熱門(mén)關(guān)鍵詞:

海上石油平臺(tái)吊車(chē)鋼絲繩壽命與經(jīng)濟(jì)性研究

作者: admin 編輯: admin 來(lái)源:admin 發(fā)布日期:2021-08-26 11:33
信息摘要:
吊車(chē)是海上油田的關(guān)鍵作業(yè)設(shè)備,為海上石油平臺(tái)設(shè)施的日常生產(chǎn)和生活提供支持,每天擔(dān)負(fù)著油田人員、物資及海上平臺(tái)作業(yè)的吊裝工作,是油田穩(wěn)定生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。鋼絲繩是吊車(chē)
吊車(chē)是海上油田的關(guān)鍵作業(yè)設(shè)備,為海上石油平臺(tái)設(shè)施的日常生產(chǎn)和生活提供支持,每天擔(dān)負(fù)著油田人員、物資及海上平臺(tái)作業(yè)的吊裝工作,是油田穩(wěn)定生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。鋼絲繩是吊車(chē)的重要備件,也是吊車(chē)的主要承重部件,由多根或多股鋼絲纏繞而成,具有柔韌性較好、自重輕、承載能力大、安全系數(shù)高、可承受交變載荷、在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)具有良好的穩(wěn)定性、噪音小等優(yōu)點(diǎn)。鋼絲繩在吊車(chē)中主要用于起升機(jī)構(gòu)及變幅機(jī)構(gòu)。若鋼絲繩發(fā)生突然斷裂,將會(huì)造成嚴(yán)重后果。因此,分析和評(píng)估鋼絲繩故障及失效原因,在經(jīng)濟(jì)性和安全性方面均有重要意義。
本文對(duì)使用十年以上的吊車(chē)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集,分析研究吊車(chē)更換鋼絲繩的數(shù)據(jù)信息,根據(jù)實(shí)際使用頻率、次數(shù)和載重等相關(guān)參數(shù),對(duì)吊車(chē)鋼絲繩失效故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1歷史數(shù)據(jù)分析
1.1歷年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)
截止2019年12月,公司使用10年以上的共計(jì)20臺(tái)吊車(chē)更換鋼絲繩的數(shù)量統(tǒng)計(jì)如表1:
表1更換鋼絲繩統(tǒng)計(jì)表
鋼絲繩類(lèi)型|小鉤大鉤變幅數(shù)量|49(22)|28(1)|48(18)
其中括號(hào)中數(shù)字代表磨損超標(biāo)更換的鋼絲繩數(shù)量。
從表1可以看出,累計(jì)更換鋼絲繩125根,其中小鉤49根,大鉤28根,變幅48根。其中磨損超標(biāo)41根,年限到期84根,占比例67.2%。
1.2歷年數(shù)據(jù)分析
公司所屬吊車(chē)更換鋼絲繩主要參考兩方面因素。一是五年年限到期,二是鋼絲繩達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際使用中,與專(zhuān)業(yè)起重作業(yè)的吊車(chē)相比,海上平臺(tái)吊車(chē)使用頻率較低,主要用于輕載荷的人員、物料的運(yùn)送及油田日常作業(yè)中使用,并且海上吊車(chē)的檢查、維護(hù)與保養(yǎng)工作比較全面和完善,更加保證了吊車(chē)的安全可靠性。在國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求下,可根據(jù)每臺(tái)吊車(chē)的實(shí)際工況、使用時(shí)間、總載荷和使用次數(shù)結(jié)合鋼絲繩檢查的各項(xiàng)參數(shù)來(lái)決定是否更換鋼絲繩。
對(duì)公司20臺(tái)吊車(chē)更換鋼絲繩次數(shù)按年限進(jìn)行統(tǒng)計(jì)如表2:
表2鋼絲繩更換次數(shù)年限統(tǒng)計(jì)表年限|1|2|3|4|5|6|≥7|合計(jì)小鉤|3|1|8 |10|14|5|8 |49|大鉤|1|2▍0|2|9|1 |13 |28
|變幅|6|5|3|6|9|10|9 |48
|合計(jì)|10|8|11|18|32|16|30|125從鋼絲繩更換的次數(shù)數(shù)據(jù)表可分別分析出小鉤、大鉤、變幅鋼絲繩更換發(fā)生的概率。對(duì)鋼絲繩更換按照年限更換的概率如下:
