1、DN400输油臂总体及立柱设计OverallandcolumndesignofDN400oildeliveryarm学院：机械工程专业：机械工程学生姓名：学号：指导教师：评阅教师：完成日期：ShenyangJianzhuUniversity摘要船舶输油臂是一种用于连接陆上液体介质输送工艺管道与作业船舶的港口装卸设备。主要用于输送原油、成品油及一些液体化工产品。其设计的独特性保证了设备在空间上具有三维移动性，能满足船舶在不同的潮汐和吃水下的安全运行，也能适应膨胀引起的船体的不规则运动。因此，近年来该设备在国内外许多油液化工码头得到了广泛的应用。船舶输油臂的应用对于提高码头作业效率，提高作业自动化
2、程度，提高船舶作业的安全性，降低作业人员的劳动强度和作业风险具有重要作用。它已成为现代油液化工码头装卸作业中不可缺少的关键设备。目前港口装卸油有两种方式:胶管和送油臂2。由于胶管输送效率低、占地面积大、使用寿命短、易泄漏、劳动强度高、操作不便等缺点，无法满足当前的需求。供油臂采用：金属装卸油导管，其特点是直径大，一般dnl00-dn600,长臂，内外臂最大长度可达18m。在船舶正常漂移范围内，管道系统可随船漂移。是船舶在港口、码头装卸油品和其他化工产品不可缺少的专用设备。它不仅具有节能、输送效率高的优点，而且大大降低了工人的劳动强度，为港口、码头液体处理设备的机械化、自动化输送创造了条件。其功
3、能主要体现在以下几个方面：(1)提高生产率，降低劳动强度，促进工人技术水平的提高。(2)加快装卸速度，缩短船舶在港口的停泊时间，提高港口的吞吐量。(3)可降低装卸成本，减少船舶压舱和货物压舱的损失，提高经济效益。(4)采用先进的装卸技术，减少损失，提高经济效益。(5)可为建立程序化、自动上下料线创造条件，可应用计算机和先进仪器监控虽然我国在海上输油机构的研发领域起步较晚，但随着改革开放的深入，特别是近年来，随着国际原油市场的快速发展，国内石油码头建设的步伐也在加快。我国在海上输油装备的研发和应用领域也取得了较快的发展，基本实现了输油装备国产化。送油臂的研发也逐渐走向规模化，控制系统也从手动、电
4、动发展到远程控制。在使用安全方面，很多输油武器都逐渐配备了应急脱离装置，可以保证设备在运行过程中出现紧急情况时的安全。在操作安全方便方面，许多送油臂逐渐配备液压快速接头。操作更安全、方便。尽管如此，船舶输油机构的研发与国外相比仍有一定的差距。不仅送油臂的最大直径不能满足国外的技术要求，而且在紧急脱扣装置和液压快速接头的研究上也存在较大的差距。目前，国内产品全部为进口产品，国外在这方面仍处于垄断地位。关键词：船用输油臂；回转接头；结构；立柱AbstractTheshipoildeliveryarmisaportloadingandunloadingequipmentusedtoconnectth
5、eonshoreliquidmediumtransmissionprocesspipelinewiththeoperationship.Itismainlyusedtotransportcrudeoil,refinedoilandsomeliquidchemicalproducts.Theuniquenessofitsdesignensuresthattheequipmenthasthree-dimensionalmobilityinspace,canmeetthesafeoperationofshipsunderdifferenttidesanddraughts,andcanalsoadap
6、ttotheirregularmovementofthehullcausedbyexpansion.Therefore,inrecentyears,theequipmenthasbeenwidelyusedinmanyoilchemicalterminalsathomeandabroad.Theapplicationofshipoildeliveryarmplaysanimportantroleinimprovingtheefficiencyofwharfoperation,improvingthedegreeofoperationautomation,improvingthesafetyof
