LNG卸料臂液壓系統故障處理

雒海隆 葉馨然(中石油京唐液化天然氣有限公司，河北 唐山 063200)

0 引言

卸料臂是LNG接收站的核心設備之一，主要作用是與LNG船側法蘭進行連接，安全可靠的將LNG經卸料臂輸送至接收站儲罐內。緊急情況下卸料臂能夠迅速進行脫離，中止卸料，使LNG船能迅速離泊減少風險。LNG卸料臂主要由舷內臂、舷外臂、支架結構、平衡配重、基座、緊急脫離裝置、液壓控制系統等構成(見圖1)。LNG卸料臂的操作主要通過液壓油泵進行驅動，控制卸料臂進行上下、左右、前后各個方向的移動，同時液壓系統也是控制卸料臂快速接頭(QCDC)及緊急脫離裝置(ERS)動作的動力。因此液壓系統故障診斷處理是卸料臂檢修的重要內容。本文就卸料臂液壓系統使用過程中出現的故障進行總結分析。

圖1 卸料臂結構圖

1 卸料臂液壓系統組成

唐山LNG接收站共有5臺16吋低溫卸料臂，每臺卸料臂有一組蓄能器(2×25L)、選擇閥組箱(電控電磁閥組)。5臺卸料臂共用1套液壓動力單元，液壓動力單元由兩臺液壓油泵(0.84m3/h)、1個10L調壓蓄能器、壓力開關、電磁閥等構成。系統通過12mm和18mm的兩種規格的液壓管路連接。為確保緊急情況下卸料臂能快速實現緊急脫離，需將液壓系統壓力穩定在合適的范圍內，PLC設置控制邏輯：在卸船過程中若液壓油系統壓力低于17.5MPa，自動啟動液壓油泵進行補壓，泵運行3分鐘后關閉。

HPU(液壓動力單元)流程示意圖(見圖2)所示，一共有6個電磁閥來控制卸料臂的動作。其中3個O型三位四通電磁閥用于控制卸料臂的上下、前后、左右動作，一個Y型三維絲東電磁閥控制卸料臂雙秋風的開和關，2個二位四通電磁閥控制ERC(快速釋放耦合器)和選擇臂。

2 故障現象及處理方法

2.1 液壓系統內漏

故障現象：卸料臂使用一段時間以來，發現在卸船過程中液壓系統壓力下降很快，液壓油泵自動啟動補壓的頻率越來越高，從投產初期的每3到4個小時啟動1次，到每10分鐘啟動1次，且存在加劇的趨勢。且卸料臂內部邏輯設置液壓油泵啟動后運行滿3分鐘自動停止，在這種狀態下，在整個卸船過程中，液壓油泵的累計啟停次數和運行時間遠超設計條件，長期下去將極大減少液壓油泵的使用壽命。壓力若無法保持，存在緊急情況下緊急脫離裝置無法在規定時間內脫離，造成安全事故。

故障分析：初步判斷為液壓回路存在內漏，為排查液壓系統內漏部位，在卸船過程中對每臺卸料臂的液壓控制回路進行隔離，經測試發現將卸料臂B隔離后，液壓系統的壓力能保持較長時間，故初步判斷卸料臂B的液壓控制閥門存在內漏。對照選擇閥組箱液壓油路圖排查，對可能存在內漏的電磁閥、先導閥和單向閥逐一拆卸檢查，發現液壓回路中用來操作選擇B臂的一個二位四通電磁閥的出口的單向閥(見圖3)內漏，系統壓力經此單向閥迅速流回油箱，可能由于油品內存在固體雜質，堵塞單向閥或劃傷表面引起內漏。

處理辦法：將B臂液壓管路隔離，泄壓排凈后更換單向閥。更換后液壓油壓力能保持4～5個小時。

圖3 內漏的單向閥

2.2 液壓管線卡套接頭脫扣

故障現象：卸料臂C在某次接船作業中過程中，蓄能器出口至選擇閥組箱PACC口處的液壓管線出現脫扣，液壓油大量泄漏，液壓油箱液位迅速下降至低報警聯鎖，系統出聲光報警。C臂失去動力控制，在配重系統作用下卸料臂進入自平衡狀態，內臂接近水平位置，外臂回縮與內臂呈30度夾角。

故障分析：液壓卡套接頭處松動(見圖4)。由于卡頭接頭的特殊結構，由尖銳內刃的卡套、24度錐形孔的接頭體和起壓緊作用的螺母，旋緊螺母時，卡套被被推進錐孔并變形，在管壁上壓出一個環形凹槽起到密封作用。但由于使用松動，在液壓油泵啟動后，高壓液壓油從松動處沖出造成泄漏。

圖4 脫出的卡套接頭型式

處理辦法：迅速隔離卸料臂C選擇閥組箱后的進出口油路閥門，重新擰緊卡套接頭，但由于卡套接頭的特殊形式，18mm的液壓管從卡套接頭內脫出后，液壓管壁被卡套接頭擠壓直徑變小重新安裝后啟動液壓油泵充壓后仍脫出，無法緊固。為盡快完成卸船作業，避免LNG船舶滯留，經排查泄漏點位置，緊急制作18mm的堵頭，將蓄能器從液壓系統中進行隔離。恢復卸船作業，待LNG船離泊后更換故障位置的管線和卡套接頭，恢復卸料臂C液壓流程。

2.3 液壓油箱電加熱器故障

故障現象：卸料臂液壓動力單元設置有1個600L油箱、1臺15KW電加熱器、溫度液位開關。PLC邏輯控制當油溫低于0℃啟動。保證油溫高于5℃。但在冬季使用中，經常出現卸料臂油溫低報警，現場查看液壓油溫度低于0℃，電加熱器未按邏輯設置工作。冬季氣溫低，液壓油粘度大容易造成設備運行動作不暢。

故障分析：分別對電加熱器的供電、溫度開關進行檢查，并對電加熱器進行短接強制啟動工作，排除本體及溫度開關故障的可能性。經排查均無異常，可能是PLC內部邏輯設置存在問題。

處理辦法：將電加熱器原控制回路信號摘除，增設一個時間繼電器，每間隔4小時自動運行，啟動20分鐘后關閉，卸料臂液壓油溫度冬季基本能穩定在20℃。

2.4 液壓電磁閥故障

故障現象：液壓電磁閥再長期使用過程中易出現腐蝕、密封損壞和閥芯卡澀、手動按鈕生銹老化現象，造成卸料臂動作異常或失效。

處理辦法：將電磁閥接線箱中的接線斷開、拆除接線端子，用絕緣膠布包扎好，避免接線進水潮濕、短路。排泄液壓系統的油壓，避免人身傷害，所有拆除的液壓元件必須更換同型號的O形密封圈，以相同的順序和方向注意安裝，更換電磁閥或其他機械液壓元件主要注意電磁閥的功能、O形圈的大小和液壓系統的排壓，多處更換時整個液壓系統必須要有相應的排氣步驟。更換后電磁閥線圈的接線，恢復電磁閥端子，啟動液壓系統測試卸料臂的動作，功能良好。

3 結語

LNG接收站的卸料臂從使用和維護是日常生產管理的重要內容。作為液壓系統故障的診斷處理起著重要作用，這就要求卸料臂的維護單位要格外關注液壓系統的狀態，要定期檢查油的清潔度和油品質量，及時更換，油液的污染是導致液壓系統故障的主要原因經常檢查液壓管路及連接點的固定及密封情況，保證連接可靠無泄漏，維修人員必須熟悉系統的工作原理和現場使用要求，一旦設備發生故障能迅速查找問題并及時處理，解決故障。