LNG碼頭卸料臂QCDC故障分析與處理

郭海濤

（中石油江蘇液化天然氣有限公司，江蘇南通 226001）

0 引言

卸料臂快速連接系統(tǒng)QCDC（QuickConnectand Disconnect Coupler）是連接LNG船與接收站的紐帶，物料通過卸料臂由船方匯管進入站內(nèi)工藝管道[1]。江蘇LNG接收站配備4條FMC公司（法國Food Machinerv Corporation）生產(chǎn)的卸料臂，即2條液相臂、1條氣液兩用臂和1條氣相臂。卸料臂采用液壓驅(qū)動方式，液壓動力19 MPa。每條卸料臂末端都配有1套QCDC系統(tǒng)，用于和船方歧管法蘭快速連接。

1 QCDC結(jié)構(gòu)組成與工作原理

1.1 QCDC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

每套QCDC系統(tǒng)由1個總液壓閥組、5套液壓卡爪和5只定位導(dǎo)向桿組成，每套液壓卡爪包含1個液壓馬達、1個馬達液壓閥組、1套機械卡爪、1套傳動裝置和1只卡爪擋桿（圖1）。

1.2 液壓卡爪工作原理

總液壓閥組將上游液壓油分配給每個小液壓閥組，液壓馬達在液壓油的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，傳動裝置將液壓馬達的旋轉(zhuǎn)運動傳遞給機械卡爪內(nèi)部的螺紋桿，卡爪在螺紋桿的驅(qū)動下進行旋轉(zhuǎn)或伸縮。機械卡爪主要是由內(nèi)部螺紋桿與卡爪頭組成的，二者通過螺紋連接，螺紋間摩擦力足以驅(qū)動卡爪頭進行旋轉(zhuǎn)（圖2）。

QCDC工作時，最初卡爪頭在內(nèi)部螺紋桿摩擦力的驅(qū)動下進行旋轉(zhuǎn)，當(dāng)卡爪頭在擋桿的阻攔下停止旋轉(zhuǎn)時，卡爪頭就在螺桿的作用下進行伸縮運動。

1.3 QCDC系統(tǒng)運行方式

圖1 QCDC整體結(jié)構(gòu)

QCDC的5套液壓卡爪同時旋轉(zhuǎn)或伸縮來完成卸料臂法蘭與船方歧管法蘭的快速連接或脫離。液壓卡爪工作過程分為快速輕載與慢速重載兩個階段，以實現(xiàn)法蘭連接時機械卡爪快速定位、大力鎖緊，法蘭脫離時大力松開、快速脫離。總液壓閥組，控制液壓卡爪液壓油的分配方式，根據(jù)所需扭力的大小來調(diào)節(jié)液壓油的分配方式，完成兩個階段的適時轉(zhuǎn)換。當(dāng)所需扭力較小時，5套液壓卡爪的液壓油路是串聯(lián)，所有卡爪共同組成一條油路，該油路流量大但分配在每個卡爪的液壓力較小，此時是卡爪快速輕載階段；當(dāng)所需扭力較大時，5套液壓卡爪的液壓油路采取并聯(lián)方式，每條油路都有相同的較大壓力，但每條油路的流量為串聯(lián)時的1/5，此時為卡爪慢速重載階段。這兩種連接方式的轉(zhuǎn)換壓力由總液壓閥組來控制。

圖2 QCDC機械卡爪結(jié)構(gòu)示意圖

2 QCDC故障分析與解決措施

2.1 卡爪不動作

2.1.1 在卸船完畢QCDC脫離時，經(jīng)常發(fā)生卡爪不動作的情況，出現(xiàn)這種情況可能是因為機械卡爪內(nèi)部潤滑脂由于低溫流動性驟降或機械卡爪部件間存在未熔化的冰。這種情況下，液壓驅(qū)動配合人工輔助旋轉(zhuǎn)一般就可以轉(zhuǎn)動卡爪，若人工輔助旋轉(zhuǎn)不奏效就應(yīng)當(dāng)通過向卡爪的主干部分沖水使之溫度上升，卡爪恢復(fù)動作。

2.1.2 采取上述措施后如果卡爪依然不動作且5個卡爪都是相同情況，說明液壓馬達壓力不足，可能因為液壓油路沒有轉(zhuǎn)換為并聯(lián)回路。這種情況下應(yīng)通過手動調(diào)整總液壓閥組串并聯(lián)控制桿將油路強制轉(zhuǎn)換為并聯(lián)方式，增大液壓馬達的驅(qū)動力后，恢復(fù)至原位置。

