LNG卸料臂液压系统故障处理

雒海隆 叶馨然(中石油京唐液化天然气有限公司，河北 唐山 063200)

0 引言

卸料臂是LNG接收站的核心设备之一，主要作用是与LNG船侧法兰进行连接，安全可靠的将LNG经卸料臂输送至接收站储罐内。紧急情况下卸料臂能够迅速进行脱离，中止卸料，使LNG船能迅速离泊减少风险。LNG卸料臂主要由舷内臂、舷外臂、支架结构、平衡配重、基座、紧急脱离装置、液压控制系统等构成(见图1)。LNG卸料臂的操作主要通过液压油泵进行驱动，控制卸料臂进行上下、左右、前后各个方向的移动，同时液压系统也是控制卸料臂快速接头(QCDC)及紧急脱离装置(ERS)动作的动力。因此液压系统故障诊断处理是卸料臂检修的重要内容。本文就卸料臂液压系统使用过程中出现的故障进行总结分析。

图1 卸料臂结构图

1 卸料臂液压系统组成

唐山LNG接收站共有5台16吋低温卸料臂，每台卸料臂有一组蓄能器(2×25L)、选择阀组箱(电控电磁阀组)。5台卸料臂共用1套液压动力单元，液压动力单元由两台液压油泵(0.84m3/h)、1个10L调压蓄能器、压力开关、电磁阀等构成。系统通过12mm和18mm的两种规格的液压管路连接。为确保紧急情况下卸料臂能快速实现紧急脱离，需将液压系统压力稳定在合适的范围内，PLC设置控制逻辑：在卸船过程中若液压油系统压力低于17.5MPa，自动启动液压油泵进行补压，泵运行3分钟后关闭。

HPU(液压动力单元)流程示意图(见图2)所示，一共有6个电磁阀来控制卸料臂的动作。其中3个O型三位四通电磁阀用于控制卸料臂的上下、前后、左右动作，一个Y型三维丝东电磁阀控制卸料臂双秋风的开和关，2个二位四通电磁阀控制ERC(快速释放耦合器)和选择臂。

2 故障现象及处理方法

2.1 液压系统内漏

故障现象：卸料臂使用一段时间以来，发现在卸船过程中液压系统压力下降很快，液压油泵自动启动补压的频率越来越高，从投产初期的每3到4个小时启动1次，到每10分钟启动1次，且存在加剧的趋势。且卸料臂内部逻辑设置液压油泵启动后运行满3分钟自动停止，在这种状态下，在整个卸船过程中，液压油泵的累计启停次数和运行时间远超设计条件，长期下去将极大减少液压油泵的使用寿命。压力若无法保持，存在紧急情况下紧急脱离装置无法在规定时间内脱离，造成安全事故。

故障分析：初步判断为液压回路存在内漏，为排查液压系统内漏部位，在卸船过程中对每台卸料臂的液压控制回路进行隔离，经测试发现将卸料臂B隔离后，液压系统的压力能保持较长时间，故初步判断卸料臂B的液压控制阀门存在内漏。对照选择阀组箱液压油路图排查，对可能存在内漏的电磁阀、先导阀和单向阀逐一拆卸检查，发现液压回路中用来操作选择B臂的一个二位四通电磁阀的出口的单向阀(见图3)内漏，系统压力经此单向阀迅速流回油箱，可能由于油品内存在固体杂质，堵塞单向阀或划伤表面引起内漏。

处理办法：将B臂液压管路隔离，泄压排净后更换单向阀。更换后液压油压力能保持4～5个小时。

图3 内漏的单向阀

2.2 液压管线卡套接头脱扣

故障现象：卸料臂C在某次接船作业中过程中，蓄能器出口至选择阀组箱PACC口处的液压管线出现脱扣，液压油大量泄漏，液压油箱液位迅速下降至低报警联锁，系统出声光报警。C臂失去动力控制，在配重系统作用下卸料臂进入自平衡状态，内臂接近水平位置，外臂回缩与内臂呈30度夹角。

故障分析：液压卡套接头处松动(见图4)。由于卡头接头的特殊结构，由尖锐内刃的卡套、24度锥形孔的接头体和起压紧作用的螺母，旋紧螺母时，卡套被被推进锥孔并变形，在管壁上压出一个环形凹槽起到密封作用。但由于使用松动，在液压油泵启动后，高压液压油从松动处冲出造成泄漏。

图4 脱出的卡套接头型式

处理办法：迅速隔离卸料臂C选择阀组箱后的进出口油路阀门，重新拧紧卡套接头，但由于卡套接头的特殊形式，18mm的液压管从卡套接头内脱出后，液压管壁被卡套接头挤压直径变小重新安装后启动液压油泵充压后仍脱出，无法紧固。为尽快完成卸船作业，避免LNG船舶滞留，经排查泄漏点位置，紧急制作18mm的堵头，将蓄能器从液压系统中进行隔离。恢复卸船作业，待LNG船离泊后更换故障位置的管线和卡套接头，恢复卸料臂C液压流程。

2.3 液压油箱电加热器故障

故障现象：卸料臂液压动力单元设置有1个600L油箱、1台15KW电加热器、温度液位开关。PLC逻辑控制当油温低于0℃启动。保证油温高于5℃。但在冬季使用中，经常出现卸料臂油温低报警，现场查看液压油温度低于0℃，电加热器未按逻辑设置工作。冬季气温低，液压油粘度大容易造成设备运行动作不畅。

故障分析：分别对电加热器的供电、温度开关进行检查，并对电加热器进行短接强制启动工作，排除本体及温度开关故障的可能性。经排查均无异常，可能是PLC内部逻辑设置存在问题。

处理办法：将电加热器原控制回路信号摘除，增设一个时间继电器，每间隔4小时自动运行，启动20分钟后关闭，卸料臂液压油温度冬季基本能稳定在20℃。

2.4 液压电磁阀故障

故障现象：液压电磁阀再长期使用过程中易出现腐蚀、密封损坏和阀芯卡涩、手动按钮生锈老化现象，造成卸料臂动作异常或失效。

处理办法：将电磁阀接线箱中的接线断开、拆除接线端子，用绝缘胶布包扎好，避免接线进水潮湿、短路。排泄液压系统的油压，避免人身伤害，所有拆除的液压元件必须更换同型号的O形密封圈，以相同的顺序和方向注意安装，更换电磁阀或其他机械液压元件主要注意电磁阀的功能、O形圈的大小和液压系统的排压，多处更换时整个液压系统必须要有相应的排气步骤。更换后电磁阀线圈的接线，恢复电磁阀端子，启动液压系统测试卸料臂的动作，功能良好。

3 结语

LNG接收站的卸料臂从使用和维护是日常生产管理的重要内容。作为液压系统故障的诊断处理起着重要作用，这就要求卸料臂的维护单位要格外关注液压系统的状态，要定期检查油的清洁度和油品质量，及时更换，油液的污染是导致液压系统故障的主要原因经常检查液压管路及连接点的固定及密封情况，保证连接可靠无泄漏，维修人员必须熟悉系统的工作原理和现场使用要求，一旦设备发生故障能迅速查找问题并及时处理，解决故障。