旋轉平衡型LNG 卸料臂安裝技術分析

陳桂喜

中國化學工程第十三建設有限公司 河北滄州 061000

LNG 卸料臂為安裝在接收站和船間裝卸LNG 的裝置類型，在不同儲存設備間轉送LNG 過程中發揮著銜接作用。LNG 卸料臂臨近海域安裝，碼頭承載力及吊裝作業區域較小，同時因碼頭限重要求，大型吊車無法通行。而小型吊車性能不能滿足卸料臂吊裝條件，卸料臂吊裝位置位于碼頭平臺前沿基礎柱上，這些因素給施工帶來了一定的困難。中國化學工程第十三建設有限公司舟山新奧LNG 儲備站項目通過對工程中7 臺LNG 卸料臂的安裝實踐，很好地解決了以上問題。

1 LNG卸料臂結構與特征

1.1 全平衡型卸料臂

全平衡型卸料臂（FBMA）的卸料臂具有操作流程簡單、重量輕、占地空間較小及風載荷偏低等特征。將裝卸臂規劃設計成自支撐結構，利用形體較大的旋轉接頭承載內外部全部載荷與彎矩；不論設定立柱，還是耳軸與高點位置，均統一配置了硬質滾道式旋轉接頭，設計出的旋轉接頭具備較強的承載能力。在物料裝、卸過程中，只有內臂、外臂的介質量與風載荷施加在LNG 運輸船法蘭上。全平衡型卸料臂的結構示意圖見圖1。

圖1 全平衡型卸料臂結構示意圖

1.2 旋轉平衡型卸料臂

旋轉平衡型卸料臂（RCMA）的主要特征是采用單個平衡配重系統維持內、外臂的平衡狀態，卸料管和機械支撐結構兩者處于相對獨立的狀態中。操作過程較為簡單，便于調換密封圈、支撐結構獨立，旋轉接頭與管線的內口徑一致、備件數目與類型較好、延伸出的跨距偏大。旋轉平衡型卸料臂的結構示意圖見圖2。

圖2 旋轉平衡型卸料臂結構示意圖

1.3 雙平衡型卸料臂

雙平衡型卸料臂（DCMA）利用兩個平衡重系統維持內、外臂狀態的平衡性，在任何方位上，卸料臂從始至終均能維持平衡狀態，卸料管、機械支撐構造兩者處于相對獨立的狀態中。采用雙配重形式進行設計，能削弱卸料臂各部分運動過程中形成的慣性，運輸船在緊急情景下出現離岸操作時誘導裝卸臂緊急脫離，即便其自身陷入失衡動態運動的情景下，該種結構仍能將自身持有的雙平衡優越性充分表現出來。圖3 為雙平衡型卸料臂結構示意圖。

圖3 雙平衡型卸料臂結構示意圖

2 LNG卸料臂安裝流程及技術方法

旋轉平衡型LNG 卸料臂主要由立柱、內外壁、耳軸彎管、三維旋轉接頭、配重塊等結構組成，圖4 為旋轉平衡型LNG 卸料臂實物圖。具體安裝流程如下：基礎驗收→施工準備→設備開箱→組裝卸料臂倉庫→卸料臂組裝→轉運卸料臂→碼頭吊裝卸料臂→安裝三維旋轉組件→安裝配重塊→卸料臂充氮保護→防雷接。

圖4 旋轉平衡型LNG卸料臂實物圖

2.1 卸料臂倉庫預組裝

在實踐中，若將卸料臂安裝到指定位置，其高度達三十余米，會增加后續操作實施的難度，因此建議在倉庫進行LNG 卸料臂預組裝。組裝過程涉及的工作內容及技術要點如下：

（1）安設卸料臂第2 節的液壓閥柜，并嚴格依照規范要求將其與液壓管道進行銜接。

（2）組裝第3 節的2 個液壓缸及配套的驅動輪，并對活塞的所處方位進行微調整；組裝好驅動輪以后方可穿鋼纜，酌情上緊螺旋扣，借此方式確保鋼纜處于拉緊狀態。推薦選用基于正反扣構造的螺旋扣，鋼纜兩個側端均要設置一個螺栓，使螺栓逐漸進入螺旋扣中，緩緩拉緊鋼纜，在以上過程中要盡量維持螺旋扣兩側螺栓伸出長度值的一致性。

（3）對卸料臂上的螺栓進行緊固處理。

（4）在卸料臂不同位置的紅色注油孔位置輸注適量潤滑酯，使轉動部件有較好的潤滑性。

2.2 卸料臂組裝

（1）安裝內外臂與立柱：嚴格依照供貨商要求水平安放卸船臂內、外臂，確保支撐的穩固性。利用25t 吊車吊起立柱使其處于水平位置，同時聯合使用倒鏈配合以確保其水平度符合設備安裝方案要求。對準內外臂連接螺栓孔緩慢下落，待肉眼觀察到其處于平穩狀態以后，再行銜接、緊固處理。

（2）安裝耳軸彎管：需在卸船臂供貨商指導下完成該項安裝任務。在正式安裝之前，應組織專員檢查其密封性，結構不可出現破損、劃痕等。若有問題，則嚴禁組裝相關構件；在對接法蘭環節中，建議在相對應的凹槽中纏繞密封膠帶，并盡量縮短膠帶兩個側端的搭接部分，朝向法蘭螺栓分布。嚴格依照力矩要求，對法蘭螺栓進行交叉緊固處理。

