CB T 4513-2020 自升式平台液压升降系统设计、安装要求.pdf

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1、ICS 47.020.50 U 21 中华人民共和国船舶行业标准 CB/T 45132020 自升式平台液压升降系统设计、安装要求 The design specification and fixing of hydraulic rack and pinion jacking system for self-elevating units 2020 - 09 - 14 发布 2021 - 01 - 01 实施 中华人民共和国工业和信息化部 发布 CB/T 45132020 I 目 次 1 范围 . . 1 2 规范性引用文件 . . 1 3 术语和定义 . . 1 4 组成 . . 3 5 设

2、计要求 . . 4 6 安装要求 . . 6 7 安装检验 . . 9 CB/T 45132020 II 前 言 本标准按照GB/T 1.12009给出的规则起草。 本标准由全国海洋船标准化技术委员会（SAC/TC12）提出并归口。 本标准起草单位：武汉船用机械有限责任公司。 本标准主要起草人：徐兵、赵世琏、程文池、马志刚、田崇兴、朱正都、徐潇、樊勇。 CB/T 45132020 1 自升式平台液压升降系统设计、安装要求 1 范围 本标准规定了自升式平台液压齿轮齿条升降系统的设计、安装要求。 本标准适用于圆桩腿自升式平台液压齿轮齿条升降系统的设计、安装及检验。 2 规范性引用文件 下列文件对于

3、本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 340002016 中国造船质量标准 CB/T 3190 1997 船体结构焊接坡口型式及尺寸 CB/T 3702 1995 船用液压管道连接及安装技术要求 CB/T 3909 2019 船舶电气设备安装工艺 中国船级社海上移动平台入级规范2016 3 术语和定义 以下术语和定义适用于本标准。 3.1 升降系统 jacking system 用于自升式平台的平台体与桩腿之间的载荷传递和平台体与桩腿之间做相对运动的系统。 3.2 液压齿轮

4、齿条升降系统 hydraulic rack and pinion jacking system 由液压马达通过升降齿轮箱驱动爬升齿轮，与平台桩腿上的齿条啮合以实现在站立状态升、降平台 或在平台漂浮状态升降桩腿的升降系统。 3.3 升降单元 jackin g unit 升降单元安装在安装架内，由液压马达、刹车装置、齿轮箱、爬升齿轮组成。液压马达驱动齿轮箱， 通过齿轮箱输出端爬升齿轮与桩腿齿条啮合实现在站立状态升、降平台或在平台漂浮状态升降桩腿功 能，通过刹车装置实现平台与桩腿的相对位置锁定。 3.4 额定升降载荷 normal jac king load CB/T 45132020 2 平台最大

5、设计载荷状态下， 升降平台时升降单元的爬升小齿轮轮齿作用在桩腿齿条上的最大垂直有 效力。 3.5 额定支持载荷 max normal h olding load 自升式平台在不考虑环境载荷条件下， 自升式平台满载并在预定标高进行正常作业时升降单元所受 到的最大垂直有效力。 3.6 预压载支持载荷 pre-load h olding load 为使平台单桩支持载荷达到计算所需的数值（不小于风暴工况）而进行预压载操作，此时支持平台 升降单元所受到的最大垂直有效力。 3.7 预压载升降载荷 pre-load j acking load 自升式平台预压过程中升降平台时，升降单元所受到的最大垂直有效力。

6、 3.8 风暴支持载荷 storm ho lding load 设计规定的最大风暴自存环境条件下，支撑平台升降单元所受到的最大垂直有效力。 3.9 拖航工况 afloating condition 指自升式平台从一个工作地点迁移到另一个工作地点的过程， 可分为作业区域内拖航工况和远洋拖 航工况。 3.10 额定升降速度 rated jack ing speed 升降系统以额定能力升降平台或者升降桩腿时的平均速度， 分为平台额定升降速度和桩腿额定升降 速度。 3.11 刹车装置 braking mechanism 自升式平台站立状态或在平台漂浮状态保持平台和桩腿相对位置锁定的装置， 由液压制动器