表3鋼絲繩更換概率表
年限|1|2|3▍4▍5|6|≥7小鉤|3/49|1/49|8/49|10/49|14/49|5/49|8/49大鉤|1/28|2/28|02/28|9/28|1/28|13/28變幅|6/48|5/48|3/48|6/48|9/48|10/48|9/481.3分析
吊車(chē)在使用時(shí),鋼絲繩承受多種受力,主要
為拉應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、接觸擠壓應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力等。鋼絲繩使用中,經(jīng)常受到多種力的共同作用,超過(guò)極限時(shí)有可能出現(xiàn)疲勞斷裂。磨損和銹蝕也是加快斷絲的重要原因。
良好的潤(rùn)滑可以有效地延長(zhǎng)鋼絲繩使用壽
命。據(jù)研究,定期、定量的有效潤(rùn)滑可以使鋼絲繩壽命延長(zhǎng)2-3倍。因此在吊車(chē)使用過(guò)程中要加強(qiáng)鋼絲繩的各項(xiàng)維保,及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障,在早期解決存在的問(wèn)題,可以提高鋼絲繩的使用壽命,及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的缺陷,及時(shí)分析處理,就可避免鋼絲繩斷裂等事故發(fā)生。根據(jù)目前公司的鋼絲繩使用實(shí)際工況、使用時(shí)間、總載荷和使用次數(shù)結(jié)合鋼絲繩檢查的各項(xiàng)數(shù)據(jù)來(lái)決定是否更換鋼絲繩。在油田投產(chǎn)以來(lái)近十年更換的小鉤、大鉤和變幅鋼絲繩使用超過(guò)7年以上的達(dá)30根,占25%。根據(jù)實(shí)際情況參考國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及華南吊車(chē)廠(chǎng)家的相關(guān)推薦,對(duì)鋼絲繩更換的標(biāo)準(zhǔn)分三種模式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析:3年強(qiáng)制更換;5年強(qiáng)制更換;6年強(qiáng)制更換。
(1)3年強(qiáng)制更換
對(duì)更換鋼絲繩更換時(shí)間按三年強(qiáng)制更換,則
相對(duì)應(yīng)的小鉤、大鉤和變幅鋼絲繩的更換數(shù)量為表4:
表4鋼絲繩更換數(shù)量表
假設(shè)20臺(tái)吊車(chē)更換鋼絲繩符合隨機(jī)變量,對(duì)于小鉤、大鉤、變幅鋼絲繩更換的概率符合下面的隨機(jī)布規(guī)律:
表5鋼絲繩更換的概率
3
P小鉤|3/49 | 1/49|45/49
P大鉤
1/28|2/2825/28
P變幅 |6/48 | 5/48|37/48
按年限更換鋼絲繩次數(shù)的數(shù)學(xué)期望為:
E.-Zen其中:en=Pn·X·20/n小鉤:
el=P1·X·20=1.224
e2=P2·X·20/2=0.204e3=P3·X·30/3=6.122因此,三年更換周期時(shí)更換的鋼絲繩次數(shù)的期望值為:
En-Xen=el+e2=7.55目前公司更換小鉤鋼絲繩的外委服務(wù)費(fèi)用X1=5萬(wàn)元,鋼絲繩均價(jià)M1=2.5萬(wàn)元,20臺(tái)吊車(chē)在油田壽命周期20年內(nèi)若采用三年到期強(qiáng)制更換鋼絲繩,則公司20年吊車(chē)更換小鉤鋼絲繩費(fèi)用為:
A1=(X1+M1)X·En·X·n=7.5·X·7.55·X·20
=1132.5(萬(wàn)元)大鉤:
el=P1·X·20=0.714
e2=P2·X·20/2=0.714e3=P3·X·30/3=5.952因此,三年更換周期時(shí)更換的鋼絲繩次數(shù)的期望值為:
Eo-Xen=el+e2+e3=7.38目前公司更換鋼絲繩的外委服務(wù)費(fèi)用X2=6萬(wàn)元,鋼絲繩均價(jià)M2=5萬(wàn)元,20臺(tái)吊車(chē)在油田壽命周期20年內(nèi)若采用三年到期強(qiáng)制更換鋼絲繩,則公司20年吊車(chē)更換大鉤鋼絲繩費(fèi)用為:
A2=(X2+M2)X·En·X·n=1l·X·7.38·X·20
=1623.6(萬(wàn)元)變幅:
el=P1·X·20=2.5
e2=P2·X·20/2=1.042e3=P3·X·30/3=5.139因此,三年更換周期時(shí)更換的鋼絲繩次數(shù)的期望值為:
Eo-Xen=el+e2+e3=8.681目前公司更換鋼絲繩的外委服務(wù)費(fèi)用X3=6萬(wàn)元,鋼絲繩均價(jià)M3=6萬(wàn)元,20臺(tái)吊車(chē)在油田壽命周期20年內(nèi)若采用三年到期強(qiáng)制更換鋼絲繩,則公司20年吊車(chē)更換大鉤鋼絲繩費(fèi)用為:
A3=(X3+M3)X·En·X·n=12·X·8.681·X·20
=2083.44(萬(wàn)元)在強(qiáng)制更換為三年的前提下,公司目前所有吊車(chē),在油田壽命20年的周期內(nèi)所用費(fèi)用為:
A=A1+A2+A3=1132.5+1623.6+2083.44
=4839.54(萬(wàn)元)
(2)5年強(qiáng)制更換
對(duì)鋼絲繩更換時(shí)間按五年強(qiáng)制更換,則相對(duì)應(yīng)的小鉤、大鉤和變幅鋼絲繩的更換數(shù)量為表6:
表6鋼絲繩更換數(shù)量表
|年限|1|2|3|4 |5 |合計(jì)|
大鈞|1|2|0|2|23|28
|變幅|6|5|3| 6 |28 |48假設(shè)20臺(tái)吊車(chē)更換鋼絲繩符合隨機(jī)變量,對(duì)于小鉤、大鉤、變幅鋼絲繩更換的概率符合下面的隨機(jī)布規(guī)律:
表7鋼絲繩更換的概率
年限|1|2|3|4|5
|p小鉤|3/49| 1/49| 8/49 | 10/49|27/49|
P大鉤|1/28|2/280|2/28|23/28|
|P變幅|6/48| 5/48| 3/48 | 6/48|28/48|
按年限更換的鋼絲繩數(shù)學(xué)期望為:
Ea=Zen其中:en=Pn·X·20/n小鉤:
五年更換周期時(shí)更換的鋼絲繩次數(shù)的期望值為:
En-Xen=el+e2+e3+e4+e5=5.74目前公司更換鋼絲繩的外委服務(wù)費(fèi)用X1=5萬(wàn)元,鋼絲繩均價(jià)M1=2.5萬(wàn)元,20臺(tái)吊車(chē)在油田壽命周期20年內(nèi)若采用五年到期強(qiáng)制更換鋼絲繩,則公司20年吊車(chē)更換小鉤鋼絲繩費(fèi)用為:
Al=(X1+M1)-X·En-X-n=86l(萬(wàn)元)大鉤:
五年更換周期時(shí)更換的鋼絲繩次數(shù)的期望值為:
E.-Zen=el+e2+e3+e4+e5=5.071目前公司更滑鋼絲繩的外委服務(wù)費(fèi)用X2=6萬(wàn)
元,鋼絲繩均價(jià)M2=5萬(wàn)元,20臺(tái)吊車(chē)在油田壽命周期20年內(nèi)若采用五年到期強(qiáng)制更換鋼絲繩,則公司20年吊車(chē)更換大鉤鋼絲繩費(fèi)用為:
A2=(X2+M2)-X·En·X·n=1115.62(萬(wàn)元)變幅:
五年更換周期時(shí)更換的鋼絲繩次數(shù)的期望值為:
E-Xen=el+e2+e3+e4+e5=6.917目前公司更滑鋼絲繩的外委服務(wù)費(fèi)用X3=6萬(wàn)元,鋼絲繩均價(jià)M3=6萬(wàn)元,20臺(tái)吊車(chē)在油田壽命周期20年內(nèi)若采用五年到期強(qiáng)制更換鋼絲繩,則公司20年吊車(chē)更換大鉤鋼絲繩費(fèi)用為:
A3=(X3+M3)·X·En·X·n=1660.08(萬(wàn)元)在五年強(qiáng)制更換的前提下,公司目前所有吊車(chē),在油田壽命20年的周期內(nèi)所用費(fèi)用為:
A=A1+A2+A3=3636.7(萬(wàn)元)
(3)6年強(qiáng)制更換
依照上述計(jì)算方式,可得:
Al=(X1+Ml)·X·En·X·m=834.45(萬(wàn)元)A2=(X2+M2)·X·En-X-n=l042.36萬(wàn)元)A3=(X3+M3)·X·En·X-n=1596.72(萬(wàn)元)在六年強(qiáng)制更換的前提下,公司目前所有吊車(chē),在油田壽命20年的周期內(nèi)所用費(fèi)用為:
A=A1+A2+A3=3473.53(萬(wàn)元)對(duì)三種模式進(jìn)行分析,顯然第三種模式(更換周期六年)最經(jīng)濟(jì),比第一種模式可以節(jié)約近1400萬(wàn)元。
結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果,參考API SPEC2C中對(duì)海上起重機(jī)鋼絲繩更換時(shí)間間隔(TBR)的要求,在保障吊機(jī)可靠性的前提下,最終確定整個(gè)油田吊機(jī)鋼絲繩更換策略為:“小鉤和變幅鋼絲繩每三年更換,大鉤鋼絲繩每五年更換”。