7、shipoperation,andreducingthelaborintensityandoperationriskofoperators.IthasbecomeanindispensablekeyequipmentintheloadingandunloadingoperationofmodemoilChemicalWharf.Atpresent,therearetwowaysofloadingandunloadingoilintheport:rubberhoseandoildeliveryarm2.Duetothedisadvantagesoflowconveyingefficiency,l
8、argefloorarea,shortservicelife,easyleakage,highlaborintensityandinconvenientoperation,therubberhosecannotmeetthecurrentdemand.Theoilsupplyarmadoptsmetalloadingandunloadingoilconduit,whichischaracterizedbylargediameter,generallydnl00-dn600,longarm,andthemaximumlengthofinnerandouterarmscanreach18m.Wit
9、hinthenormaldriftrangeoftheship,thepipelinesystemcandriftwiththeship.Itisanindispensablespecialequipmentforshipstoloadandunloadoilproductsandotherchemicalproductsinportsanddocks.Itnotonlyhastheadvantagesofenergysavingandhightransportationefficiency,butalsogreatlyreducesthelaborintensityofworkersandc
10、reatesconditionsforthemechanizedandautomatictransportationofliquidtreatmentequipmentinportsanddocks.Itsfunctionsaremainlyreflectedinthefollowingaspects:(1) Improveproductivity,reducelaborintensityandpromotetheimprovementofworkers1technicallevel.(2) Speeduploadingandunloading,shortentheberthingtimeof
11、shipsintheportandimprovethethroughputoftheport.(3) Itcanreducethehandlingcost,reducethelossofshipballastandcargoballast,andimproveeconomicbenefits.(4) Adoptadvancedloadingandunloadingtechnologytoreducelossesandimproveeconomicbenefits.(5) Itcancreateconditionsfortheestablishmentofprogrammedandautomat
12、icloadingandunloadingline,andcanbemonitoredbycomputerandadvancedinstrumentsAlthoughChinastartedlateintheresearchanddevelopmentfieldofoffshoreoiltransportationinstitutions,withthedeepeningofreformandopeningup,especiallyinrecentyears,withtherapiddevelopmentoftheinternationalcrudeoilmarket,thepaceofdom
