0 引言

海洋石油工程（青島）有限公司（以下簡稱“公司”）現(xiàn)有 600 t 和 800 t 龍門吊起重機(jī)各 1 臺(tái)，起重機(jī)在公司的發(fā)展過程中起著至關(guān)重要的作用，先后完成文昌導(dǎo)管架、MODEC 項(xiàng)目、鎳礦、渤中項(xiàng)目、YAMAL 項(xiàng)目等數(shù)十個(gè)工程項(xiàng)目。

由于地處海邊，受鹽霧環(huán)境及氣候條件的影響，同時(shí)龍門吊滑環(huán)箱防護(hù)等級不夠，致使滑環(huán)箱出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，故障頻繁。另外，滑環(huán)箱內(nèi)無電伴熱裝置，易出現(xiàn)結(jié)露，存在發(fā)生電氣爆炸隱患。在長期使用過程中龍門吊10 kV 高壓電纜卷盤出現(xiàn)磨損，影響電纜正常收放。公司項(xiàng)目任務(wù)繁重，吊裝任務(wù)較多，所以保證大型吊裝設(shè)備的安全使用，是促進(jìn)公司正常吊裝和安全生產(chǎn)的關(guān)鍵任務(wù)。因此，決定整體更換電纜卷筒及滑環(huán)箱，與龍門吊電控系統(tǒng)匹配，保證設(shè)備性能完整性和運(yùn)行可靠性。

1 龍門式起重機(jī)現(xiàn)狀

該 800 t 龍門吊（場內(nèi)編號(hào)為 8001）的規(guī)格型號(hào)為 MU800 t，位于青島場地浮體平臺(tái)上方，是浮體平臺(tái)、裝焊平臺(tái)區(qū)域的主要起重搬運(yùn)設(shè)備。

龍門吊電纜卷筒和滑環(huán)箱位于剛腿西側(cè)，卷筒為10 kV 高壓電纜卷筒（圖 1），滑環(huán)箱長寬高尺寸為110 cm×66.5 cm×66 cm，如圖 2 所示。

2 維修更換部件的基本要求

2.1 滑環(huán)箱參數(shù)及要求

（1）滑環(huán)動(dòng)力環(huán)為 3 環(huán)，地環(huán) 1 環(huán)（滑環(huán)招標(biāo)方提供），電壓 10 kV，額定電流≥250 A 。

（2）滑環(huán)箱箱體和頂蓋采用 304 不銹鋼材料，厚度≥2.5 mm，箱體采用國際油漆環(huán)氧漆噴涂一遍，再采用該品牌聚氨酯面漆進(jìn)行覆蓋噴涂防腐，保質(zhì)期 2年。

（3）滑環(huán)箱內(nèi)電源線、控制線需與 800 t 電氣系統(tǒng)對接并可靠運(yùn)行。

（4）滑環(huán)箱外側(cè)張貼內(nèi)部電氣系統(tǒng)示意圖，采用防腐蝕材料，強(qiáng)力膠黏貼，禁止在箱體上打孔固定。

（5）進(jìn)線、出線所用穿線孔內(nèi)外兩端封堵嚴(yán)密，內(nèi)部設(shè)置自動(dòng)除濕裝置（帶溫控），滿足沿海地區(qū)高濕度環(huán)境使用，電氣防護(hù)等級 IP55。

2.2 電纜卷筒基本參數(shù)

（1）大車行程約 600 m，大車運(yùn)行*高速度為30 m/min。

（2）電纜長度 180 m，電纜直徑 45 mm，雙向電纜，電纜*小允許彎曲半徑為 12 倍電纜直徑，主電纜的供電電壓 11 kV。收纜旋轉(zhuǎn)方向，面對卷盤朝滑環(huán)箱方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)收纜。電纜卷筒有效容纜長度不小于350 m（不包括 5 圈摩擦圈），電纜卷筒額定載荷 2.5 t，卷筒中心安裝高度約 6.5 m。

2.3 電纜卷筒改造后要求

（1）現(xiàn)有的電纜卷盤全部拆除，保留電纜卷盤使用的電纜，改造內(nèi)容包括卷盤驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（包括底座、減速器、磁滯聯(lián)軸器和電機(jī)）、儲(chǔ)纜盤（卷盤）、導(dǎo)纜架和其他附屬部件，改造后的卷盤電控需與龍門吊工況和性能參數(shù)匹配。

（2）改造后的導(dǎo)纜架帶有“電纜松弛”“電纜過緊”“方向限位”開關(guān)，以保護(hù)電纜。

（3）停車時(shí)電纜裝置能自動(dòng)鎖定。

（4）滾筒或卷盤（包括條幅和外圈）進(jìn)行熱浸鋅處理后刷漆防腐，存在空腔的結(jié)構(gòu)需密封良好。

（5）更換完成后由投標(biāo)方對電纜卷筒進(jìn)行測試，并出具測試報(bào)告。

3 現(xiàn)場維修方案

3.1 施工前現(xiàn)場協(xié)調(diào)準(zhǔn)備

（1）提前組織技術(shù)交底。對所有項(xiàng)目維修人員進(jìn)行設(shè)備的技術(shù)交底，并對維修設(shè)備的具體人員就施工工藝要求、質(zhì)量要求、施工注意事項(xiàng)等進(jìn)行交底，所有施工人員均應(yīng)熟悉現(xiàn)場、維修界面、圖紙及規(guī)范、規(guī)程要求，做到人人心中有數(shù)、不盲目操作。