2鋼絲繩常見(jiàn)故障
鋼絲繩的選型根據(jù)鋼絲繩滾筒結(jié)構(gòu)、起重載荷和破斷力等,并根據(jù)起重機(jī)廠(chǎng)家的推薦,參考相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定鋼絲繩的型號(hào)。吊車(chē)在使用時(shí),由于摩擦、擠壓作用的存在,導(dǎo)致鋼絲繩的磨損會(huì)一直存在于吊車(chē)使用的整個(gè)作業(yè)過(guò)程中。因此定期檢查鋼絲繩,評(píng)估鋼絲繩的狀態(tài)十分重要。鋼絲繩的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)GB5972-86《起重機(jī)械用鋼絲繩檢驗(yàn)和報(bào)廢實(shí)用規(guī)范》進(jìn)行判定,達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)予以報(bào)廢。
鋼絲繩應(yīng)按照規(guī)定定期對(duì)其檢查,各項(xiàng)檢查標(biāo)準(zhǔn)必須在范圍之內(nèi),否則就要報(bào)廢。但鋼絲繩的損壞往往是由多種因素累積造成的,這就需要綜合考慮評(píng)估鋼絲繩的狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)鋼絲繩異常磨損或損壞時(shí),要及時(shí)分析造成鋼絲繩損壞的原因,若是設(shè)計(jì)或機(jī)械結(jié)構(gòu)缺陷造成的,要及時(shí)處理缺陷,避免二次傷害發(fā)生。

