船用龙门吊架设计及强度校核实例分析

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(中海油能源发展股份有限公司采油服务分公司，天津 300451)

船用龙门吊架设计及强度校核实例分析

周斌，张荣，梁斌

(中海油能源发展股份有限公司采油服务分公司，天津 300451)

针对“海洋石油301”船系泊于码头作浮舱作业，船舶在日常运营过程中发生货物压缩机房风机故障，需对风机及其附件一起吊放到甲板上进行拆解替换故障部件，由于船舶吊机距离风机较远，需寻求龙门吊架方案进行维修。对风机原理进行分析，根据风机结构重量及船上操作空间因素，制定船用龙门吊架设计方案，并对该方案进行强度校核，校核结果满足要求。

龙门吊架；吊架设计；强度校核

“海洋石油301”船为中海油能源发展采油服务公司建造的国内首艘中小型LNG运输船，船长184.7 m，船宽28.1 m，满载排水量约27 750 t，可装载30 000 m3LNG，自持力15 d，定员19人。船舶采用双燃料电力推进系统，双燃料主机主要燃料为LNG的蒸发气，节能减排效果明显[1-3]。采用全回转推进器，使得船舶的操纵性得到提升，具备自力靠离泊码头的能力。船舶主要用于中国沿海大型LNG接收站与小型LNG接收站之间的LNG二程转运及国际间的LNG近洋运输。

“海洋石油301”现在印尼巴厘岛BONEA码头做浮舱使用，由于BONEA码头地处天然港湾，具有良好水文条件，且船舶系泊于码头,没有相对运动。该船用龙门吊架用于该船货物压缩机房风机起吊维修，因船舶自身吊机距离该风机较远，无法完成起吊工作，且风机机壳较重，只能在陆上制作龙门吊架并送船进行风机维修工作。风机型号CBZ-90BV，电动机转速1 460 r/min，电压AC380 V。

1 风机原理

根据船员日常巡检发现货物压缩机房抽风机噪声大，检查风叶并没有碰檫风筒，但是用手转动发现有一个位置有响声，咨询设备厂家判断是风机轴承或风机电动机轴承出现问题，经查船上有风机轴承备件。

该风机由机壳、电动机、联轴器、叶轮及盖板组成，根据与设备厂商沟通，拆检风机需电动机连风机附件安装板等一起吊放到甲板上后才可进行解体检查并更换轴承。风机原理见图1，风机实物见图2。

图1 风机原理示意

图2 风机工作现场

2 吊架方案

风机连电动机及安装附件重量约1.5 t，现场搭建吊架，根据船上空间及吊装施工需要确定吊架高度5.5～6.0 m，宽2.5～3.0 m，长5.5～6 m[4-6]，吊架中部需留风机起吊并保留横移下放的空间。

根据上述参数确定吊架方案，所有钢材材质采用Q235B，横梁采用16#工字钢，横梁采用80 mm×80 mm×4 mm方管，采用150 mm×150 mm×7 mm×10 mm的H型钢辅助支撑。杆件之间采用螺栓连接方式，现场装配左侧片1并组装临时连接杆，再装备右侧片2并组装临时连接杆，将

2侧片用螺栓连接后操作人员将横梁提升并用螺栓固定，最后将吊架移动至操作工位。见图3。

3 吊K架强度校核

采用SACS(structural analysis computer system)软件进行吊架强度分析，该有限元分析软件是美国EDI公司开发的主要应用于海洋平台结构和陆地钢结构有限元分析的计算软件，可用于分析复杂海洋环境下结构的静力和动力性能[7-10]。

图3 龙门吊架

根据吊架方案在SACS软件中定义钢材尺寸并建立吊架模型(见图4)，并在软件中进行加载，分别在横梁中央及2侧吊耳位置分别加载1.5 t重量，并根据API RP 2A-WSD 2.4.2c“对于可能产生少见的动力荷载的特殊吊装过程，可以考虑适当的荷载系数”的要求，将动力动力放大系数选取为1.25，并按照以上3种工况对吊架强度进行校核[11-12]。

经计算，当横梁中央受力15 kN时，吊架横梁受力最大，杆件UC值为0.53；当横梁2个吊耳位置受力15 kN时，吊架横梁受力最大，杆件的UC至为0.73，3者工况均满足强度要求。见图5。

图4 SACS中的吊架模型

图5 横梁强度

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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，硕士,工程师

研究方向：船舶运营管理