（2）協(xié)調(diào) 50 t 汽車吊 1 臺(tái)、100 t 液壓平板車 1 輛，組織人員運(yùn)送大車動(dòng)力電纜卷筒滑環(huán)箱等設(shè)備至 800 t龍門吊電纜卷筒更換的位置。調(diào)用電焊機(jī) 1 套，乙炔切割設(shè)備 1 套。

（3）按照技術(shù)規(guī)范要求，對所有施工工機(jī)具、檢測儀器（表）、清洗設(shè)備、勞保用品等作好檢驗(yàn)工作。

3.2 現(xiàn)場施工

3.2.1 原整套電纜卷盤產(chǎn)品拆除

將龍門吊大車開到終端位置，所有的吊鉤開到安全位置，確保升降電梯不在使用、電梯里無人，然后斷開高壓總開關(guān)，高壓測電器檢測確認(rèn)電源斷開，隨后將主電纜拆掉，然后懸掛安全警示標(biāo)志。斷開驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)減速機(jī)、滑環(huán)箱之間的連接。

3.2.2 新電纜卷盤的安裝

利用汽車吊將導(dǎo)纜架吊住，吊車起升預(yù)緊力不超過導(dǎo)纜架總重量的 1/3，然后拆卸緊固螺栓，吊起放置預(yù)備好的木架上。然后依次吊裝減速機(jī)、電機(jī)、滑環(huán)箱。

吊運(yùn)電纜卷筒或電纜卷筒組件時(shí)，吊索具要以吊耳為吊點(diǎn)，不得隨意綁掛吊索具，以免破壞整體尺寸結(jié)構(gòu)，同時(shí)電纜卷筒的安裝高度為 3 m 左右。先將電纜卷盤用螺栓固定在減速機(jī)輸出件軸端的法蘭盤上，調(diào)整電纜卷筒回轉(zhuǎn)軸線水平且與大車運(yùn)行軌跡垂直。電纜錨固點(diǎn)應(yīng)可靠，且錨固點(diǎn)位于電纜卷盤水平方向的中心（指在運(yùn)行軌跡所形成的鉛錘面上）。固定電纜卷筒地腳。

3.2.3 新驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及集電器箱的安裝

（1）安裝 JPC-DM5 系列磁滯式大車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的 3個(gè)動(dòng)力頭，每個(gè)動(dòng)力頭由 QAEJ90L6A 電機(jī)、MH0800磁滯聯(lián)軸器、G5P60a 三級圓柱齒輪減速器組成。

（2）安裝導(dǎo)纜架。按照吊裝操作規(guī)程進(jìn)行吊裝作業(yè)。

（3）高壓集電器接線由專業(yè)高壓接線電工操作，增設(shè)電伴熱部分接線布局合理、規(guī)范。

（4）確認(rèn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、高壓集電器，安裝結(jié)束檢驗(yàn)合格后，主電纜通過導(dǎo)纜架接入高壓集電器箱，然后主電纜接入高壓主開關(guān)。更換后的滑環(huán)箱如圖 3 所示，更換后的電纜卷筒如圖 4 所示。

3.3 調(diào)試驗(yàn)收

（1）試運(yùn)行，測試空盤、滿盤信號(hào)和大車電纜分段控制信號(hào)是否正常：①放纜，從電纜盤位置開始放纜，3臺(tái)電機(jī)都不驅(qū)動(dòng)，M3 電機(jī)+一個(gè)制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)，M1電機(jī)制動(dòng)器單獨(dú)控制，放纜時(shí)制動(dòng)器打開，M2 電機(jī)無制動(dòng)器，全程一個(gè)制動(dòng)器制動(dòng)；②收纜，全程 3 臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，M1、M3 制動(dòng)器打開；③滿盤：離電纜坑 3.5 m 左右，向電纜坑方向行進(jìn)，有滿盤信號(hào)后大車減速，大車?yán)^續(xù)向電纜坑中心走的話卷盤還是 3 臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，制動(dòng)器打開進(jìn)行收纜，等到兩個(gè)方向限位都沒有時(shí)，電機(jī)不驅(qū)動(dòng)，制動(dòng)器抱死，卷盤不轉(zhuǎn)過坑，感應(yīng)到另一邊的方向限位后執(zhí)行放纜工況；④制動(dòng)器接觸器上加了一組輔助觸點(diǎn)，其中 Q 點(diǎn)有輸出、接觸器觸點(diǎn)無反饋時(shí)報(bào)故障（線路斷路時(shí)可以報(bào)警）。