13、estic#oilterminalconstructionisalsoaccelerating.Chinahasalsomaderapiddevelopmentintheresearch,developmentandapplicationofoffshoreoiltransportationequipment,andhasbasicallyrealizedthelocalizationofoiltransportationequipment.Theresearchanddevelopmentofoildeliveryarmisalsograduallymovingtowardslarge-sc
14、ale,andthecontrolsystemhasalsodevelopedfrommanualandelectrictoremotecontrol.Intermsofusesafety,manyoiltransportationweaponsaregraduallyequippedwithemergencydisengagementdevices,whichcanensurethesafetyoftheequipmentincaseofemergencyduringoperation.Inteimsofsafeandconvenientoperation,manyoildeliveryar
15、msaregraduallyequippedwithhydraulicquickconnectors.Theoperationissaferandmoreconvenient.Nevertheless,thereisstillacertaingapintheresearchanddevelopmentofshipoiltransportationinstitutionscomparedwithforeigncountries.Notonlythemaximumdiameteroftheoildeliveryarmcannotmeetthetechnicalrequirementsofforei
16、gncountries,butalsothereisabiggapintheresearchofemergencytrippingdeviceandhydraulicquickconnector.Atpresent,alldomesticproductsareimportedproducts,andforeigncountriesarestillinamonopolypositioninthisregard.Keywords:marineoildeliveryarm;Swiveljoint;Structure;Column目录1 .绪论2川1.1 国内外船用输油臂的发展概况41.1.1 国外船
17、用输油臂的发展概况与发展趋势41.1.2 国内船用输油臂的发展概况与差距52. DN400输油臂的主要特点主要结构形式及工作原理51 .1DN400输油管的主要特点52 .2DN400输油臂的主要结构形式及组成63. DN400输油臂整体设计计算91. 1输油臂整体结构概述93. 2输油皆本体结构方案确定104. 3设计计算114. 立柱回转机构的设计195.0400船用输油臂液压系统设计205.1 输油膏液压系统的布置205.2 输油臂液压系统应具备的功能215.3 3液压系统的设计与选择251.4 液压缸设计271.5 输油臂液压系统原理图：291.6 液压系统的布置306 .注意事项31
18、7 .总结327.1 设计总结327.2研究展望32参考文献33致谢34#引言输油臂是海边最常用的输油设备之一，它通过将入口法兰和快速连接器分别和与储油罐和船舶连接起来实现油品运输的目的。为了适应船舶在水中上下起伏，左右，前后漂移的运动状态，整个输油臂合理的组合了三个回转接头。输油臂的作用主要有提高生产率，减轻工人劳动强度，促进工人技术水平的提高，加速装卸，缩短船舶在港停泊时间，并提高经济效益的作用。除此之外，输油臂还能为建立程序化，自动化的装配创造条件，可应用计算机和先进的仪表设施对装卸过程进行监控。选择合适的输油臂对于港口管理来说是十分重要的。目前，港口油品装卸有橡胶软管和输油臂两种方式。
