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摘要：吊机作为海上采油平台的重要设备，而钢丝绳作为吊机的核心部件，又是重中之重，钢丝绳的损伤或破断而引发的重大事故时有发生。
关键字：吊机钢丝绳;损伤;治理;案例分享
一、 项目背景
某油气田平台调试投产以来，存在吊机钢丝绳断丝、卷筒排绳磨绳、咬绳现象，为此不到两年时间更换4根条钢丝绳。平台维修团队分析吊机钢丝绳损伤的各种原因和防治方法，进行总结整理，系统的提炼出一套可行性较高的维保措施，确保吊机稳定运转。
二、 技术简介
1、钢丝绳损伤的类型
海上吊机钢丝绳在使用过程中的损伤主要分为断丝、磨损、咬绳、疲劳、过载、变形、锈蚀等七大类。
2、钢丝绳损伤的防治与管理
钢丝绳的失效过程是从钢丝表面开始的，磨损发生在钢丝表面，锈蚀也从钢丝表面开始，疲劳微裂纹在钢丝表面或次表面萌生然后向内逐步扩展至钢丝断裂，因此，延长钢丝绳使用寿命的技术措施，必须能够抑制钢丝表面微动磨损损伤，防止腐蚀，减缓疲劳微裂纹的萌生与扩展。所有针对延长使用寿命的技术措施均需以此为原则制定与实施。
根据采油平台的维修条件，降低钢丝绳损伤具有一定操作性的治理方式：
（1）通过润滑降低摩擦因数
（2）消除卷筒对钢丝绳外部因素导致的磨损，可以从如下几方面入手：
① 入绳角是否合理。
② 第一层钢丝绳的卷绕的预紧力是否合理。
③ 滚筒从死绳端引导进滚筒后的弯度设计是否合理。
④ 在滚筒壁焊接挡绳块以消除咬绳、磨绳等钢丝绳排列问题。
⑤ 调整爬升块（引导台）。
⑥ 钢丝绳捻向与卷筒旋向的对应关系。
⑦ 此外一些先天因素导致的卷筒对钢丝绳磨损。
（3）消除滑轮对钢丝绳的影响可以从如下几方面入手：
① 选取合适材质硬度的滑轮。滑轮硬度与钢丝绳硬度选用合适，可以增加两者使用寿命。
② 滑轮与钢丝绳D/d比對滑轮磨损的影响。钢丝绳与滑轮的接触弧长，进出绳间的夹角，它们又与D/d相关，D/d越大，法向载荷越小。故选用大比值D/d比的滑轮能有效降低绳槽槽底法向载荷，从而减少滑轮磨损。
③ 钢丝绳与滑轮匹配度。检查钢丝绳是否与滑轮的凹槽匹配，正确的凹槽直径应该为1.05×d，最优的凹槽直径为：1.06-1.08×d。
④ 润滑。定期做好滑轮轴承的注油润滑，不要遗漏，越是难于维保，越是安全的薄弱点，尤其是高处难于维保的滑轮组。检查滑轮是否可以正常转动，轴承润滑脂是否充足，品质良好，滑轮与钢丝绳接触的地方是否有多余的磨痕等。
⑤ 挡绳装置是否安装合适。滑轮装置上如果没有设置防跳绳装置或防跳绳装置与滑轮之间的间隙过大，超过钢丝绳直径的20%或防跳绳装置刚度不能满足使用要求，钢丝绳会跳绳引起损伤。
3、案例分享——卷筒与滑轮对中不好造成钢丝绳排绳咬绳现象
某平台电动吊机吊臂变幅采用卷筒钢丝绳连接的结构形式，平台投产一年以来，先后更换过三次变幅钢丝绳，期间曾出现过滚筒二层钢丝绳挤压断丝、二层钢丝绳磨损严重等现象，第三次换绳后出现的咬绳现象。该现象具体表现为变幅卷筒盘绳最多时，共有钢丝绳三层，起升吊臂使变幅卷筒盘绕的钢丝绳从第二层变至第三层时，出现“嘎嘎嘎”的严重咬绳现象。该现象若不解决，将极大缩短钢丝绳的使用寿命。对此现象曾采用滚筒壁增加挡绳块、在滚筒槽边缘第一槽增加爬绳块等方式，现象有所减轻，但并没有从根本上得以解决。最终从调整入绳角，以及卷筒对中的方向入手，将钢丝绳排绳问题彻底解决。
（1）入绳角的测量
当测量出滑轮出绳点到滚筒的中线垂直高度H和滑轮中心线到滚筒两侧内壁的距离a/b，即可计算出滚筒钢丝绳的入绳角α/β，即 或 。
吊坠下方重锤不要有任何阻挡，使其自然下落，当吊坠稳定后的位置，及为上方定滑轮与下方变幅滚筒的相对垂直位置。通过测量吊坠下落的高度加上吊坠到滚筒中心线的垂直高度，现场测量为H=8240mm。
测量吊坠中心到滚筒内壁两侧的距离，即可得出图16所示的a/b，现场测量为a=225mm，b=205mm。
（2）角度计算