7、锁紧齿 轮箱输入端来实现。 3.12 静载工况 static l oadings condition 静载包括平台作业重力载荷和处于漂浮或站立状态时的自身重量及相对应的浮力和/或底部反力， 所对应的工况称为静载工况。 3.13 安装架 jackcase CB/T 45132020 3 安装在自升式平台上桩腿与主体结构之间，作为升降单元支撑的钢制箱型结构。 4 组成 液压齿轮齿条升降系统主要由升降装置、液压系统和电控系统组成。 升降装置包括安装架、升降单元、垂直楔块、水平楔块，升降装置见图1，升降单元见图2。 液压系统为升降系统提供动力源。 电控系统主要由动力系统、遥控系统和安保系统三部分组成。

8、动力系统负责为整个平台液压齿轮齿 条升降系统提供动力电源。遥控系统提供升降系统的动力电机和液压系统的控制。安保系统提供整个升 降系统的信息管理和安全保护。 说明：1安装架；2升降单元；3垂直楔块；4水平楔块 图1 升降装置示意图 CB/T 45132020 4 说明：1液压马达；2刹车装置；3齿轮箱；4爬升齿轮 图2 升降单元示意图 5 设计要求 5.1 总体设计要求 5.1.1 升降系统的设计和制造应进行失效模式和影响分析（FMEA）以确保具有一定的冗余度，使其任 一元件/部件的单一失效不至于损害平台的安全。FMEA 分析应包含所有有意义的潜在失效模式、与每一 失效模式相关的可能失效原因、已

9、发生失效的检测方法及失效对其余系统升降平台能力的影响。升降系 统的设计和制造应具有当失去动力（例如电、液压）时，能安全保持桩腿相对于平台的高度。 5.1.2 在所有作业、自存或拖航状况下，升降系统应具有足够的提升和支撑主体或桩腿装置的能力。 5.1.3 若一个或多个升降单元失效情况下，应确保故障单元可有效隔离，不影响其他单元的升降效力。 5.1.4 升降单元设计时应考虑能进行独立检查、维修及更换。 5.1.5 在整个升降操作中，应确保主升降齿轮和齿条有效的润滑。 5.1.6 升降系统寿命是指在使用年限中工作在要求的作业水深海域中完成要求的作业次数，其中单次 作业包含一次额定升平台、一次预压载升

10、平台、一次作业支撑、一次拔桩、一次升桩。作业次数由供应 商、设计院、业主三方协商确定。 5.1.7 平台额定升降速度和桩腿额定升降速度由供应商、设计院、业主三方协商确定。 5.2 升降装置设计要求 5.2.1 升降装置的强度分析应考虑以下载荷： a) 额定升降载荷； b) 最大额定支持载荷； c) 预压载升降载荷； d) 预压载支持载荷； e) 风暴支持载荷； CB/T 45132020 5 f) 拖航工况载荷。 以上载荷均由设计院提供。 5.2.2 升降装置的强度分析时需要考虑静载工况和组合工况，各工况对应的载荷见表 1： 表1 组合工况和静载工况对应载荷 工况类型 载荷 预压载支持载荷 风

11、暴支持载荷 静载工况 拖航工况载荷 额定升降载荷 预压载升降载荷 组合工况 最大额定支持载荷 5.2.3 升降装置的主要结构采用有限元或者其他方法进行强度分析与强度校核，屈服强度和屈曲强度 校核安全系数见表 2： 表2 结构屈服强度和屈曲强度校核安全系数 应力类型 静载工况 组合工况 轴向或弯曲应力 1.67 1.25 剪切应力 2.50 1.88 等效应力 1.43 1.11 屈曲应力 1.67 1.25 5.2.4 升降单元齿轮箱内部的齿轮设计需要根据升降系统的寿命（作业次数）校核齿轮的疲劳极限， 包括齿根弯曲疲劳极限以及齿面接触疲劳极限，齿根弯曲疲劳极限安全系数不小于 1.5，齿面接触疲