19、输油臂采用金属装卸油导管，特点是口径大，一般为DN100DN600,具有节约能源，传输效率高等优点。国内散装液体运输码头使用的装卸机械大部分为输油臂。如何选择合理的输油臂结构，配备可靠、适应码头本身特点的液压系统是码头管理的重要内容。在油品装卸领域，国产输油臂可以信赖，完全可以满足要求。本文对输油臂结构、工作原理、液压系统方案选择、液压系统维修及展望各方面进行详细阐述，总结出输油臂液压系统合理的布置形式、方案，为输油臂前期的选型、液压系统布置形式、方案的选择提供依据。并通过理论和实际应用的经验总结，为输油臂设备的日常的管、用、养、修全过程管理提供有力的参考，对于加强油品装卸码头管理有着积极的意
20、义。1L绪论关于输油臂总体设计以及立柱的相关研究在输油臂总体设计以及立柱研究方面，学者方桂景(2010)简单叙述了输油臂的结构组成及特性：输油臂通常是连接码头与油轮的输油设备，它主要由立柱、内臂、外伸臂、平衡配重、回转接头和快速接头等组成，而且其可以根据具体码头的需要进行动力、操作、控制、清洗、排空系统及紧急分离系统和支撑装置等组合拆分。立柱是输油臂中非常关键的部位，因为其不光需要承载整个输油臂的重量，还是输油管道的主体部分，并且其由于截面比较大，使得它还需要承受风力的影响。它运行的方式是通过下端的连接法兰将输油臂与陆域油品输送工艺管线相连。上部装有中间回转接头用以支承内臂和外臂。内臂通过中间
21、旋转接头与立柱相连接，通过头部回转接头与外臂相连接,支撑着外臂及平衡系统和绳轮系统的全部重量。外伸臂通过头部回转接头与内臂相连接，通过三向回转接头或快速回转接头与船舶歧管连接,并利用绳轮系统与配重系统相平衡。回转接头掌控着输油臂的方向，可以简单地认为其是输油臂的但那，而且回转接头结构一般都会设计为可拆卸式，因为这样直接更换密封圈时不需要直接拆卸整个的输油臂，从而节约资金成本，其中还会装有紧急脱离装置，这样当设备连接处不方便拆卸时，也能够进行强制脱离，在面对不同的游轮时，它可以有效地进行拆解更换进行连接，从而防止输油臂的局限性。平衡系统由配重和绳轮系统组成,可调整的副配重安装在配重梁上,通过连接
22、到上部绳轮上的钢索以平衡外伸臂。主配重安装在内臂的延长臂上，用于平衡整个输油臂。绳轮系统用来实现内、外臂与配重之间平衡负载之间的传递，主要由上绳轮、下绳轮及钢丝绳组成。防风锁紧装置输油臂上应设有非工作状态内臂锁定定位插销和固定外臂的锁定装置。当采用液压锁紧机构时,应采用独立的手动阀控制，并使锁紧装置与液压驱动系统联锁，保证锁紧状态下内臂和外臂不能动作。外臂锁紧装置安装在中间平台上，内臂锁紧装置安装在内臂的下端。液压驱动系统每台输油臂配备三套液压组件，分别驱动内臂、外臂和水平旋转运动。液压驱动输油臂的液压系统必须设有随动油路，使输油臂在与船舶连通时能够在规定的区域内随船舶漂移，液压系统的主油路应
23、设有压力保护装置,不同压力油路需要装设液压表和蓄能器。限位装置是风险把控的装置之一，每台输油臂都必须装有套限位装置，因为这样的话，可以防止输油臂在一些意外情况下脱离了工作范围，因为一旦它突破了规定的范围，就会马上发出警报而自身的系统则会马上终止关闭，等待下次的启动。因此对于输油臂来说，其总体的设置非常细腻，并且大多数都依赖于实践的经验，无法从其他文献上获取经验，这就导致后续还可以进行大量地优化。2关于输油臂总体设计注意事项方面的相关研究在输油臂总体设计注意事项方面，学者姜绪彪(2012)认为在设计输油臂的阶段，就要合理考虑到后续检修空间的修建，因为输油臂需要日常维护，并且其需要面临着风吹日晒，
24、相关部件容易受到侵蚀，因此一定要给予可以日常维修的空间设定。其次需要根据整个码头平台的需求数量，就能够根据布局去确定合理的单台输油臂的最大流量，从而加快卸油效率。在输油臂的接头处还需要设计紧急脱离的装置系统,这样在将来更新设备的时候就无须整个拆除可以一段一段进行更换，回转接头作为灵活拆卸的方式，在面对不同的油轮来码头时，能够迅速更换从而节约资金成本。在设计的过程中还需要注意到应该与制造厂进行细节的强调，特别是输油臂的滚道和滚珠，它们的可靠性影响了根本的输油效率，所以需要对回转支承专门定做，确保这些关键的部件与输油臂的寿命一致，防止零件损坏导致输油臂受损，以上的思路都是需要按照核心观点进行设计，
