船用吊裝油臂的結(jié)構(gòu)型式及特點

船用吊裝油臂的結(jié)構(gòu)型式及特點

柴油負荷臂是船舶碼頭上使用金屬管道進行維修的重要挖掘機。它可以承受石油、天然氣、天然氣和其他交通工具。與軟管相比,船用裝卸油臂克服了軟管不易操作,不適應(yīng)船舶的漂移和晃動,壽命短,需要操作人員隨時監(jiān)控,勞動強度高,且容易發(fā)生泄漏和引起污染等缺點,而且船用裝卸油臂可增設(shè)控制、監(jiān)測及保護系統(tǒng)等,提高了裝卸效率和安全性,給碼頭油品裝卸帶來很大便利。國外船用裝卸油臂的主要制造商有,法國FMC公司,德國SVT公司和EMCOWHEATON公司,日本NIGATA公司。它們的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)型式各有特點,下面將船用裝卸油臂主要的幾種結(jié)構(gòu)型式及特點作一簡述和比較。1搭建對基基材料的裝卸油臂船用裝卸油臂按支撐結(jié)構(gòu)可分為自支撐結(jié)構(gòu)(裝卸管道本身兼作支撐結(jié)構(gòu))和分離支撐結(jié)構(gòu)(在裝卸管道外增設(shè)支撐鋼架)兩大類,按內(nèi)臂與外臂相對運動的傳動機構(gòu)可分為平面四桿傳動機構(gòu)、繩輪傳動機構(gòu)和擺動油缸傳動機構(gòu)等;按驅(qū)動方式可分為手動和電液驅(qū)動兩種。船用裝卸油臂主要由支座、內(nèi)臂、外臂、旋轉(zhuǎn)接頭、快速接頭、傳動機構(gòu)、平衡配重系統(tǒng)、監(jiān)測和控制系統(tǒng)等部件組成,如圖1所示。船用裝卸油臂通過支座固定在碼頭基礎(chǔ)上,它可通過內(nèi)臂與支座、外臂與內(nèi)臂之間的旋轉(zhuǎn)接頭間的相對運動和平衡配重系統(tǒng)在空載狀態(tài)下的平衡作用,實現(xiàn)裝卸油臂在三維方向基本對位,最終借助裝于外臂前端的三向旋轉(zhuǎn)接頭上的快速接頭與船舶接口法蘭對接,并可適應(yīng)船舶的漂移和晃動。除了上述的主要組成部件以外,船用裝卸油臂通常配備外臂前端(與船舶法蘭對接處)輔助支撐腿、真空斷路器、存放用機械鎖緊機構(gòu)、安全扶梯和檢修平臺等輔助設(shè)施。為增加安全性,還可配置緊急脫離接頭。除了裝卸管道以外,用于低溫液化石油氣和天然氣裝卸的船用裝卸油臂還增設(shè)一根回氣管,用于回收裝卸過程中汽化的部分氣體。船用裝卸油臂所用材料,一般選用普通碳鋼管。當(dāng)裝卸介質(zhì)為低溫液化氣和天然氣時,應(yīng)選用適合于低溫操作的低溫碳鋼管或者不銹鋼管。當(dāng)用于裝卸腐蝕性介質(zhì)時,還可以選用內(nèi)襯耐腐蝕材料的復(fù)合管。2基于固定臂的結(jié)構(gòu)特點和應(yīng)用領(lǐng)域2.1設(shè)備在超低溫條件下工作的能力自支撐結(jié)構(gòu)裝卸油臂所承受的自重、風(fēng)載荷和地震力等瞬時載荷均由裝卸油臂輸油管道自身承擔(dān),并只能依靠管道自身來承受因溫度變化而引起的附加應(yīng)力。