12、劳 极限安全系数不小于 1.0；爬升齿轮和齿条齿根弯曲疲劳极限安全系数不小于 1.5，齿面接触疲劳极限 安全系数不做强制要求。 5.3 液压系统设计要求 5.3.1 升降系统每一液压系统至少应有两台独立动力油泵，当其中任何一台停止工作，其余油泵（或 泵组）应能满足该系统最低设计功率工作的需要。 5.3.2 升降系统的刹车装置应为故障安全型，当升降机构动力源供给万一失效或中断时应处于制动锁 紧状态。刹车装置制动力矩应满足海上移动平台入级规范的要求，静态制动能力应不小于 120 风 暴支持载荷所要求的最大制动扭矩，刹车装置动态制动能力应不小于 120%额定升降载荷及预压载升降 载荷所要求的最大制动

13、扭矩。制动能力计算如下： i T T f B 2.1 . (1) i T T y BD 2.1 . (2) 式中： CB/T 45132020 6 B T 升降单元静态制动扭矩，单位为牛米（.m）； f T 升降单元风暴支持输出扭矩，单位为牛米（.m）； BD T 升降单元动态制动扭矩，单位为牛米（.m）； y T 升降单元预压载输出扭矩，单位为牛米（.m）； i 齿轮箱传动比； 升降单元效率。 5.4 电控系统设计要求 5.4.1 升降系统的集中控制台应设有所有必需的监测、报警和控制装置，包括平台体倾斜指示、压力、 液位、油温、滤器堵塞、运转情况指示、桩腿限位、超负荷报警、升降单元负荷不平衡

14、报警和适用动力 源（如适用）的可使用性指示，当任一监控对象发生故障时，集中控制台应能发出声、光报警信号。桩 腿上限位和下限位应同时在桩侧设置声、光报警信号。 5.4.2 在集中控制台必须设有能清楚地观察出各桩腿或平台体升降情况的显示设备，显示内容包括桩 腿行程、升降速度、系统压力、刹车装置状态、主泵电机运行状态等。 5.4.3 平台设置的平台体倾斜指示仪，在升降平台体过程中，应能连续显示出平台体的倾斜度，并当 倾斜度超过最大允许值 0.5 时，集中控制台应能发出声、光报警信号并停止升降系统升降，若需继续 升降，通过集中控制台上的倾斜忽略开关实现。 5.4.4 升降系统应在桩侧和集中控制台内分别

15、设置操纵设备，并应在集中控制台设置能转换操纵处所 的转换装置。该转换装置无论切换到集中控制台或现场操纵处所控制，都不能影响紧急停机按钮功能。 5.4.5 在集中控制台和桩侧，均应设有能够停止平台体升降系统工作的紧急停机开关，此开关应有红 色标志并附有铭牌。升降系统的电气控制系统中紧急停机回路应与控制系统回路相互独立。应急切断开 关在动作时应能将全都桩腿的升降动作切断，以免出现应急切断一个桩腿后，其他桩腿未停止而造成的 平台倾斜。同时升降系统的应急切断开关/按钮应具有强制复位功能，以保证在未经复位之前，一切操 控均无效。 5.4.6 升降系统的电控系统应保证集中控制台操作失效后桩侧仍能对该桩腿进

16、行升降操作。 6 安装要求 6.1 安装前准备 6.1.1 文件 自升式平台液压升降系统安装前应准备好下列图样和工艺文件： a) 自升式平台液压升降系统安装图； b) 自升式平台液压升降系统安装工艺文件； c) 安装部位船体结构图。 6.1.2 人员 从事自升式平台液压升降系统安装的人员应： a) 熟悉相关的图样和工艺文件； b) 具备认定的相关专业技能资质，并持证上岗。 6.1.3 设备及工具 CB/T 45132020 7 主要设备及工具包括： a) 千斤顶； b) 手动盘车； c) 扭力扳手； d) 塞尺； e) 手拉葫芦； f) 精度测量工具； 设备及工具的量程、精度等级均应在检定合格