（2）導(dǎo)纜架配置的方向限位、過緊限位的限位測試。

（3）設(shè)定卷盤相關(guān)程序，滿足改造后的電纜卷盤控制要求。

（4）大車過緊、松纜信號(hào)，以保護(hù)電纜機(jī)構(gòu)測試。

（5）吊車整體運(yùn)轉(zhuǎn)測試，*大負(fù)荷測試。

3.4 大車動(dòng)力卷盤控制模式

（1）當(dāng)大車處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，所有電機(jī)均不運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必須通電；大車停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，電纜卷盤應(yīng)延遲5～10 s 正轉(zhuǎn)，收攬后再停止，延遲時(shí)間可根據(jù)現(xiàn)場電纜受力狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。

（2）當(dāng)大車向電纜坑行走時(shí)，3 臺(tái)電機(jī)均通電運(yùn)轉(zhuǎn)，詞滯動(dòng)力頭通過減速器減速驅(qū)動(dòng)電纜卷盤旋轉(zhuǎn)收取電纜。

（3）當(dāng)大車向終點(diǎn)行走時(shí)，電機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)，制動(dòng)器不通電處于制動(dòng)狀態(tài)，電纜被大車從卷盤里拉出放纜。如果放纜時(shí)張力較大，可在卷盤里的電纜卷（含安全圈）＞10 圈，兩臺(tái)制動(dòng)器制動(dòng)，分段信息由凸輪給出。

（4）松纜、電纜坑、電纜拉力過大的判別：①松纜：當(dāng)凸輪限位開關(guān)未顯示中點(diǎn)時(shí)，導(dǎo)纜架內(nèi)的方向限位不觸發(fā)，判斷大車的電纜松弛、報(bào)警，大車停止行走；②電纜坑正中點(diǎn)：導(dǎo)纜架內(nèi)的方向限位不觸發(fā)，凸輪限位觸點(diǎn)觸發(fā)；③電纜拉力過大：導(dǎo)纜架內(nèi)的過勁限位觸發(fā)且延時(shí) 1～2 s（方向限位同時(shí)觸發(fā)），則報(bào)警，大車停止行走，手動(dòng)放出一段電纜解除過勁狀態(tài)。

3.5 項(xiàng)目的組織

該項(xiàng)目由 1 名改造小組組長、2 名鉗工、2 名電工、2 名龍門吊班組成員、1 名汽車吊司機(jī)、1 名起重指揮員組成。

該項(xiàng)目改造一臺(tái)設(shè)備工期為 4 d，在時(shí)間緊迫的情況下必須提前做好技術(shù)準(zhǔn)備，因此在改造前將技術(shù)方案進(jìn)行了充分研究。在優(yōu)化設(shè)計(jì)方案后，尋找合適的原材料進(jìn)行新裝的制作，在確定可以滿足改造要求后進(jìn)行改造。

3.6 項(xiàng)目工期的控制

由于大型龍門吊使用成本昂貴，必須盡快完成優(yōu)化，減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間，所以該項(xiàng)目工期為每臺(tái)車 4 d。為保證項(xiàng)目進(jìn)度，協(xié)調(diào)修理時(shí)間后進(jìn)行任務(wù)分解，將改造任務(wù)細(xì)分到每個(gè)人。工作過程中，改造小組組長親自監(jiān)督每道作業(yè)程序，必須按照預(yù)定方案實(shí)施。經(jīng)過各專項(xiàng)人員的共同努力，提前 2 d 完成 2 臺(tái)龍門吊改造任務(wù)。

4 改造的意義

4.1 設(shè)備本身

該項(xiàng)目的改造實(shí)施具有一定難度，原電纜卷筒不具備方向限位和過緊、過松開關(guān)，不能有效保護(hù)電纜，需對原程序進(jìn)行重新修改，以滿足要求。該項(xiàng)改造從電纜卷筒的聯(lián)軸器及電機(jī)設(shè)計(jì)上找出解決問題的方法，通過對電機(jī)及 PLC 程序的改進(jìn)解決了問題。此次改造對 2 臺(tái)大型龍門吊的安全使用起到至關(guān)重要的作用，保證了龍門吊在各項(xiàng)目使用的安全性。

對于技術(shù)人員而言，龍門吊電控系統(tǒng)的改造不僅要掌握設(shè)備的操作和維保，還要掌握設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理等多方面的知識(shí)，才能更好地了解和使用設(shè)備，減少故障率和設(shè)備隱患，提高設(shè)備利用率和延長設(shè)備的使用壽命。

4.2 安全意義

設(shè)備的安全使用是改造項(xiàng)目的*終目的。通過設(shè)備的改造保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和吊裝過程的安全是改造的主要任務(wù)之一。改造后，龍門吊電控系統(tǒng)在海邊高強(qiáng)度鹽霧侵蝕的環(huán)境下能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，為公司的安全生產(chǎn)零傷亡目標(biāo)做出貢獻(xiàn)。

5 結(jié)束語

龍門吊是關(guān)系到公司項(xiàng)目進(jìn)度的關(guān)鍵設(shè)備，及時(shí)發(fā)現(xiàn)龍門吊存在的問題并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)改造，不僅能降低設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用，還能將改造思路應(yīng)用于其

他門式起重設(shè)備，為公司乃至整個(gè)行業(yè)提供一個(gè)問題的解決方案。