而分離支撐結(jié)構(gòu)裝卸油臂的自重及瞬時載荷則由單獨的支撐結(jié)構(gòu)承擔(dān),輸油管道本身只承受流體的重力,并可在支撐結(jié)構(gòu)上滑動,能更好地適應(yīng)在超低溫條件下工作時因溫度變化引起的伸縮變形。從這兩方面講,分離支撐結(jié)構(gòu)裝卸油臂比自支撐結(jié)構(gòu)裝卸油臂的受力情況要好。但是分離支撐結(jié)構(gòu)裝卸油臂的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,設(shè)備自重大,外形尺寸和占地面積大,其所承受較大的瞬時載荷全部作用于碼頭基礎(chǔ)之上。而自支撐結(jié)構(gòu)裝卸油臂具有設(shè)備自重小,外形尺寸和占地面積小,所承受的瞬時載荷小,因而對碼頭基礎(chǔ)的作用力小。在這一點上,自支撐結(jié)構(gòu)裝卸油臂較有優(yōu)勢。因此,在一般情況下,因受碼頭條件限制或大型起重設(shè)備無法靠近碼頭,而不易安裝較重設(shè)備時,應(yīng)優(yōu)先考慮選用自支撐結(jié)構(gòu)的裝卸油臂。而當(dāng)用于裝卸超低溫液化氣和石油天然氣時,考慮到分離式支撐結(jié)構(gòu)具有吸收因溫度變化而引起的變形的優(yōu)點,應(yīng)優(yōu)先考慮選用分離式支撐結(jié)構(gòu)的船用裝卸油臂。2.2利用連續(xù)工藝生產(chǎn)的繩輪傳動機構(gòu)德國EMCOWHEATON公司生產(chǎn)的船用裝卸油臂采用了平面四桿傳動機構(gòu),而法國FMC公司、德國SVT公司以及日本NIGATA公司則多采用繩輪傳動機構(gòu)及擺動油缸傳動機構(gòu),與平面四桿傳動機構(gòu)相比,繩輪傳動機構(gòu)直接將油缸的直線運動轉(zhuǎn)換為繩輪的轉(zhuǎn)動,具有傳動效率高,運動平穩(wěn),慣性力小和運動過程中無死點等優(yōu)點。但其剛性較低。擺動油缸傳動機構(gòu)與繩輪傳動機構(gòu)和平面四桿機構(gòu)相比,省去了中間的傳動機構(gòu),直接采用油缸傳遞力矩,使設(shè)備結(jié)構(gòu)更簡單。但是,擺動油缸受大運動范圍和油缸布置等限制,一般適用于口徑較小和臂長較短的船用裝卸油臂。2.3控制板、控制板、控制板大中型船用裝卸油臂,大多采用電液驅(qū)動,易于實現(xiàn)自動操作,還可實現(xiàn)遙控操作,可以配備緊急脫離接頭以應(yīng)付緊急情況。手動操作裝卸油臂則適用于自動化程度和安全性要求不高的場所,主要用于小口徑的船用裝卸油臂。2.4旋轉(zhuǎn)節(jié)密封槽的加工旋轉(zhuǎn)接頭是用于連接船用裝卸油臂各管節(jié)并使它們能夠作相對運動和承受一定載荷的重要部件。旋轉(zhuǎn)接頭由旋轉(zhuǎn)節(jié)和密封件組成。旋轉(zhuǎn)節(jié)一般由外旋轉(zhuǎn)體和內(nèi)旋轉(zhuǎn)體以及內(nèi)外旋轉(zhuǎn)體中間的滾道組成。密封件安裝在內(nèi)外旋轉(zhuǎn)節(jié)的密封槽內(nèi)。如圖2所示。在滾道的處理上,一般直接對滾道進行熱處理,以提高滾道的硬度和耐磨性。而法國FMC公司采用快速嵌入式不銹鋼滾道的專利技術(shù),便于維修和更換,且旋轉(zhuǎn)體可以采用低碳鋼材料,其焊接性和延伸性均優(yōu)于中高碳鋼。