船用龍門吊架設計及強度校核實例分析

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(中海油能源發展股份有限公司采油服務分公司，天津 300451)

船用龍門吊架設計及強度校核實例分析

周斌，張榮，梁斌

(中海油能源發展股份有限公司采油服務分公司，天津 300451)

針對“海洋石油301”船系泊于碼頭作浮艙作業，船舶在日常運營過程中發生貨物壓縮機房風機故障，需對風機及其附件一起吊放到甲板上進行拆解替換故障部件，由于船舶吊機距離風機較遠，需尋求龍門吊架方案進行維修。對風機原理進行分析，根據風機結構重量及船上操作空間因素，制定船用龍門吊架設計方案，并對該方案進行強度校核，校核結果滿足要求。

龍門吊架；吊架設計；強度校核

“海洋石油301”船為中海油能源發展采油服務公司建造的國內首艘中小型LNG運輸船，船長184.7 m，船寬28.1 m，滿載排水量約27 750 t，可裝載30 000 m3LNG，自持力15 d，定員19人。船舶采用雙燃料電力推進系統，雙燃料主機主要燃料為LNG的蒸發氣，節能減排效果明顯[1-3]。采用全回轉推進器，使得船舶的操縱性得到提升，具備自力靠離泊碼頭的能力。船舶主要用于中國沿海大型LNG接收站與小型LNG接收站之間的LNG二程轉運及國際間的LNG近洋運輸。

“海洋石油301”現在印尼巴厘島BONEA碼頭做浮艙使用，由于BONEA碼頭地處天然港灣，具有良好水文條件，且船舶系泊于碼頭,沒有相對運動。該船用龍門吊架用于該船貨物壓縮機房風機起吊維修，因船舶自身吊機距離該風機較遠，無法完成起吊工作，且風機機殼較重，只能在陸上制作龍門吊架并送船進行風機維修工作。風機型號CBZ-90BV，電動機轉速1 460 r/min，電壓AC380 V。

1 風機原理

根據船員日常巡檢發現貨物壓縮機房抽風機噪聲大，檢查風葉并沒有碰檫風筒，但是用手轉動發現有一個位置有響聲，咨詢設備廠家判斷是風機軸承或風機電動機軸承出現問題，經查船上有風機軸承備件。

該風機由機殼、電動機、聯軸器、葉輪及蓋板組成，根據與設備廠商溝通，拆檢風機需電動機連風機附件安裝板等一起吊放到甲板上后才可進行解體檢查并更換軸承。風機原理見圖1，風機實物見圖2。

圖1 風機原理示意

圖2 風機工作現場

2 吊架方案

風機連電動機及安裝附件重量約1.5 t，現場搭建吊架，根據船上空間及吊裝施工需要確定吊架高度5.5～6.0 m，寬2.5～3.0 m，長5.5～6 m[4-6]，吊架中部需留風機起吊并保留橫移下放的空間。

根據上述參數確定吊架方案，所有鋼材材質采用Q235B，橫梁采用16#工字鋼，橫梁采用80 mm×80 mm×4 mm方管，采用150 mm×150 mm×7 mm×10 mm的H型鋼輔助支撐。桿件之間采用螺栓連接方式，現場裝配左側片1并組裝臨時連接桿，再裝備右側片2并組裝臨時連接桿，將

2側片用螺栓連接后操作人員將橫梁提升并用螺栓固定，最后將吊架移動至操作工位。見圖3。

3 吊K架強度校核

采用SACS(structural analysis computer system)軟件進行吊架強度分析，該有限元分析軟件是美國EDI公司開發的主要應用于海洋平臺結構和陸地鋼結構有限元分析的計算軟件，可用于分析復雜海洋環境下結構的靜力和動力性能[7-10]。

圖3 龍門吊架

根據吊架方案在SACS軟件中定義鋼材尺寸并建立吊架模型(見圖4)，并在軟件中進行加載，分別在橫梁中央及2側吊耳位置分別加載1.5 t重量，并根據API RP 2A-WSD 2.4.2c“對于可能產生少見的動力荷載的特殊吊裝過程，可以考慮適當的荷載系數”的要求，將動力動力放大系數選取為1.25，并按照以上3種工況對吊架強度進行校核[11-12]。

經計算，當橫梁中央受力15 kN時，吊架橫梁受力最大，桿件UC值為0.53；當橫梁2個吊耳位置受力15 kN時，吊架橫梁受力最大，桿件的UC至為0.73，3者工況均滿足強度要求。見圖5。

圖4 SACS中的吊架模型

圖5 橫梁強度

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Engineering Example of Marine Gantry Hanger Design and Strength Assessment

ZHOUBin,ZHANGRong,LIANGBin

(CNOOC Energy Technology & Services-Oil Production Services Company, Tianjin 300451, China)

HYSY301 working as FSU moored in the dock. During the operating, the fan in the cargo compressor room broke down, the fan and its accessories need to be lifted to the deck and disassemble the fault components. Because the ship lift is far from the fan, the scheme of gantry hanger for repair is needed. The working principle of fan was analyzed. According to the fan structure weight and ship operation space factors, the marine gantry hanger design scheme was developed. The strength of the gantry hanger was assessed. The numerical results meet the corresponding requirements.

gantry hanger; hanger design; strength assessment

U661.43

A

1671-7953(2017)05-0142-03

10.3963/j.issn.1671-7953.2017.05.037

2017-07-12

修回日期：2017-08-31

周斌(1988—)，男，碩士,工程師

研究方向：船舶運營管理