海洋石油162平台桩腿齿条自动润滑系统设计

高连烨，穆胜军，程 宇

(中海油能源发展股份有限公司采油服务分公司 天津 300452)

0 引 言

海洋石油162平台是具备试采、井口作业、热采支持等功能的一体化平台，采用四桩腿悬臂梁自升平台型式，钢质非自航，适用于渤海湾最大水深40m内(含天文潮和风暴潮)作业。平台主要由平台主体、升降系统(电动齿轮齿条型式)、桩腿等组成。

桩腿齿条是海洋石油162平台的重点核心设备，须时刻处于良好的运行状态，并合理而完善地对设备的摩擦点进行润滑，控制摩擦，降低磨损，防止腐蚀，减少传动结构中消耗的能量，减少设备损坏与故障，延长设备的使用寿命[1-2]。

针对目前齿条润滑是处于人工抹油润滑的现状，展开自动润滑装置设计研究，对各桩腿齿条增加自动润滑装置，提高设备自动化水平。 轮齿条式升降装置，每个桩腿共由4个电机分别驱动8个小齿轮，每个电机一拖二驱动2个小齿轮。其升降装置主要结构如图1所示。

图1 海洋石油162平台电动升降装置 Fig.1 Electric lifting device of HYSY 162 platform

1 润滑点的确认

海洋石油162平台采用圆柱型桩腿，采用电动齿

为便于对齿条充分润滑，在桩腿顶部齿条两侧设置2个润滑点，对两侧的齿条进行润滑；桩腿背面观察孔设置4个润滑点，对驱动小齿轮进行润滑，见图2～4所示。

图2 桩腿顶部齿条润滑点位置 Fig.2 Position of rack lubrication point at top of pile leg

图3 桩腿背面4个润滑点 Fig.3 Four lubrication points on back of pile leg

图4 桩腿背面安装孔 Fig.4 Installation hole at back of pile leg

2 润滑消耗量的计算

润滑点的油脂消耗量大小主要受摩擦面的材质、表面的平滑程度、运转条件(速度、旋转数、负载、运转及周围温度等)、润滑剂种类、密封状态等影响。通常依据经验公式计算润滑脂的消耗量[3]。

本项目润滑系统的润滑脂消耗量计算如下：

小齿轮齿宽b＝160mm

小齿轮模数m＝101.6

齿轮齿数Z＝7

小齿轮的节圆直径：

本项目中润滑副之间的结构形式为齿轮齿条式摩擦，根据机械设计手册经验公式，每个润滑点的润滑脂消耗量为：

1条桩腿的润滑点数量为N＝6，1条桩腿所需的润滑脂消耗量为：

通过以上计算可知，单桩腿润滑点消耗量至少为171mL/min。

3 润滑装置形式的选择

润滑系统按系统供油方式主要分为单线式和双线式两大类[4]，各自特征如表1所示。

表1 单线式和双线式润滑系统主要特征 Tab.1 Main characteristics of single line and double line lubrication systems

本项目根据实船调研情况及上述表格分析，润滑形式采用单线式的润滑系统。执行机构采用喷射阀喷射的方式对齿轮及摩擦面提供持久的油膜，可减小停机时间及降低维修费用，提高设备使用寿命。

4 分配器的选择

分配器是把润滑脂按照要求的数量、周期可靠地供送到摩擦副的润滑元件[5]。根据润滑类型及润滑点数选用6出口的分配器，分配器具体参数如表2所示，其外形如图5所示。

表2 分配器具体参数 Tab.2 Specific parameters of distributor

图5 分配器外形图 Fig.5 Outline drawing of distributor

根据润滑类型为了减少管路及集中安装，分配器安装在自动润滑泵站内部。分配器自带出油管的卡套式接头，直接现配管路即可。

5 润滑脂的选择

在选择润滑脂时以适合机械设备的润滑为首要因素，其次是使集中润滑装置能顺利工作[6]。

润滑脂主要技术参数如表3所示。

表3 润滑脂主要技术参数 Tab.3 Main technical parameters of lubricating grease

6 润滑泵的选择

电动润滑泵(含电机)的主要功能是为整个润滑系统输出润滑脂[7]。

泵的输出流量应大于所有润滑点的总消耗量(171mL/min)，初步选用400mL/min的润滑泵，使其输出有较大的富余量。泵额定压力初步选用400bar(40MPa)，一般定义工作压力为额定压力的85%，需要对系统压力损失进行验算，使工作压力有较大的富余量。其外形如图6所示。

图6 润滑泵外形图 Fig.6 Outline drawing of lubrication pump

7 喷射阀的选择

喷射阀的作用就是将电动润滑泵输送过来的润滑脂在压缩空气的作用下喷射到驱动单元的表面上，以达到润滑效果。其安装位置及安装角度是否合适影响最终的润滑效果[8]。在选择喷射阀时需考虑喷射阀的喷射距离、喷射直径、用气量及最大工作压力等，见图7。

图7 喷射阀原理示意图 Fig.7 Schematic diagram of injection valve

8 总体技术方案

该平台4条桩腿，每条桩腿配备套1套自动润滑系统，共计4套润滑系统。每套润滑系统由润滑泵站、本地控制柜、喷射阀组件、管路及电缆附件等组成。本项目自动润滑系统总体设计方案如图8所示。

图8 润滑系统总体设计方案原理图 Fig.8 Schematic diagram of lubrication system

通过确认润滑点数量计算出每条桩腿的润滑脂消耗量，根据现场实际工况选用单线喷射式润滑方式，合理选择润滑系统的分配器、润滑脂、润滑泵、喷射阀等关键部件，确定自动润滑系统的最终设计方案。该自动润滑方案取代了目前人工抹油润滑的方案，提高了设备的自动化水平，设备运行平稳、噪音小，使用寿命长[9]。■