根据入绳角测量中所列公式用计算器计算得出
=1.564° =1.425°
（3）测量结果分析
经过测量和计算，可以明显看出α>β，实际测量的a/b两边距离也是a>b，即滚筒安装的位置相对上部定滑轮中心偏左，约20mm（a=225mm;b=205mm）。咬绳现象出现的位置也是紧贴右侧滚筒壁，即钢丝绳二层变至三层时发生，说明滚筒靠左20mm后，右侧滚筒壁对钢丝绳盘绕时有向左的挤压作用，故判断滚筒向左偏离的20mm是造成咬绳现象出现的根本原因。若整改需将滚筒向右平移10mm，使滚筒与定滑轮中心线对中。同时，α>1.5°，对于双折线卷筒结构，入绳角最好要满足小于1.5°。
（4）现场整改。通过现场调研以及施工方案的制定，最终方案是将变幅卷筒向右平移10mm，使卷筒与上方定滑轮中心线对中，具体是通过扩大卷筒地脚螺栓，并增加侧向顶丝固定的方式。
（5）再次确认卷筒对中情况。经过调整地脚孔重新定位的卷筒，再测量吊坠中心到滚筒内壁两侧的距离，现场测量a/b两边距离均为215mm，通过公式计算入绳角也达到了1.49°，小于双折线卷筒使用条件要求的1.5°。
（6）起车试运行。经过吊臂反复升降以及吊物测试，通过卷筒的对中调整，原有严重的咬绳现象已彻底消除，钢丝绳可以顺利的沿着卷筒绳槽以及绳间进行顺利排绳。
海上采油平台吊机钢丝绳磨损的治理更多的是依靠广大维修人员的努力付出，通过该论文的总结归纳，本人希望在钢丝绳磨损与治理方面能够对辛勤付出的海油工人以及一线维修人员起到些许帮到，将因钢丝绳损伤给起重作业造成的危险降到最低，让我们可以安全可靠、降本增效的完成生产任务。
参考文献：
[1] 徐政峰. 《海洋工程大型起重设备及其关键技术研究》.华东科技.2017年.全国船用机械标准化技术委员会.海洋平台起重机卷筒设计方法.GB/T 37442-2019
曹天兵：1989.12、男、汉、辽宁省、工程师、本科、机械
翟海刚：1979.9、男、汉、河南省、工程师、本科、机械
谭春楠：1988.11、男、汉、天津市、助理工程师、专科、机械
鄂瞳瞳：1987.3、男、满族、辽宁省、助理工程师、本科、机械
关键字：吊机钢丝绳;损伤;治理;案例分享
一、 项目背景
某油气田平台调试投产以来，存在吊机钢丝绳断丝、卷筒排绳磨绳、咬绳现象，为此不到两年时间更换4根条钢丝绳。平台维修团队分析吊机钢丝绳损伤的各种原因和防治方法，进行总结整理，系统的提炼出一套可行性较高的维保措施，确保吊机稳定运转。
二、 技术简介
1、钢丝绳损伤的类型
海上吊机钢丝绳在使用过程中的损伤主要分为断丝、磨损、咬绳、疲劳、过载、变形、锈蚀等七大类。
2、钢丝绳损伤的防治与管理
钢丝绳的失效过程是从钢丝表面开始的，磨损发生在钢丝表面，锈蚀也从钢丝表面开始，疲劳微裂纹在钢丝表面或次表面萌生然后向内逐步扩展至钢丝断裂，因此，延长钢丝绳使用寿命的技术措施，必须能够抑制钢丝表面微动磨损损伤，防止腐蚀，减缓疲劳微裂纹的萌生与扩展。所有针对延长使用寿命的技术措施均需以此为原则制定与实施。
根据采油平台的维修条件，降低钢丝绳损伤具有一定操作性的治理方式：
（1）通过润滑降低摩擦因数
（2）消除卷筒对钢丝绳外部因素导致的磨损，可以从如下几方面入手：
① 入绳角是否合理。
② 第一层钢丝绳的卷绕的预紧力是否合理。
③ 滚筒从死绳端引导进滚筒后的弯度设计是否合理。
④ 在滚筒壁焊接挡绳块以消除咬绳、磨绳等钢丝绳排列问题。
⑤ 调整爬升块（引导台）。
⑥ 钢丝绳捻向与卷筒旋向的对应关系。
⑦ 此外一些先天因素导致的卷筒对钢丝绳磨损。
（3）消除滑轮对钢丝绳的影响可以从如下几方面入手：
① 选取合适材质硬度的滑轮。滑轮硬度与钢丝绳硬度选用合适，可以增加两者使用寿命。
② 滑轮与钢丝绳D/d比對滑轮磨损的影响。钢丝绳与滑轮的接触弧长，进出绳间的夹角，它们又与D/d相关，D/d越大，法向载荷越小。故选用大比值D/d比的滑轮能有效降低绳槽槽底法向载荷，从而减少滑轮磨损。