2.3 轉運卸料臂

如果在陸地上轉運卸料臂，等同于經由卸料臂倉庫將各個部件運送至工作船碼頭。因卸料臂很多部件形體較大、重量較為沉重，因此推薦使用特種伸縮板車。在LNG接收站工程施工階段，因有很多單位參與施工，工序繁多，交叉作業較為常見，陸上轉運階段要確保道路順暢、無障礙物滯留。在裝車區用吊車將組裝完成的內外臂與立柱整體水平吊起，緩慢放置在平板拖車上；然后按照預定的轉運路線轉運至碼頭操作平臺上，用吊車卸車。裝車之前一定要確保2 臺50t 汽車吊性能優良、可供使用。裝車前期要將防滑膠皮鋪墊在在運輸車輛上，依照設備特征于平板車上劃線，確保荷載能均勻分布。用2t 手拉鏈條葫蘆與吊帶對裝車進行捆綁加固處理，以防設備運輸階段被損傷，運輸階段車輛行駛速度≤15km/ h。

2.4 碼頭吊裝卸料臂

卸料臂第3 節的碼頭組裝步驟：

（1）拆卸到其運轉安全裝置與支撐構造上。

（2）采用50t 汽車吊緩緩吊起外臂部分，推移外臂，吊起最頂部的液壓缸驅動輪；再將驅動輪安設到指定位置；隨后穿進鋼纜，采用上緊螺旋扣的形式拉緊鋼纜。

（3）因卸料臂配重塊與平衡梁的安裝方向垂直，因此需拉開配重梁，為組裝配重塊創造便利條件。

（4）使用300t 浮吊與50t 汽車吊同步起吊，將卸料臂第3 節吊起到和水平地面相距大概1.5m 處，拆掉全部墊木與安全裝置；卸料臂升至一定高度后，在保證設備底部不接觸地面的情況下，汽車吊停止起吊配合浮吊船緩慢轉桿，同時由浮吊船繼續吊升；當卸船臂軸線與地面夾角接近垂直時，浮吊船停止起升，溜尾吊車緩緩回落吊鉤，使設備逐漸由傾斜變為垂直狀態，溜尾吊車摘鉤；再次檢查吊車索具情況，確認安全后，由浮吊船將卸船臂緩緩提升至基礎上方，緩落吊鉤將卸船臂安裝就位，就位過程中工人用棕繩進行穩定和控制；而后組裝操作平臺（見圖5）。

圖5 吊裝平面示意圖

2.5 安裝三維旋轉組件及配重塊

卸料臂的配重塊自重大概10t，一定要在安裝好三維旋轉組件后，再組裝配重塊。

2.5.1 三維旋轉組件安裝

（1）搭建腳手架，建設安裝平臺。為規避工期拖延的問題，建議腳手架搭設和卸料臂第3 節吊裝工序同步進行。

（2）準備好4—8 根長200mm 的螺栓，吊裝三維旋轉組件前開啟法蘭位置的氮氣孔，緩慢釋放直至放凈；

（3）利用卸料臂平臺上的汽車吊把旋轉組件吊裝到卸料臂外臂的連接法蘭位置，而后拆掉兩法蘭的密封盲法蘭；

（4）利用倒鏈調整三維旋轉接頭角度，待觀察其抵達安裝高度時，旋轉吊車主臂，采用倒鏈精調高度，組織作業人員在搭設好的操作平臺上完成安裝。

2.5.2 安裝配重塊

卸料臂的配重塊構造相對簡單，這也決定了其安裝工藝流程較為簡單。在正式安裝之前需要剔除配重塊螺栓上的防腐涂料。結合卸料臂的安裝圖樣，對配重塊的限位板進行切割處理，確保配重塊頂和配重梁頂端間距1200mm；利用汽車吊吊起配重塊，推薦使用兩個吊點完成起吊任務，確保配重塊起吊與安裝方向一致，在吊帶的協助下緩慢把配重塊安裝到配重梁上方；而后利用大錘去除運輸配重塊過程中采用的支撐螺栓，利用螺栓對配重塊進行緊固處理后，預示著配重塊安裝結束。

2.6 卸料臂的充氮保護

對于LNG 卸料臂而言，其充氮保護等同于將氮氣填充到卸料臂的內管(LNG/ BOG 管道)至船/ 臂銜接裝備部分，用來維持微正壓，以防有空氣、水等物質滲入其中，誘導內管道腐蝕過程。在具體實踐中，可以使用氮氣鋼瓶經由內管盲板法蘭注入孔填充氮氣，先利用較大壓力灌注進氮氣促進管中空氣排除過程，而后利用較低壓力輸注氮氣并維持一定時間。通常情況下，單臺卸料臂的氮氣充量以1.4MPa 為宜。采用充氮形式保護卸料臂的過程中，相關人員要使用肥皂水檢測驗證內管法蘭銜接位置的氣密性。

2.7 防雷接地

因為卸料臂被安裝在較高位置，并且在落實卸料臂的安裝任務時，尚未建設完善化的卸料臂平臺接地網絡。鑒于以上特殊情況，還需要對卸料臂進行臨時接地保護處理。使用接地線纜與角鐵銜接卸料臂的各接地位點，把角鐵放置進海中，即完成了防雷接地保護。

3 結語

SVT 生產制造的內徑為406.4mm 的LNG 卸料臂利用汽車吊和浮吊的緊密配合的吊裝工藝，在浙江舟山LNG 一期項目1# 、2# 碼頭工程中得到了很好的應用，解決了在碼頭平臺作業面小、碼頭承受載荷受限的情況下卸船臂吊裝的技術難題，節約了施工成本、保證了施工進度。在后期實踐中還要持續總結、創新方法，不斷提升LNG 卸料臂安裝技術的成熟度。