25、输油臂在使用期限内不能进行大修，只需要考虑零部件的更换，即使需要大修，那也必须设计成组装式，方便拆卸；学者姜绪彪(2013)认为输油臂在设计的过程需要重点关注气象资料，因为在输送过程中，特别是现在极端气候比较多，如果无法算出极端天气的风力力度，就无法去做输油臂的极限测试。这样一旦面临极端天气的来临就容易发生风险，而在气象资料中特别重要的是每分钟风速和瞬时风速，在测试的过程中可以例如做每三秒极端天气下风力的模拟力度，从而根据模型计算结合输油臂的材料性能，最后确定输油臂回转支承及其他部件结构尺寸。测试完输油臂的可靠性以后，还需要测试输油臂的寿命实验，提高输油臂薄弱部分的材料硬度，如此才能够让输油臂
26、稳定地进行工作，优化热处理工艺，力求获得较大的表面硬度和淬硬深度，防止滚道表面出现淬火裂纹，同时要保证滚珠有足够的硬度和精度；学者莫希明(2021)认为在输油臂中不仅立柱是重要的机构部分，外伸臂以及内臂都是非常重要的，因此不能简单地进行对立柱的研究分析，但是因为条件限制，输油臂在各处码头的具体使用和当地的气候条件都是难以有标准地，所以只能通过与制造厂商进行订做，这也是输油臂难以通过文献进行技术上的攻。输油臂的设计通常是根据需求，当地码头需要的数量和最大流量以及当地气候进行具体化的设计，依赖的是实践经验的积累而不是文字技术上的记录，通常是先确定好结构尺寸材料，再根据该结构的极限承受力，最后通过上
27、述多种手段衡量，才确定是否可行。这种研究方式就很难进行标准的统一化，要依靠经验的推理，但是这就会使得在某一些方面是存在缺陷的，所以在后续的发展中，都可以对原来的输油臂进行升级替换，因此一般都会把输油臂的核心结构部分进行可拆卸式设计，从而能够在优化分析后，提升输油臂的效率；学者周作桥(2015)发现立柱最好设计为双层金属结构，内径必须要采用较为薄一些的金属钢管，因为其内部需要运送油，而外层则一般较为厚一些，因为它需要为整个装置支撑力量。特别是在非工作情况下，它也会受到来自风力的力，因此在设计过程中需要重视自重及风载荷的作用，因为在非工作状态下这种受力情况是最大的，设计师就可以用过此工况计算其强度
28、及稳定性。在设计的时候需要运用好相关的技术锻造手段，让每个设备之间可以进行零部件的更换，这样可以在极端情况下保证一两台输油臂继续进行工作。而在连接立柱的密封材料上，该作者认为改3进输油臂主密封的立柱材料可以有效地提高立柱的弹性，例如把密封圈钢骨架不锈钢更为高碳钢材料，提高了密封圈骨架弹性，主密封圈密封处厚度增加1mm预压量，使压缩量达到3mm,提高了密封效果。而且后续的工作流程一旦被修改，也容易破坏李立柱的密封性，因为不同操作方式给予立柱的抽空作业压力会不同，容易产生负压，而负压会破坏主密封骨架的弹力，当杂质进入密封面，会破坏密封面，造成主密封渗漏；而对于输油臂限位接线盒进线方式，作者也有对策
29、，他建议接线盒进线口全部向下安装，并拧紧进口接头密封螺帽，这样能在一定程度上防止雨水、露水及潮湿空气等进入接线盒内造成设备的电线短路。3.研究评述通过以上文献总结可以发现目前已有的关于输油臂的相关文献分析严重不足，并且相对于比较老旧，关于DN400输油臂的文献没有记录。并且还有以下几个方面的不足：第一，仅有少部分研究是进行对输油臂的相关技术设计分析，说明在相关方面学者关注度不够，这也说明我国相关技术起步较晚导致在这方面投入过少；第二，即使通过搜索输油臂，知网也只有64篇学术期刊，硕士以上论文更是只有两篇如此的稀少。这也说明在这方面的研究过少，大部分都是如何应用相关输油臂，在面对风力极限上关注较
30、多，缺少对于立柱方面的研究文献。或者进行输油臂各处细节的小问题叙述比较多，因此本文在相关方面进行研究有一定的价值。1.1 国内外船用输油臂的发展概况1.1.1 国外船用输油臂的发展概况与发展趋势国外海洋输油装置的发展已有50多年的历史。今天，整个海洋石油输油臂的发展。国际市场几乎被几家早期成立的公司垄断，许多小型生产企业逐渐退出该行业域。其中比较著名的公司有法国的FMCtechnologies和英国的Woodfield以及日本新泻制铁研究所。法国FMC技术公司是目前世界上海上石油输送装备制造领域最大的公司，占全球石油输送装备制造的一半以上。在全球50%以上的市场上，先后生产制造了8000多支海
