LNG碼頭卸料臂QCDC故障分析與處理

郭海濤

（中石油江蘇液化天然氣有限公司，江蘇南通 226001）

0 引言

卸料臂快速連接系統QCDC（QuickConnectand Disconnect Coupler）是連接LNG船與接收站的紐帶，物料通過卸料臂由船方匯管進入站內工藝管道[1]。江蘇LNG接收站配備4條FMC公司（法國Food Machinerv Corporation）生產的卸料臂，即2條液相臂、1條氣液兩用臂和1條氣相臂。卸料臂采用液壓驅動方式，液壓動力19 MPa。每條卸料臂末端都配有1套QCDC系統，用于和船方歧管法蘭快速連接。

1 QCDC結構組成與工作原理

1.1 QCDC系統的結構組成

每套QCDC系統由1個總液壓閥組、5套液壓卡爪和5只定位導向桿組成，每套液壓卡爪包含1個液壓馬達、1個馬達液壓閥組、1套機械卡爪、1套傳動裝置和1只卡爪擋桿（圖1）。

1.2 液壓卡爪工作原理

總液壓閥組將上游液壓油分配給每個小液壓閥組，液壓馬達在液壓油的驅動下轉動，傳動裝置將液壓馬達的旋轉運動傳遞給機械卡爪內部的螺紋桿，卡爪在螺紋桿的驅動下進行旋轉或伸縮。機械卡爪主要是由內部螺紋桿與卡爪頭組成的，二者通過螺紋連接，螺紋間摩擦力足以驅動卡爪頭進行旋轉（圖2）。

QCDC工作時，最初卡爪頭在內部螺紋桿摩擦力的驅動下進行旋轉，當卡爪頭在擋桿的阻攔下停止旋轉時，卡爪頭就在螺桿的作用下進行伸縮運動。

1.3 QCDC系統運行方式

圖1 QCDC整體結構

QCDC的5套液壓卡爪同時旋轉或伸縮來完成卸料臂法蘭與船方歧管法蘭的快速連接或脫離。液壓卡爪工作過程分為快速輕載與慢速重載兩個階段，以實現法蘭連接時機械卡爪快速定位、大力鎖緊，法蘭脫離時大力松開、快速脫離。總液壓閥組，控制液壓卡爪液壓油的分配方式，根據所需扭力的大小來調節液壓油的分配方式，完成兩個階段的適時轉換。當所需扭力較小時，5套液壓卡爪的液壓油路是串聯，所有卡爪共同組成一條油路，該油路流量大但分配在每個卡爪的液壓力較小，此時是卡爪快速輕載階段；當所需扭力較大時，5套液壓卡爪的液壓油路采取并聯方式，每條油路都有相同的較大壓力，但每條油路的流量為串聯時的1/5，此時為卡爪慢速重載階段。這兩種連接方式的轉換壓力由總液壓閥組來控制。

圖2 QCDC機械卡爪結構示意圖

2 QCDC故障分析與解決措施

2.1 卡爪不動作

2.1.1 在卸船完畢QCDC脫離時，經常發生卡爪不動作的情況，出現這種情況可能是因為機械卡爪內部潤滑脂由于低溫流動性驟降或機械卡爪部件間存在未熔化的冰。這種情況下，液壓驅動配合人工輔助旋轉一般就可以轉動卡爪，若人工輔助旋轉不奏效就應當通過向卡爪的主干部分沖水使之溫度上升，卡爪恢復動作。

2.1.2 采取上述措施后如果卡爪依然不動作且5個卡爪都是相同情況，說明液壓馬達壓力不足，可能因為液壓油路沒有轉換為并聯回路。這種情況下應通過手動調整總液壓閥組串并聯控制桿將油路強制轉換為并聯方式，增大液壓馬達的驅動力后，恢復至原位置。