旋轉(zhuǎn)接頭密封件的材料根據(jù)使用條件的不同,可選用丁腈橡膠、氯丁橡膠、聚四氯乙烯等。一般在常溫條件下,使用潤滑脂潤滑旋轉(zhuǎn)接頭滾珠和滾道。用于超低溫作業(yè)的旋轉(zhuǎn)接頭除設(shè)有更加嚴(yán)格的密封和泄漏監(jiān)測措施外,還采用了注氮干燥措施或噴涂聚四氟乙烯細粉末的潤滑方式。2.5液壓快速接頭配套設(shè)施不完善快速接頭分手動和液動兩種,船用裝卸油臂的對接和脫離大都為現(xiàn)場操作,無論采用手動還是液壓快速接頭,均需要操作人員在現(xiàn)場進行監(jiān)督。因此,在一般條件下,配套液壓快速接頭的意義不大。但對于大口徑、大重量,或用于有毒介質(zhì)或低溫液化石油氣和天然氣裝卸的裝卸油臂,配套液壓快速接頭對于保護人身安全和減少操作人員勞動強度具有積極的意義。2.6內(nèi)湖港區(qū)的安全邊界緊急脫離接頭一般設(shè)置于外臂前端,通常包括兩個閥門及一套復(fù)雜的脫扣機構(gòu)。它可用于著火等緊急情況或船用裝卸油臂的操作超出了操作包絡(luò)范圍內(nèi)的安全界限時,接受控制和監(jiān)測系統(tǒng)命令,自動切斷油路,脫開裝卸油臂與船舶的連接,以保護人身及設(shè)備安全。對于風(fēng)浪不大的場所,如內(nèi)河,內(nèi)湖碼頭以及用戶無要求時,可不配套緊急脫離接頭。而對于風(fēng)浪較大的場所,如在遠洋碼頭等使用條件較惡劣的環(huán)境下,或應(yīng)用戶要求,裝卸油臂應(yīng)配備緊急脫離接頭,監(jiān)測和控制系統(tǒng)增設(shè)相應(yīng)的電液控制元件和液壓回路,以便在緊急情況下實施切斷和脫離動作。3無線測控操作監(jiān)測和控制系統(tǒng)通常用于電液驅(qū)動的船用裝卸油臂,一般由控制柜和液壓站組成,通常為組合的電液控制系統(tǒng),適用于就地操作。它用于控制船用裝卸油臂的對接和脫離,監(jiān)測船用裝卸油臂的工作狀態(tài),必要時,發(fā)出報警信號、緊急脫離信號及動作等。根據(jù)用戶需要,還可配備有線或無線遙控器進行遙控操作。無線遙控器與有線遙控器相比,具有重量輕,便于攜帶和操作的優(yōu)點,但無線遙控有信號干擾和受距離限制的缺陷。當(dāng)油船靠泊后,通過監(jiān)測和控制系統(tǒng)的控制柜或遙控器操作裝卸油臂,完成與油船對接、裝卸和脫離等工序。在裝卸油臂的控制開關(guān)中,設(shè)有操作/自由模式選擇開關(guān),裝卸油臂的液壓回路中配備相應(yīng)的液壓控制元件和換向閥。在操作模式下,裝卸油臂可實現(xiàn)伸出和回收操作,進而實現(xiàn)與油船法蘭的對接和脫離操作;在自由模式下,裝卸油臂可實現(xiàn)裝卸過程中在外力的作用下隨著船舶的漂移和晃動而運動。船用裝卸油臂的監(jiān)控是依靠安裝于裝卸油臂內(nèi)臂和外臂之間或內(nèi)臂和配重支撐梁之間與支座和內(nèi)臂之間的幾個極限位置開關(guān)來實施的,當(dāng)船用裝卸油臂與油船的接頭伸出超過包絡(luò)工作范圍的安全界限時,相應(yīng)方向的極限位置開關(guān)會給控制系統(tǒng)輸出一個信號,控制系統(tǒng)