報廢的主要原因。本文針對海洋石油固定平臺的基座式吊機(jī)變幅絞車鋼絲繩咬繩的問題進(jìn)行分析，提出解決方法，逐一排查各個可能引起的原因并成功解決咬繩問題，通過總結(jié)為以后鋼絲繩咬繩的問題處理提供參考。

吊機(jī)；變幅絞車；鋼絲繩；咬繩

變幅絞車、鋼絲繩是吊機(jī)起升系統(tǒng)主要組成部分。操作人員在維護(hù)保養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)鋼絲繩出現(xiàn)磨損情況并發(fā)現(xiàn)3根斷絲。經(jīng)測量，磨損接近鋼絲繩直徑的9%。經(jīng)查找報廢標(biāo)準(zhǔn)，鋼絲繩6倍直徑內(nèi)出現(xiàn)3根斷絲，或磨損超過鋼絲繩直徑的7%，滿足兩個條件之一即達(dá)到報廢標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 傾角示意圖

1 鋼絲繩咬繩的原因分析

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，鋼絲繩斷絲的主要原因是由于咬繩而引起的，鋼絲繩在上升過程中出現(xiàn)咬繩的現(xiàn)象并發(fā)出摩擦聲音。在鋼絲繩纏繞卷筒的第四層第二圈時，咬繩的現(xiàn)象特別嚴(yán)重，出現(xiàn)明顯的跳繩，并且發(fā)出較大的摩擦聲音。經(jīng)過分析判斷，鋼絲繩咬繩大致有以下原因：

(1)變幅絞車中心與入繩第一個變幅滑輪中心不重合。變幅卷筒中心與變幅鋼絲繩入繩第一個滑輪中心必須在一條垂線上，如圖1示意圖所示，而實際現(xiàn)場情況兩者的中心不在一條直線上，經(jīng)現(xiàn)場測量反饋，卷筒中心線向左側(cè)偏移量超過20mm，是造成鋼絲繩出現(xiàn)咬繩的原因。

(2)鋼絲繩的入繩的角度偏大導(dǎo)致鋼絲繩發(fā)生咬繩。用α表示鋼絲繩的入繩角，X、Y表示拉力在不同方向的分量，若鋼絲繩的拉力為F，則Fx=Fcosα，F(xiàn)y=Fsinα。Fx是鋼絲繩卷繞的有效分力，它拉動鋼絲繩繞進(jìn)或繞出滾筒，F(xiàn)y為有害分力，它使鋼絲繩與鋼絲繩之間、鋼絲繩與滑輪繩槽側(cè)面產(chǎn)生摩擦力。從現(xiàn)場測量來看，雖然其入繩傾角最大為2.04°小于螺旋繩槽2.5°的最大允許值。但是如果入繩角α過大，則Fy數(shù)值也必然增大，可能會導(dǎo)致鋼絲繩不能依次排列，從而產(chǎn)生咬繩現(xiàn)象，同時對滑輪而言主要是磨損加快，對鋼絲繩來說則出現(xiàn)斷絲等情況。

(3)鋼絲繩纏繞層數(shù)超過絞車設(shè)計層數(shù)。查閱吊機(jī)絞車的設(shè)計圖紙，發(fā)現(xiàn)絞車的設(shè)計層數(shù)只有3層，而現(xiàn)場鋼絲繩已經(jīng)纏繞到了4層，并且情況較嚴(yán)重的現(xiàn)象發(fā)生在第4層第二圈。

(4)鋼絲繩直徑與絞車?yán)K槽節(jié)距不配合。鋼絲繩直徑與絞車?yán)K槽節(jié)距大小不匹配也是造成鋼絲繩咬繩的原因。理論與實踐證明，即使入繩的角度小于螺旋繩槽最大允許值2.5°，由于卷筒上繩圈間隙較小，鋼絲繩直徑較大或者卷筒直徑較大，也會導(dǎo)致咬繩的現(xiàn)象發(fā)生。

(5)沒有正確安裝和保養(yǎng)。吊機(jī)在安裝時，由于三角架和底座橫向間隙較大，所以不一定保證三角架與底座絞車對齊，也是導(dǎo)致咬繩原因。鋼絲繩外層繩股的鋼絲表面的磨損，是由于它在壓力作用下與滑輪和卷筒的繩槽接觸摩擦造成的。這種現(xiàn)象在吊機(jī)加速和減速運(yùn)動時，鋼絲繩與滑輪接觸的部位特別明顯，并表現(xiàn)為外部鋼絲磨成平面狀。潤滑不足，或不正確的潤滑以及還存在灰塵和砂粒都會加劇磨損。

2 鋼絲繩咬繩的處理方法

(1)對變幅卷筒底座進(jìn)行調(diào)整，使其卷筒中心線與滑輪中心線在同一條線上。

(2)重新制作新卷筒，將卷筒的寬度由590mm縮短為455.7mm，此時入繩的角度由2.04°減小到1.58°，盡量減小Fy為有害分力。

(3)針對鋼絲繩纏繞層數(shù)超過絞車設(shè)計層數(shù)情況，截短10米保持只有3層，并且滿足最小纏繞圈數(shù)5圈的要求，成功避免最嚴(yán)重的咬繩的現(xiàn)象產(chǎn)生。

(4)經(jīng)過測量，測量節(jié)距結(jié)果是29.7mm，測量鋼絲繩直徑是28.4-28.6mm，是滿足設(shè)計要求。

(5)絞車在運(yùn)行中若出現(xiàn)嚴(yán)重松繩，有時候也會導(dǎo)致鋼絲繩出現(xiàn)咬繩的情況，因此在絞車安裝時盡量減小中心線偏差，運(yùn)行過程中盡量避免嚴(yán)重松繩。潤滑不足，以及還存在灰塵和砂粒都會加劇磨損。因此在使用過程中，需涂抹足夠的潤滑脂，以減小鋼絲繩之間的摩擦，從而減小磨損。

(6)在改造動作最小的情況下，可以通過貼板對滾筒擋距進(jìn)行調(diào)整，API 2C-2012中7.3.1.5 e的規(guī)范要求中，允許采用法蘭墊片進(jìn)行滾筒調(diào)整間隙，但是直接在上面進(jìn)行焊接原則上是不允許的。

3 結(jié)語

通過此次對海洋石油平臺基座式吊機(jī)變幅鋼絲繩咬繩的問題進(jìn)行分析，列舉出可能產(chǎn)生的原因，然后逐一排查，形成了一個系統(tǒng)的解決方案，為以后處理類似問題提供了參考。海洋石油固定平臺基座式吊機(jī)變幅鋼絲繩咬繩的主要原因有入繩的角度偏大，選型設(shè)計不正確，安裝誤差和不正確的使用等。盡量減小入繩角度，嚴(yán)格按照絞車設(shè)計選用鋼絲繩，保證卷筒中心線和滑輪中心線對中，同時安裝時候盡量減小安裝誤差，做好維護(hù)保養(yǎng)工作，就能成功避免鋼絲繩的咬繩，減小磨損同時延長壽命，為吊機(jī)的安全穩(wěn)定地運(yùn)行提供保障。

[1] 起重機(jī)設(shè)計規(guī)范.GB/T3811—2008.

[2] 陳堅.偏角對鋼絲繩負(fù)面影響新指標(biāo)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2013.

[3] 雷寬成，李金華.鋼絲繩經(jīng)過滑輪時允許偏角的計算分析[J]．河南石油，1998.