郭海涛

（中石油江苏液化天然气有限公司，江苏南通 226001）

0 引言

卸料臂快速连接系统QCDC（QuickConnectand Disconnect Coupler）是连接LNG船与接收站的纽带，物料通过卸料臂由船方汇管进入站内工艺管道[1]。江苏LNG接收站配备4条FMC公司（法国Food Machinerv Corporation）生产的卸料臂，即2条液相臂、1条气液两用臂和1条气相臂。卸料臂采用液压驱动方式，液压动力19 MPa。每条卸料臂末端都配有1套QCDC系统，用于和船方歧管法兰快速连接。

1 QCDC结构组成与工作原理

1.1 QCDC系统的结构组成

每套QCDC系统由1个总液压阀组、5套液压卡爪和5只定位导向杆组成，每套液压卡爪包含1个液压马达、1个马达液压阀组、1套机械卡爪、1套传动装置和1只卡爪挡杆（图1）。

1.2 液压卡爪工作原理

总液压阀组将上游液压油分配给每个小液压阀组，液压马达在液压油的驱动下转动，传动装置将液压马达的旋转运动传递给机械卡爪内部的螺纹杆，卡爪在螺纹杆的驱动下进行旋转或伸缩。机械卡爪主要是由内部螺纹杆与卡爪头组成的，二者通过螺纹连接，螺纹间摩擦力足以驱动卡爪头进行旋转（图2）。

QCDC工作时，最初卡爪头在内部螺纹杆摩擦力的驱动下进行旋转，当卡爪头在挡杆的阻拦下停止旋转时，卡爪头就在螺杆的作用下进行伸缩运动。

1.3 QCDC系统运行方式

图1 QCDC整体结构

QCDC的5套液压卡爪同时旋转或伸缩来完成卸料臂法兰与船方歧管法兰的快速连接或脱离。液压卡爪工作过程分为快速轻载与慢速重载两个阶段，以实现法兰连接时机械卡爪快速定位、大力锁紧，法兰脱离时大力松开、快速脱离。总液压阀组，控制液压卡爪液压油的分配方式，根据所需扭力的大小来调节液压油的分配方式，完成两个阶段的适时转换。当所需扭力较小时，5套液压卡爪的液压油路是串联，所有卡爪共同组成一条油路，该油路流量大但分配在每个卡爪的液压力较小，此时是卡爪快速轻载阶段；当所需扭力较大时，5套液压卡爪的液压油路采取并联方式，每条油路都有相同的较大压力，但每条油路的流量为串联时的1/5，此时为卡爪慢速重载阶段。这两种连接方式的转换压力由总液压阀组来控制。

图2 QCDC机械卡爪结构示意图

2 QCDC故障分析与解决措施

2.1 卡爪不动作

2.1.1 在卸船完毕QCDC脱离时，经常发生卡爪不动作的情况，出现这种情况可能是因为机械卡爪内部润滑脂由于低温流动性骤降或机械卡爪部件间存在未熔化的冰。这种情况下，液压驱动配合人工辅助旋转一般就可以转动卡爪，若人工辅助旋转不奏效就应当通过向卡爪的主干部分冲水使之温度上升，卡爪恢复动作。

2.1.2 采取上述措施后如果卡爪依然不动作且5个卡爪都是相同情况，说明液压马达压力不足，可能因为液压油路没有转换为并联回路。这种情况下应通过手动调整总液压阀组串并联控制杆将油路强制转换为并联方式，增大液压马达的驱动力后，恢复至原位置。

2.1.3 若只有个别卡爪没有打开，说明液压马达的正常驱动力已经不足以打开该机械卡爪，应该人工手动驱动该卡爪。人工拆解QCDC卡爪步骤（图3）：①拆下螺钉和垫圈，然后拆除轴端盖和V形密封环以及橡皮垫；②拆除传动装置聚乙烯端盖；③利用平行键上的圆环拆除平行键，之后拆除齿缘轮；④使用21 mm的套筒扳手逆时针旋转螺纹杆是卡爪松开，继续旋转25圈，卡爪将收缩至完全打开位置。QCDC卡爪不动作处理流程为人工辅助→冲水升温→油路并联→人工驱动。

图3 QCDC卡爪拆解图

2.2 QCDC维修

2.2.1 油路压力设定。若QCDC系统出现5个卡爪冲水升温后都不动作的情况，系统液压油压力设定可能出现失常，需要检查或调整。QCDC油路调整点见图4。

图4 QCDC油路调整点示意图

调整油路开关压力步骤：①拆除总液压阀组上的护罩；②拆除手动排气阀；③将2个压力表（0～16 MPa）安装在总液压阀组上，以便测量QCDC开启（PMO）和关闭（PMC或PMF）时的压力；④检查HPU（液压动力装置）的压力是否＞10.5 MPa；⑤将液压卡爪伸开至极限位置，读取测量仪表上的压力：PMO应为10.5 MPa，PMC或PMF应＜2 MPa，若PMO处压力偏离10.5 MPa，可调整开启压力调整杆使之等于10.5 MPa；⑥将液压卡爪缩回至极限位置，读取测量仪表上的压力：PMO应＜2 MPa，PMC或PMF约10.5 MPa，若PMC或PMF处压力偏离10.5 MPa，可调整关闭压力调整杆使之等于10.5 MPa。

调整油路先导阀压力步骤：①拆除总液压阀组上的护罩；②拆除手动排气阀；③将2个压力表（0～16 MPa）安装在总液压阀组上，以便测量QCDC开启（PMO）和关闭（PmC或PMF）时的压力；④检查HPU（液压动力装置）的压力是否＞10.5 MPa；⑤将卡爪移动至伸缩形成的一半位置，拆除其中4只卡爪挡杆；⑥将油路调至卡爪打开状态，此时拆除挡杆的卡爪会原处旋转，最后一只卡爪会向伸开极限位置移动；⑦观察PMO压力表，当旋转的卡爪旋转速度突然降低时，此时读取PMO压力值（10 MPa）即是先导阀开启压力，该值可通过先导阀开启压力控制杆调整；⑧在QCDC法兰处装上盲法兰并锁紧，将油路调整到至卡爪打开状态，卡爪会由最初的缓慢移动旋转突然加速旋转，此时读取PmC或PMF压力值（10 MPa）即是先导阀关闭压力。

2.2.2 清理油路。总液压阀组端部侧面有2个液压油嘴，每次检修时需要清洗。清理油嘴步骤：①用5 mm六角扳手拧下丝堵（针对内六角头螺钉）；②用4 mm六角扳手拧下油嘴；③检查直径0.5 mm的孔是否清洁。并用压缩空气吹扫；④检查内螺纹是否清洁；⑤重新装配油嘴；⑥拧上丝堵。

2.2.3 循环油路。每3个月将QCDC中的液压油循环至油站过滤器过滤一遍，每次检修时需要循环一次。循环步骤：①将卡爪移动至伸缩形成的一半位置；②拆除所有卡爪挡杆；③调整油路到关闭状态，此时卡爪会持续空转，保持3 min；④关闭油路，调整卡爪到合适位置，回装卡爪挡杆。

2.2.4 维修/更换机械卡爪。如果在使用过程中频繁出现卡爪机械卡死的情况，说明卡爪的内部螺纹驱动结构损坏或设计不合理，应联系厂家进行确认并适时更换卡爪螺纹杆及配套卡爪本体（图5）。

图5 机械卡爪配件

［1］ 黄 科，魏玉迎.卸料ERS系统与应急操作［J］.油气储运，2012，（5）.