31、上输油武器。那是在1956年年度重建;它是世界上第一个海上石油输送机构，并在1963年生产了世界上第一个液化天然气海上石油输送机构。特别是1969年生产的世界上直径最大的海上送油臂，输送直径为600mm。近年来，其发展速度明显加快，这无疑得益于世界各地油品码头建设的加快，技术、产能、市场占有率均居世界领先地位。英国的Woodfield公司也是传统的船舶输油臂制造公司，几乎和FMC公司一样与此同时，它也开始在船用送油臂的制造领域在国际市场上也占有一定的市场份额。从中100到中600生产各种规格型号的输油臂，其主要优势在于用于输送纯工业原料液化天然气(LNG)、液化石油气(LPG)及其链，及其输送
32、介质的温度量程可达零下164度至零下200度。同时也可用于输送腐蚀性的化工产品日本新泻铁也是传统的海上输油臂的制造公司，早年甚至与FMC齐头并进，公司紧跟潮流，占据了很大的市场份额。特别是在20世纪80年代初，它进入了中国市场，并在中国的早期船舶输油臂几乎全部从日本进口，但近年来，它在技术上落后于FMC,没有在国际市场上的价格优势也逐渐开始下降，但其在输油臂一一旋转接头的密封技术上仍处予领先位置，这主要是由于其先进的加工技术和优秀的材料属性导致的。此外，国外也有一些输油臂企业，正逐渐退出市场，转向研究船舶输油臂的关键部件。例如意大利的IMB公司现在已经成为输油臂旋转接头，紧急脱离装置和液动快速
33、接头的专业制造商，在这一技术上的研究绝对处于世界领先地位，产生了很大的附加价值,比如一个16英寸海上输油臂的紧急脱离装置的价格甚至高于完整钢结构的整体设备。1.1.2国内船用输油臂的发展概况与差距与国外相比，国内对输油臂的研究起步较晚，中国对输油臂的研究始于20世纪80年代。1985年，大连理工大学与大连港合作建立了中国最早的石油输送机构一一大连港新港油品码头设计制造。随着中国石油码头建设的加快，中国海上石油输送部门的发展研究领域也发展迅速，逐渐形成了一些大型生产企业。主要是大连港机床厂，连云港海洋流体处理设备有限公司。虽然中国在海上输油臂的研究起步较晚，但我国在海上输油臂的研究中仍处于起步阶
34、段。不过发展速度却非常快。目前国内的输油臂规格型号从100到400,操作根据需求实现了手动、液压和远程控制，基本满足了国内油库的生产需求。而且在中国，由于价格优势，国内海上输油部门基本上垄断了国内市场。大连港机械厂从80年代初开始研究海上输油臂，1985年中国开发了第一个海上输油装置，1993年中国开发了第一个中300海上输油装置，2003年开发了国内最大直径的中400自升式输油臂，也是目前国内最大直径的输油臂，输油臂作为工厂的主导产品，在国内已生产200多台，在环渤海地区处于领先地位。虽然中国在海上输油臂的研究与开发方面取得了一定的成就，但与国外相比还很落后。主要体现在大型输油臂和特种船用输
35、油臂的研发（化工产品、高温、低温流体等）、输油臂紧急脱离装置、液压快速回转接头的研发等等。因此，我们在国内输油臂的研发方面，作为船用输油臂的生产厂家，还有很多工作要做。厂家必须组织专门技术人员攻关关键技术问题，以提高中国在船用输油臂领域的竞争力和研发水平，并逐步缩小与国外的差距。2.DN400输油臂的主要特点、主要结构形式及工作原理2.1 DN400输油臂的主要特点输油臂作为一种码头船用流体输送设备，与以往的装卸胶管相比具有以下优点运行效率高。根据码头的实际需要，确定泊位作业能力的大小、配备的规格和数量，船舶送油臂等量，最大限度地利用了码头的作业能力。(2)自动化程度高。在操作过程中，控制系统
36、可以通过远程控制来实现，减少输入力的使用。(3)操作安全性高，操作过程中很少使用人力，降低了操作风险。一些配套安全装置的使用也保证了船舶在发生事故时能够及时与设备分离，保证船舶和设备安全。但与传统的软管作业相比，也具有投资大、对码头基础条件要求高、施工周期长等优点。然而，作为技术进步的一种表现，DN400油臂的广泛应用已成为必然趋势2.2 DN400输油臂的主要结构形式及组成输油臂主要由立柱、内外臂、回转接头及连接法兰等组成。其主要结构如下1 .立柱立柱为双层金属结构，内部用钢管输送流体。外层为支撑应力的钢管(方箱)结构。立柱底部设有1型弯头，其法兰与岸上输油管道的法兰连接。2 .内臂内臂是送