2.1.3 若只有個別卡爪沒有打開，說明液壓馬達的正常驅動力已經不足以打開該機械卡爪，應該人工手動驅動該卡爪。人工拆解QCDC卡爪步驟（圖3）：①拆下螺釘和墊圈，然后拆除軸端蓋和V形密封環以及橡皮墊；②拆除傳動裝置聚乙烯端蓋；③利用平行鍵上的圓環拆除平行鍵，之后拆除齒緣輪；④使用21 mm的套筒扳手逆時針旋轉螺紋桿是卡爪松開，繼續旋轉25圈，卡爪將收縮至完全打開位置。QCDC卡爪不動作處理流程為人工輔助→沖水升溫→油路并聯→人工驅動。

圖3 QCDC卡爪拆解圖

2.2 QCDC維修

2.2.1 油路壓力設定。若QCDC系統出現5個卡爪沖水升溫后都不動作的情況，系統液壓油壓力設定可能出現失常，需要檢查或調整。QCDC油路調整點見圖4。

圖4 QCDC油路調整點示意圖

調整油路開關壓力步驟：①拆除總液壓閥組上的護罩；②拆除手動排氣閥；③將2個壓力表（0～16 MPa）安裝在總液壓閥組上，以便測量QCDC開啟（PMO）和關閉（PMC或PMF）時的壓力；④檢查HPU（液壓動力裝置）的壓力是否＞10.5 MPa；⑤將液壓卡爪伸開至極限位置，讀取測量儀表上的壓力：PMO應為10.5 MPa，PMC或PMF應＜2 MPa，若PMO處壓力偏離10.5 MPa，可調整開啟壓力調整桿使之等于10.5 MPa；⑥將液壓卡爪縮回至極限位置，讀取測量儀表上的壓力：PMO應＜2 MPa，PMC或PMF約10.5 MPa，若PMC或PMF處壓力偏離10.5 MPa，可調整關閉壓力調整桿使之等于10.5 MPa。

調整油路先導閥壓力步驟：①拆除總液壓閥組上的護罩；②拆除手動排氣閥；③將2個壓力表（0～16 MPa）安裝在總液壓閥組上，以便測量QCDC開啟（PMO）和關閉（PmC或PMF）時的壓力；④檢查HPU（液壓動力裝置）的壓力是否＞10.5 MPa；⑤將卡爪移動至伸縮形成的一半位置，拆除其中4只卡爪擋桿；⑥將油路調至卡爪打開狀態，此時拆除擋桿的卡爪會原處旋轉，最后一只卡爪會向伸開極限位置移動；⑦觀察PMO壓力表，當旋轉的卡爪旋轉速度突然降低時，此時讀取PMO壓力值（10 MPa）即是先導閥開啟壓力，該值可通過先導閥開啟壓力控制桿調整；⑧在QCDC法蘭處裝上盲法蘭并鎖緊，將油路調整到至卡爪打開狀態，卡爪會由最初的緩慢移動旋轉突然加速旋轉，此時讀取PmC或PMF壓力值（10 MPa）即是先導閥關閉壓力。

2.2.2 清理油路。總液壓閥組端部側面有2個液壓油嘴，每次檢修時需要清洗。清理油嘴步驟：①用5 mm六角扳手擰下絲堵（針對內六角頭螺釘）；②用4 mm六角扳手擰下油嘴；③檢查直徑0.5 mm的孔是否清潔。并用壓縮空氣吹掃；④檢查內螺紋是否清潔；⑤重新裝配油嘴；⑥擰上絲堵。

2.2.3 循環油路。每3個月將QCDC中的液壓油循環至油站過濾器過濾一遍，每次檢修時需要循環一次。循環步驟：①將卡爪移動至伸縮形成的一半位置；②拆除所有卡爪擋桿；③調整油路到關閉狀態，此時卡爪會持續空轉，保持3 min；④關閉油路，調整卡爪到合適位置，回裝卡爪擋桿。

2.2.4 維修/更換機械卡爪。如果在使用過程中頻繁出現卡爪機械卡死的情況，說明卡爪的內部螺紋驅動結構損壞或設計不合理，應聯系廠家進行確認并適時更換卡爪螺紋桿及配套卡爪本體（圖5）。

圖5 機械卡爪配件

［1］ 黃 科，魏玉迎.卸料ERS系統與應急操作［J］.油氣儲運，2012，（5）.