2.1.3 若只有個別卡爪沒有打開，說明液壓馬達的正常驅(qū)動力已經(jīng)不足以打開該機械卡爪，應(yīng)該人工手動驅(qū)動該卡爪。人工拆解QCDC卡爪步驟（圖3）：①拆下螺釘和墊圈，然后拆除軸端蓋和V形密封環(huán)以及橡皮墊；②拆除傳動裝置聚乙烯端蓋；③利用平行鍵上的圓環(huán)拆除平行鍵，之后拆除齒緣輪；④使用21 mm的套筒扳手逆時針旋轉(zhuǎn)螺紋桿是卡爪松開，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)25圈，卡爪將收縮至完全打開位置。QCDC卡爪不動作處理流程為人工輔助→沖水升溫→油路并聯(lián)→人工驅(qū)動。

圖3 QCDC卡爪拆解圖

2.2 QCDC維修

2.2.1 油路壓力設(shè)定。若QCDC系統(tǒng)出現(xiàn)5個卡爪沖水升溫后都不動作的情況，系統(tǒng)液壓油壓力設(shè)定可能出現(xiàn)失常，需要檢查或調(diào)整。QCDC油路調(diào)整點見圖4。

圖4 QCDC油路調(diào)整點示意圖

調(diào)整油路開關(guān)壓力步驟：①拆除總液壓閥組上的護罩；②拆除手動排氣閥；③將2個壓力表（0～16 MPa）安裝在總液壓閥組上，以便測量QCDC開啟（PMO）和關(guān)閉（PMC或PMF）時的壓力；④檢查HPU（液壓動力裝置）的壓力是否＞10.5 MPa；⑤將液壓卡爪伸開至極限位置，讀取測量儀表上的壓力：PMO應(yīng)為10.5 MPa，PMC或PMF應(yīng)＜2 MPa，若PMO處壓力偏離10.5 MPa，可調(diào)整開啟壓力調(diào)整桿使之等于10.5 MPa；⑥將液壓卡爪縮回至極限位置，讀取測量儀表上的壓力：PMO應(yīng)＜2 MPa，PMC或PMF約10.5 MPa，若PMC或PMF處壓力偏離10.5 MPa，可調(diào)整關(guān)閉壓力調(diào)整桿使之等于10.5 MPa。

調(diào)整油路先導(dǎo)閥壓力步驟：①拆除總液壓閥組上的護罩；②拆除手動排氣閥；③將2個壓力表（0～16 MPa）安裝在總液壓閥組上，以便測量QCDC開啟（PMO）和關(guān)閉（PmC或PMF）時的壓力；④檢查HPU（液壓動力裝置）的壓力是否＞10.5 MPa；⑤將卡爪移動至伸縮形成的一半位置，拆除其中4只卡爪擋桿；⑥將油路調(diào)至卡爪打開狀態(tài)，此時拆除擋桿的卡爪會原處旋轉(zhuǎn)，最后一只卡爪會向伸開極限位置移動；⑦觀察PMO壓力表，當(dāng)旋轉(zhuǎn)的卡爪旋轉(zhuǎn)速度突然降低時，此時讀取PMO壓力值（10 MPa）即是先導(dǎo)閥開啟壓力，該值可通過先導(dǎo)閥開啟壓力控制桿調(diào)整；⑧在QCDC法蘭處裝上盲法蘭并鎖緊，將油路調(diào)整到至卡爪打開狀態(tài)，卡爪會由最初的緩慢移動旋轉(zhuǎn)突然加速旋轉(zhuǎn)，此時讀取PmC或PMF壓力值（10 MPa）即是先導(dǎo)閥關(guān)閉壓力。

2.2.2 清理油路?？傄簤洪y組端部側(cè)面有2個液壓油嘴，每次檢修時需要清洗。清理油嘴步驟：①用5 mm六角扳手?jǐn)Q下絲堵（針對內(nèi)六角頭螺釘）；②用4 mm六角扳手?jǐn)Q下油嘴；③檢查直徑0.5 mm的孔是否清潔。并用壓縮空氣吹掃；④檢查內(nèi)螺紋是否清潔；⑤重新裝配油嘴；⑥擰上絲堵。

2.2.3 循環(huán)油路。每3個月將QCDC中的液壓油循環(huán)至油站過濾器過濾一遍，每次檢修時需要循環(huán)一次。循環(huán)步驟：①將卡爪移動至伸縮形成的一半位置；②拆除所有卡爪擋桿；③調(diào)整油路到關(guān)閉狀態(tài)，此時卡爪會持續(xù)空轉(zhuǎn)，保持3 min；④關(guān)閉油路，調(diào)整卡爪到合適位置，回裝卡爪擋桿。

2.2.4 維修/更換機械卡爪。如果在使用過程中頻繁出現(xiàn)卡爪機械卡死的情況，說明卡爪的內(nèi)部螺紋驅(qū)動結(jié)構(gòu)損壞或設(shè)計不合理，應(yīng)聯(lián)系廠家進行確認(rèn)并適時更換卡爪螺紋桿及配套卡爪本體（圖5）。

圖5 機械卡爪配件

［1］ 黃 科，魏玉迎.卸料ERS系統(tǒng)與應(yīng)急操作［J］.油氣儲運，2012，（5）.