③ 钢丝绳与滑轮匹配度。检查钢丝绳是否与滑轮的凹槽匹配，正确的凹槽直径应该为1.05×d，最优的凹槽直径为：1.06-1.08×d。
④ 润滑。定期做好滑轮轴承的注油润滑，不要遗漏，越是难于维保，越是安全的薄弱点，尤其是高处难于维保的滑轮组。检查滑轮是否可以正常转动，轴承润滑脂是否充足，品质良好，滑轮与钢丝绳接触的地方是否有多余的磨痕等。
⑤ 挡绳装置是否安装合适。滑轮装置上如果没有设置防跳绳装置或防跳绳装置与滑轮之间的间隙过大，超过钢丝绳直径的20%或防跳绳装置刚度不能满足使用要求，钢丝绳会跳绳引起损伤。
3、案例分享——卷筒与滑轮对中不好造成钢丝绳排绳咬绳现象
某平台电动吊机吊臂变幅采用卷筒钢丝绳连接的结构形式，平台投产一年以来，先后更换过三次变幅钢丝绳，期间曾出现过滚筒二层钢丝绳挤压断丝、二层钢丝绳磨损严重等现象，第三次换绳后出现的咬绳现象。该现象具体表现为变幅卷筒盘绳最多时，共有钢丝绳三层，起升吊臂使变幅卷筒盘绕的钢丝绳从第二层变至第三层时，出现“嘎嘎嘎”的严重咬绳现象。该现象若不解决，将极大缩短钢丝绳的使用寿命。对此现象曾采用滚筒壁增加挡绳块、在滚筒槽边缘第一槽增加爬绳块等方式，现象有所减轻，但并没有从根本上得以解决。最终从调整入绳角，以及卷筒对中的方向入手，将钢丝绳排绳问题彻底解决。
（1）入绳角的测量
当测量出滑轮出绳点到滚筒的中线垂直高度H和滑轮中心线到滚筒两侧内壁的距离a/b，即可计算出滚筒钢丝绳的入绳角α/β，即 或 。
吊坠下方重锤不要有任何阻挡，使其自然下落，当吊坠稳定后的位置，及为上方定滑轮与下方变幅滚筒的相对垂直位置。通过测量吊坠下落的高度加上吊坠到滚筒中心线的垂直高度，现场测量为H=8240mm。
测量吊坠中心到滚筒内壁两侧的距离，即可得出图16所示的a/b，现场测量为a=225mm，b=205mm。
（2）角度计算
根据入绳角测量中所列公式用计算器计算得出
=1.564° =1.425°
（3）测量结果分析
经过测量和计算，可以明显看出α>β，实际测量的a/b两边距离也是a>b，即滚筒安装的位置相对上部定滑轮中心偏左，约20mm（a=225mm;b=205mm）。咬绳现象出现的位置也是紧贴右侧滚筒壁，即钢丝绳二层变至三层时发生，说明滚筒靠左20mm后，右侧滚筒壁对钢丝绳盘绕时有向左的挤压作用，故判断滚筒向左偏离的20mm是造成咬绳现象出现的根本原因。若整改需将滚筒向右平移10mm，使滚筒与定滑轮中心线对中。同时，α>1.5°，对于双折线卷筒结构，入绳角最好要满足小于1.5°。
（4）现场整改。通过现场调研以及施工方案的制定，最终方案是将变幅卷筒向右平移10mm，使卷筒与上方定滑轮中心线对中，具体是通过扩大卷筒地脚螺栓，并增加侧向顶丝固定的方式。
（5）再次确认卷筒对中情况。经过调整地脚孔重新定位的卷筒，再测量吊坠中心到滚筒内壁两侧的距离，现场测量a/b两边距离均为215mm，通过公式计算入绳角也达到了1.49°，小于双折线卷筒使用条件要求的1.5°。
（6）起车试运行。经过吊臂反复升降以及吊物测试，通过卷筒的对中调整，原有严重的咬绳现象已彻底消除，钢丝绳可以顺利的沿着卷筒绳槽以及绳间进行顺利排绳。
海上采油平台吊机钢丝绳磨损的治理更多的是依靠广大维修人员的努力付出，通过该论文的总结归纳，本人希望在钢丝绳磨损与治理方面能够对辛勤付出的海油工人以及一线维修人员起到些许帮到，将因钢丝绳损伤给起重作业造成的危险降到最低，让我们可以安全可靠、降本增效的完成生产任务。
参考文献：
[1] 徐政峰. 《海洋工程大型起重设备及其关键技术研究》.华东科技.2017年.全国船用机械标准化技术委员会.海洋平台起重机卷筒设计方法.GB/T 37442-2019
曹天兵：1989.12、男、汉、辽宁省、工程师、本科、机械
翟海刚：1979.9、男、汉、河南省、工程师、本科、机械
谭春楠：1988.11、男、汉、天津市、助理工程师、专科、机械
鄂瞳瞳：1987.3、男、满族、辽宁省、助理工程师、本科、机械