3提高鋼絲繩壽命的建議
延長(zhǎng)鋼絲繩使用壽命,也就是延長(zhǎng)鋼絲繩的更換周期。吊車(chē)所使用的鋼絲繩規(guī)格品種較多,使用千差萬(wàn)別,在長(zhǎng)期使用實(shí)踐中,鋼絲繩損壞的原因歸納起來(lái)主要有:摩擦磨損和線(xiàn)性劃傷、銹蝕損壞、疲勞缺陷、打折、扭曲、擠壓變形和鋼絲繩咬繩等。針對(duì)鋼絲繩經(jīng)常出現(xiàn)的幾種故障,分析歷史原因,進(jìn)行分類(lèi)歸納總結(jié),可以從以下幾方面提升鋼絲繩的使用壽命。
3.1設(shè)計(jì)與采購(gòu)
鋼絲繩主要由鋼絲和繩芯組成。鋼絲繩是先由多層鋼絲捻成股,再以繩芯為中心,由一定數(shù)量股捻繞成螺旋狀的繩。所以鋼絲的材質(zhì)及性質(zhì)決定了鋼絲繩的質(zhì)量。鋼絲繩材質(zhì)一般為優(yōu)質(zhì)鋼,經(jīng)過(guò)一系列的熱處理加工成直徑小于6mm的圓鋼,然后進(jìn)過(guò)多次冷拔后成為絲狀。經(jīng)過(guò)熱處理及冷拔后,鋼絲的強(qiáng)度大大提高,抗拉強(qiáng)度最高可以達(dá)到2000MPa。起重鋼絲繩由于工作特性,需要具有較高的安全特性以及較長(zhǎng)的使用壽命。若鋼絲質(zhì)量不合格,鋼絲繩就會(huì)存在缺陷,降低了鋼絲繩的使用壽命。
如果鋼絲繩的原材料選擇含碳量較高的合金鋼,經(jīng)過(guò)熱處理和冷拔之后,使得鋼絲的金相組織中滲碳體數(shù)量會(huì)明顯增多,滲碳體的外形也大了不少。這時(shí)鋼絲韌性降低,變得較脆,多次彎折就會(huì)斷裂。若使用這種鋼絲纏繞而成的鋼絲繩,鋼絲繩在使用中多次經(jīng)過(guò)滑輪和滾筒,很快就會(huì)出現(xiàn)斷絲,并且斷絲存均布于整根鋼絲繩中,使用幾次就會(huì)達(dá)到報(bào)廢極限。因此,采購(gòu)鋼絲繩時(shí),要購(gòu)買(mǎi)正規(guī)廠(chǎng)家的,從根源上杜絕鋼絲繩的缺陷。
3.2使用與維護(hù)
(1)做好鋼絲繩檢查。研究表明,吊車(chē)正常使用過(guò)程中,由于重物,導(dǎo)致鋼絲繩受到拉伸應(yīng)力、彎曲應(yīng)力及擠壓應(yīng)力等多種力的共同作用。鋼絲繩的損壞過(guò)程為:鋼絲繩需繞過(guò)鋼絲繩滾筒和多個(gè)滑輪組,當(dāng)受吊運(yùn)物品重力影響,會(huì)使鋼絲繩拉在滾筒處受到擠壓變形,滑輪處磨損加劇以及鋼絲繩自身之間的摩擦磨損加劇。長(zhǎng)時(shí)間、重載荷的運(yùn)轉(zhuǎn),鋼絲繩最外層的鋼絲磨損和疲勞,會(huì)造成外層鋼絲斷裂,隨著磨損加劇,斷絲越來(lái)越多。當(dāng)斷絲較多超過(guò)一定數(shù)量,鋼絲繩就應(yīng)報(bào)廢,若繼續(xù)使用,很有可能造成鋼絲繩突然斷裂,給人員或設(shè)備造成傷害。因此,定期對(duì)鋼絲繩檢查十分必要,可及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,及早處理。
(2)加強(qiáng)鋼絲繩潤(rùn)滑。鋼絲繩的潤(rùn)滑主要分為制造時(shí)的潤(rùn)滑和使用中的潤(rùn)滑。制造時(shí)主要是多鋼絲繩內(nèi)部繩芯的潤(rùn)滑,使用中主要是針對(duì)外部潤(rùn)滑防腐以及通過(guò)油品的滲透性,對(duì)內(nèi)部進(jìn)行進(jìn)行潤(rùn)滑。因此。鋼絲繩用油應(yīng)具有良好的滲透性、黏度較大,在低溫環(huán)境中不易硬化結(jié)塊,在氣溫高時(shí)不易流淌。防銹蝕和潤(rùn)滑性能均較好的油脂。
良好的潤(rùn)滑是延長(zhǎng)鋼絲繩壽命的有效措施。
一方面,鋼絲繩在使用中受力擠壓,導(dǎo)致鋼絲繩中間以及表面涂抹的潤(rùn)滑脂就會(huì)被擠壓出來(lái),造成鋼絲繩缺少潤(rùn)滑,導(dǎo)致鋼絲繩磨損和銹蝕加劇。同時(shí),鋼絲繩在使用中,會(huì)出現(xiàn)疲勞,導(dǎo)致表面出現(xiàn)微小裂紋,當(dāng)涂抹潤(rùn)滑脂之后,就可以有效防止鋼絲繩進(jìn)一步的電化學(xué)腐蝕。另一方面,由于海上的環(huán)境中空氣潮濕,鹽度大,鋼絲繩的工作環(huán)境較惡劣,鋼絲繩的潤(rùn)滑就需要采取合理的潤(rùn)滑工藝,選擇合適的鋼絲繩潤(rùn)滑劑,嚴(yán)格控制油脂質(zhì)量,做好記錄定期潤(rùn)滑。這樣才能有效地提高鋼絲繩的使用壽命。研究表明,吊車(chē)在露天環(huán)境中,若鋼絲繩不進(jìn)行潤(rùn)滑僅8個(gè)月就可能徹底腐蝕,導(dǎo)致無(wú)法使用,定期保養(yǎng)潤(rùn)滑可以延長(zhǎng)鋼絲繩壽命2倍以上]。
(3)正確操作,定期的保養(yǎng),出現(xiàn)故障及時(shí)處理。操作吊車(chē)進(jìn)行起升或下放時(shí),要?jiǎng)蛩???焖倨鹜J沟娩摻z繩受到?jīng)_擊載荷較大,同時(shí)可導(dǎo)致鋼絲繩跳槽,造成鋼絲繩擠壓變形及加快鋼絲繩的磨損。當(dāng)?shù)踯?chē)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)及時(shí)處理,避免造成其他損傷。若滑輪出現(xiàn)卡滯,需要及時(shí)停車(chē)處理故障,避免滑輪卡滯或不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),摩擦阻力較大,當(dāng)?shù)踹\(yùn)重物時(shí),對(duì)其損害就會(huì)越大,嚴(yán)重時(shí)可直接導(dǎo)致鋼絲繩報(bào)廢。

