海上平台锚机止链器的修理

陈允中

(友联船厂(蛇口)有限公司，广东 深圳 518054)

海洋平台

海上平台锚机止链器的修理

陈允中

(友联船厂(蛇口)有限公司，广东 深圳 518054)

锚机止链器是平台锚机的一个关键部件，因平台锚机大多为进口产品，有些还是专利产品，所以目前相关的资料很少见。为方便大家了解其装配结构和使用特点，这里介绍一种平台专用的具有应急释放功能的止链器的修理。

锚机止链器；可折叠棘爪；运动分析

1 止链器的检修

某海工半潜平台的8台锚机均装有英国一家公司生产的锚链应急释放装置，该装置上的止链器有部分零部件锈蚀严重，无法使用应急释放功能，急需换新。将8套锚链应急释放装置的活动部件拆下后运回车间进行拆解，逐一清洁后进行检查，发现有1件旧铰链已破断，另有7件旧铰链壁厚较薄，建议船东用AH36制新；原有小销轴缺2件，原有中间销轴缺2件，建议各制新2件，轴类材料均采用不锈钢1Cr13。拆解后的可折叠棘爪，在与铰链相连接的部位锈蚀严重，焊补修复不能保证其工作的可靠性，因原材料不明，取样后进行材质分析及硬度测量，根据分析的结果确定棘爪材料采用40Cr锻件，粗加工后调质处理。对拆解后的锚链应急释放装置固定部件和制链器框架存在磨损的部位，活动机构轴承座及固定支架结构本体，锚链固定接合面及固定支架本体上的所有焊缝，清洁打磨后进行100%MPI及UT检查。

油缸柱塞头油封压板损坏，根据变形情况，建议船东在换新时修改，以提高压板强度，避免再次变形。对轴承和密封件，按船东要求进行全部换新。对应急操作机构阀件及管系进行拆卸、清洁、修理或更换，对电器控制系统进行检查、清洁、修理。

2 止链器的建模

在船东仅提供2张装配示意图的情况下，对止链器进行拆解和测绘，将旧样放在标准平板上进行测量，以提高测量精度。同时在测绘数据的基础上重建了二维装配模型，根据使用要求合理设定了装配间隙，并在AUTOCAD二维模型图中进行了多个关键位置的动作模拟，确保模型中的零部件尺寸基本正确。图纸获得船东认可后重新制作新零件。

3 三维干涉检测

由于止链器二维模型的装配位置检测比较繁琐，工作量太大，又无法连续的对所有位置进行干涉检测，为此又建了三维模型并进行了运动模拟，在虚拟的环境中模拟实际的机构运动，完成整个运动过程的干涉检测，发现了局部的一些细节问题，并进行了修正，大大提高了设计效率，减少了设计错误，有效降低了制作成本。这里使用PRO ENGINEER中“机构”模块的“机械设计”分析功能进行机械运动仿真。先完成止链器的三维装配，然后进入“机构”模块，完成特殊连接副的指定，这里主要是槽连接的指定。可折叠的棘爪由2部分组成(见图1)，相互铰接，可沿纵向轴线移动，可绕由销轴组成的横向轴线转动。止链器可在2种情况下相互切换状态：第一种状态下止链器在油缸活塞的上面腔室充油，在油缸压缩力的作用下可防止棘爪绕横向轴线转动，使之沿着所述纵向轴线移动，从而防止折叠；在第二种状态下，在油缸活塞的下面腔室充油，止链器的可折叠的棘爪在油缸作用下，绕横向轴线转动，沿着纵向轴线移动。注意右侧的棘爪在头部中间位置应有与锚链相配合的椭圆环槽，此处为简化予以省略。在油缸上加载力，模拟实际加在油缸上下的载荷(液体压力)，在油缸和活塞头的底面间加一个弹簧模拟阻尼，将止链器可折叠的棘爪的后支架设为基础(Ground，即不移动的主体)，并设定图中左侧铰链上平面和后支架的平面初始位置即保持贴合(此时的位置与图1有变化)，在棘爪头部设点加载力，模拟锚链自重产生的拉力，设定模拟运动的时间为2 min，帧频10，最小间隔0.1 s，即可开始进行运动分析。

图1 止链器装配图

棘爪和铰链之间是槽连接，铰链通过销轴在棘爪上的槽内进行直线运动，由于槽运动的分析相当复杂，软件的功能存在限制，在运动分析时不能检查2个主体之间自动检测干涉量，只能人工检查干涉的位置，估算干涉量，需要多次慢速观察运动全过程，有些干涉可能只有进行效用试验才能发现。

4 回装及试验

新的锚机止链器，特别是止链器头部与锚链接触的部位，有一个局部的椭圆环槽，常规机床无法加工，制造商根据我们提供的图纸，使用了数控加工，确保了加工的精度。

止链器在车间完成装配后，需要进行拉力负荷试验。我们制作了一套锚链应急释放装置的试验装置，模拟止链器的实际工作状态，在该装置上使用一段约2 m长的旧链条，一端与止链器相连接，另一端接1根横梁，横梁两端用液压千斤顶支撑，千斤顶通过高压软管接至手动液压泵，手动泵加压时锚链就开始张紧，此时止链器上的伸缩油缸在顶部腔室加压，使棘爪处于图1所示的位置。

根据船东要求，拉力负荷实验应分步进行，具体步骤如下：试验负荷为60 t，千斤顶油压5.8 MPa，保压10 min；试验负荷为120 t，千斤顶油压11.6 MPa，保压10 min；试验负荷为180 t，千斤顶油压17.4 MPa，保压10 min；最大试验负荷为245 t，千斤顶油压24 MPa，保压10 min。拉力负荷试验后对各个零部件进行外观检查，没有发现异常，制链器活动机构没有任何变形及损坏，零部件表面检查也未发现有裂纹或缺陷。

在车间进行应急释放功能试验时，使用与拉力试验同样的模拟装置，先给旧链条上加载，再启动油泵给止链器上的伸缩油缸底部腔室加压，模拟止链器应急释放动作。初次试验时，发现止链器无法完成释放动作，经拆检后没有发现明显异常，进行三维模型运动分析，发现连接铰链中间有一个面的圆角过小，与棘爪接合处的圆角存在干涉，后将铰链的圆角进行加大，再次试验时取得成功。 在半潜平台锚机上安装新制止链器时，发现因新旧锚链直径有区别，棘爪头部与锚链接触的椭圆环槽，与新锚链接触位置无法卡到位，在现场对椭圆环槽进行了拂配，确保锚链和棘爪接合面充分接触。

止链器在平台上安装后，根据原锚机应急释放液压控制原理图及管线实际连接图，回装液压系统，试压，窜油，应急释放操作油缸8个(额定压力13.8 MPa)换新。回装电气控制系统，确认系统操作功能工作正常，然后进行锚机效用试验。

经过试验，修理后的锚机工作正常，新制的止链器满足了用户的要求。

Chain stopper is a key part of windlass on offshore floating platform.Most of windlass in offshore field are manufactured by foreigh companies.Some products of windlass are patented.There is few of design or operation instruction about chain stopper shown on professional magazine.To understand its assembly and application character better,here we introduce how to overhaul a special chain stopper with a collapsible pawl applied to emergency release of a mooring chain or cable.

chain stopper;collapsible pawl;motion analysis

P75

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.01.017

陈允中(1969-)，男，江苏南通人，工程师，大学本科，主要从事船舶和海工平台修理工作。

2014-08-06