37、油臂的主要部件之一。它被称为内臂，因为它毗邻柱和内部的石油输送臂。内臂通过与水平旋转和垂直旋转连接，可以绕水平旋转和前后摆动。内臂的主要部件是钢管，介质从钢管流出。3 .外伸臂外伸臂是送油臂的主要部件之一，其项目端部通过水平旋转关节与内伸臂连接，可实现围绕旋转关节轴线上下伸展运动。所述伸出臂的另一端通过静电绝缘法兰与所述三向旋转接头连接。4 .回转接头非独立支撑送油臂的回转接头通常采用多排三排球支撑的形式。轴承和旋转接头是一体的。滚道采用特殊材料制成，具有较高的硬度和强度。弯头设计结构大，能承受各种工作载荷。内外侧也采用“0”形耐油密封圈密封，主密封采用“Y”形密封圈。在独立支撑送油臂的回转接
38、头中，主要工作载荷由支撑结构承担，弯头受力小得多，设计结构小。通常使用滚子轴承，并装配轴承和旋转接头。主密封采用“Y”形密封圈。三通旋转接头是船舶上输油臂与集油管法兰之间的连接部分。其接头分别由三段弯头和三个相互垂直的旋转接头焊接组装而成。它可以在三个方向自由旋转，以满足船舶运动的需要。旋转接头是送油臂的关键部件。它的结构和功能直接影响到送油臂的工作效率和可靠性。人们在不断地优化和改进旋转关节的结构和功能。近年来出现了自走式旋转接头，其中沈阳工业大学的研究最为成熟。5 .平衡配重通过主平衡块和辅助平衡块，使内臂和外臂在任意振幅下保持平衡。主配重固定在内臂的尾部，以平衡内臂和外臂，辅配重固定在下
39、轮的配重梁上，以平衡伸出的臂。在调试期间，主配重和辅助配重可以适当增加或减少，直到内外臂平衡并有恢复的趋势。6.液压油缸驱动装置大口径输油臂的整体水平转动、内臂的摆动和伸臂的伸长都是由均油液压缸驱动的。具有非独立支撑结构的供油臂油缸采用中间轴销式，固定在较链支架上，内外臂通过侧杆机构运动。7 .限位报警装置输油臂上有三个防爆限位开关，分别用于限制整体水平旋转、内臂摆动和外伸臂伸长的运动范围。当任何动作超过限制时，液压控制台上设置的报警指示灯闪烁。控制室外墙上的警铃响起，及时提醒现场操作人员采取紧急措施，排除故障，确保送油臂安全、正常运行。8 .防爆、防雷措施在输油臂加长臂与三通旋转接头连接处应
40、安装静电绝缘法兰装置。送油臂内外臂之间、柱与内臂之间应安装阻燃电缆，以保证导电性的可靠性。然后使送油臂的立柱可靠接地。作业时，在油轮集油法兰与输油臂立柱之间应连接导线，使两者电位相等。为防止爆炸，所有电器均采用液压和电气装置。9 .油泄漏检测装置中间及头部旋转90弯头应无漏油检查孔。一旦发现漏油，应及时更换转轮内的主密封圈。10 .更换密封件辅助装置在输送臂上更换中间和头部旋转接头密封件的辅助装置应具备。通过使用该装置，可直接更换码头壁上的送油臂上的中间和头部旋转的y形密封圈，无需将送油臂放下或抬到其他地方更换。11 .定位插销内臂的尾部设有两个定位销;在立柱的下部设有定位螺栓。工作时拨出，不
41、工作时锁定。2.3DN400输油臂工作原理输油臂通过快速接头和进油法兰分别与船舶和储油罐连接，实现供油目的。为了适应船舶的运动状态起伏,左和右，来回漂在水中，整个石油输送臂合理结合三个旋转关节,共有六个可旋转的部件,所以石油输送臂可以顺利,船浮动,这样严格的设备有足够的灵活性,这样整个石油输送臂可以轻松和灵活地实现内部的旋转手臂，外层的扩展和收缩的胳膊，水平旋转,它能成功地完成在空间六个自由度的行动，使入口法兰的出油口法兰配合船在很短的时间内。输油臂结构合理，保证了输油臂的装卸作业能够高效完成。输油臂的工作区域是指空间范围由端面的中心船舶收到法兰（三向回转接头的结束或快速接头的外端法兰）移动，
42、端面圆心随船舶运动所形成的空间范围。供油臂工作区域可划分为理想工作区域（不考虑船舶摆动和漂移的区域），正常工作区（理想工作区外具有一定安全余量的区域，与船舶纵、横向漂移设计值一致）和临界工作区（正常漂移工作区外达到船舶纵、横向漂移设计值的区域）。工作区域如图所示。71.工作区域2.正常漂移工作区域3.临界工作区域图2.23.DN400输油臂整体设计计算3.1输油臂整体结构概述11输油臂的身体结构,无论是独立支撑结构或自营的形式结构,主要由三部分组成，即列部分，内部部门和外部门这三个部分的主轴承部分石油传输的手臂。石油传输管道把石油传输臂为载体,在列的石油传输的手臂，然后通过内部的手臂，外臂外臂