本文標(biāo)簽

本網(wǎng)站內(nèi)容由昌源鋼繩小編整理、編輯、發(fā)布。如您轉(zhuǎn)載時(shí),請(qǐng)帶上本文標(biāo)題與鏈接,昌源鋼繩感謝您的支持,我們會(huì)一如既往提供高質(zhì)量鋼絲繩產(chǎn)品與優(yōu)質(zhì)的技術(shù)指導(dǎo)服務(wù),昌源鋼繩感謝有您相伴!
標(biāo)題:海上石油平臺(tái)吊車(chē)鋼絲繩壽命與經(jīng)濟(jì)性研究 鏈接:/changjianwenti/796.html

【相關(guān)推薦】
推薦資訊
1111111111

1111111111

11111111111
03-13
影響鋼絲繩使用壽命的因

影響鋼絲繩使用壽命的因

1、D/d 將同一直徑的鋼絲繩
02-27
旋挖鉆機(jī)鋼絲繩使用過(guò)程

旋挖鉆機(jī)鋼絲繩使用過(guò)程

旋挖鉆機(jī)鋼絲繩使用過(guò)程
02-27
無(wú)極繩牽引車(chē)新型埋地尾

無(wú)極繩牽引車(chē)新型埋地尾

無(wú)極繩連續(xù)牽引車(chē)專(zhuān)用埋
02-27
關(guān)于鋼絲繩繩夾數(shù)量、間

關(guān)于鋼絲繩繩夾數(shù)量、間

在施工現(xiàn)場(chǎng)主要的應(yīng)用場(chǎng)
02-27

咨詢(xún)熱線(xiàn)

17895159080