17、期内。 6.2 安装条件 6.2.1 安装时自升式平台应在干船坞或者陆地上。 6.2.2 影响安装精度的焊接及火工矫正作业应全部结束。 6.2.3 安装架安装面的精度应符合图样的规定。 6.2.4 安装设备及部件的型号、规格尺寸及性能参数应与设备资料保持一致。 6.2.5 吊装应根据现场条件，提前制定合适的吊装方案并评审通过。 6.3 安装技术要求 6.3.1 同一桩腿安装架搭载时焊接应满足焊接工艺程序的要求。 6.3.2 安装架搭载时焊接应满足焊接工艺程序的要求。 6.3.3 安装在同一安装架上的各升降单元直线度在 1 mm 内。 6.3.4 同一桩腿内 2 个安装架上升降单元中心距满足工艺

18、文件要求。 6.3.5 升降单元安装后齿条端面不允许超出小齿轮端面。 6.3.6 垂直楔块、水平楔块与安装架止挡块及垂直楔块、水平楔块与升降单元之间的间隙，0.1 mm 的 塞尺不能插入。 6.4 安装过程 6.4.1 安装流程 液压齿轮齿条升降系统的安装流程见图3： 图3 升降系统安装流程图 CB/T 45132020 8 6.4.2 升降单元安装 6.4.2.1 采用垂直安装的方式安装升降单元。 6.4.2.2 按从下到上顺序将各个升降单元分别吊装进入安装架齿轮箱安装孔，升降单元在安装架上的 定位应满足 6.3.3 的要求。 6.4.2.3 检查同一桩腿 2 个安装架上升降单元的中心距，需

19、满足工艺文件要求。 6.4.3 垂直楔块、水平楔块安装 6.4.3.1 将垂直楔块塞入升降单元与安装架止挡块之间，见图 4。 6.4.3.2 将水平楔块塞入升降单元与安装架止挡块之间。 6.4.3.3 检查垂直楔块、水平楔块与安装架止挡块及垂直楔块、水平楔块与升降单元之间的间隙，应 满足 6.3.6 的要求。 6.4.3.4 根据图样中的螺栓扭矩要求拧紧螺栓。 说明：1垂直楔块；2水平楔块；3齿轮箱；4安装架 图4 垂直楔块、水平楔块安装示意图 6.4.4 安装架安装 6.4.4.1 根据图样将安装架调入平台上对接位置，检查安装架位置必须符合图样要求。 6.4.4.2 检查安装架与平台加强结构

20、对位情况，应符合 GB/T 340002016 中重要结构对位精度要求。 6.4.4.3 焊前应检查坡口型式及尺寸，应符合图样或者 CB/T 31901997 的要求。 6.4.4.4 按照焊接工艺程序进行焊接，控制焊接变形，保证焊接质量。 6.4.4.5 检查焊接后搭载精度应满足工艺文件要求。 6.4.5 润滑油加注 在升降单元齿轮箱中注入合适的齿轮润滑油至液位表中位。 6.4.6 液压系统安装 6.4.6.1 按照图样要求安装液压系统设备。 6.4.6.2 液压系统管路安装应满足 CB/T 37021995 的要求。 6.4.7 电控系统安装 CB/T 45132020 9 6.4.7.1

21、 按照图样要求安装电控系统设备。 6.4.7.2 电控系统设备的安装应满足 CB/T 39092019 的要求。 7 安装检验 7.1 检查设备及部件型号、规格的正确性及设备的完整性。 7.2 检查同一安装架上的各升降单元直线度。 7.3 检查同一桩腿内 2 个安装架上升降单元中心距。 7.4 检查垂直楔块、水平楔块与安装架及升降单元之间的间隙。 7.5 检查安装架搭载精度。 7.6 检查紧固螺栓扭矩。 7.7 观察润滑油液位。 _ 中 华 人 民 共 和 国 船 舶 行 业 标 准 自升式平台液压升降系统设计、安装要求 CB/T 4513-2020 * 中国船舶工业综合技术经济研究院出版 北京市海淀区学院南路 70 号 邮政编码： 100081 网址： 电话： 010 62185021 船舶标准化研究中心发行 版权专有 不得翻印 * 开本 880 1230 1/16 印张 0.75 字数 5.77 千字 2021 年 1 月第 1 版 2021 年 1 月第一次印刷 印数 1 300 * 船标出字第 2020187 号 定价 53 元 CB/T 4513-2020