43、的前端，并通过三方旋转接头与船的前端外臂完成装卸任务。因此，对于输油臂的研究，最重要的是对其整体结构的研究。立柱是输油臂的最低部分，也是供油臂的最大负荷部份。它支撑着内臂和外臂的所有重量。因此，立柱部分应具有足够的强度和稳定性。它的功能不仅是支撑内臂和外臂，而且是其连接功能。下端基础连接板与码头裙板基础连接。码头前方的工艺管道通过前端的连接法兰与立柱下端的连接法兰连接，油通过中间旋转接头通过立柱内的输油管道输送到内臂。内臂是送油臂体结构中最关键的部分。其一端通过中间旋转接头与立柱连接，另一端通过头部旋转接头与外臂连接，通过其支撑的输油管道将立柱中的石油输送到外臂。它的主要功能不仅仅是连接立柱和
44、外臂。最重要的是支持外臂的重量平衡系统绳滑轮机制组成的尾巴，所以外的手臂总是处于平衡状态无论什么位置油管输送臂在操作，大大减少了阻力外的手臂。外臂部分是供油臂身体结构中比较简单的部分。其上半部分通过头部旋转接头与内臂连接，下半部分通过三通旋转接头与船舶连接。它的主要作用是通过它所支撑的输油管道将石油输送到油轮上。自其前端直接与油轮通过三方旋转接头，为了防止静电产生的船从转移到石油输送臂的身体，导致事故，一套静电绝缘法兰之间还增加了其前端和三向旋转接头。3.2 输油臂本体结构方案确定此次DN400输油臂的设计计算主要由立柱、内臂、外臂、旋转接头和快速接头组成。平衡系统采用双配重结构。各机构的动作
45、由全液压油缸驱动，液压系统和电气系统集中控制。工作时，连接浮阀，内外臂可随船漂移运动。为保证送油臂安全、正常运行，配备了限位报警、静电绝缘法兰、橡胶绝缘软电缆等安全保护装置。内臂尾部设有定位螺栓，使输油臂在非工作条件下安全停放。内容参数输油臂内径400mm输油臂外径420mm外伸臂相对内臂最大摆角112完成最大摆角所需时间32s内臂摆动角后仰21下俯90完成内臂摆角所需时间55s水平回转速度0.3r/min主平衡配重重量1436kg负平衡配重重量10800kg输油效率流速v=9m/s流量Q=6000m3/h液压系统额定压力16MP额定电机功率4KW自重45000kg驱动装置油缸额定推力外伸臂伸
46、展175KN内壁摆动175KN水平回转143KN表3.2主要结构尺寸立柱高度8m内壁长度10.2m外伸臂长度10m上下绳轮名义直径01500mm外伸臂拉索直径64mm3.3 设计计算(1)外伸臂强度和刚度设计计算1-2-2O蚕图3.3外臂截面图强度设计计算外伸臂总长10mI类截面长度II4mI类截面每米长重量ql=153kg/mn类截面长度弋6I类截面每米长重量ql=243kg/m外伸臂总重量=2070kg三相回转接头重量G=3000kg三相回转接头重心距上绳轮中心距离L=10m截面I抗弯截面摩量W外l=2473cm3截面II抗弯截面摩量W外2=5635cm3截面I惯性矩11=65533508
47、4截面II惯性矩12=2028766173安全系数n=l.6o=-0=147N/mm2(3.1)w截面I最大弯矩Ml=GLl+qlLl2/2=2.38*1(?Nm(3.2)截面II最大弯矩M2=GL2+qlLl(L1/2+L2)+q2L22=5.41*103Nm3)应力1=署就=96N/mm3许用应力应力2=冷桨=96%01013许用应力5.64*106刚度设计计算G三二3000*9.8=29400N弹性模量E=2.06*105ql=153*9.8=1.5*103N/mq2=243*9.8=2.38*103N/m截面I惯性矩Il=655335084mm4截面H惯性矩12=2028766173小小4(3.4)(3. 5)=空+丝+叱.f3ElSEI2E129400*4000-,1.5*40004=；-+；=5mm3*206*103*6.55*1088*206*103*6.S5*10829400*100001,2.38*60004,1.05*80004=；-+；-+-=33.7mm3*206*103*2.03*1098*206*103*2.03*1093*206*103*2.03*109fmax=fl+f2=38.7小于f(2)内臂
