防噴器自動化維修工藝技術的研究

喬軍平，黃可文，孫偉，宋若愚，趙磊

（中國石油集團渤海鉆探管具與井控技術服務分公司，河北 任丘 062465）

隨著我國油氣開采技術日益成熟，油氣開采過程中所要用到的防噴器的質量也在日益改善。為了使開采過程更加安全，需要定期對防噴器進行安全檢查，傳統的防噴器維修難度較大，工作效率低下，所以防噴器自動化研究工作取得較為突出的成績將會在一定程度上提高工作效率且增強施工安全性，而且會節約檢查維修設備的時間成本。本文將對防噴器自動化維修工藝技術進行簡單介紹。

1 防噴器自動化維修工藝技術研究的必要性

1.1 當前防噴器使用現狀

在目前現有的各種規格的防噴器中，會對防噴器進行設備維修，而且依舊采取傳統的工具榔頭來進行人工拆卸、維修、安裝，這一系列工作都靠手動完成。這對于工人來說，費事費力，對于維修工作效率來說，效率低下，且難以達到標準化的要求。因此，防噴器當前使用及維修現狀表明，防噴器自動化維修工藝技術的研究迫在眉睫。

1.2 研究防噴器自動化維修目的

隨著開采技術的日益成熟，依靠人工維修設備的方法已經不能滿足人們對高質量防噴器需求這一目的；因為高質量的連接防噴器的螺栓需要高扭矩才能使其密封性更好，這是由防噴器的連接螺栓需要對角上緊所決定的。所以防噴器自動化維修目的如下：（1）增強其密封性；（2）鑒于目前我國缺少防噴器螺栓拆卸專業人員，需要引進國外螺栓拆卸人才，并向其學習，培養我們自己的人才；（3）就是要從總體上提高防噴器工作效率，這也是最重要的目的之一。

1.3 防噴器自動化維修設備日常管理

防噴器自動化維修工藝研究成功后，其設備會逐漸開始應用，應用過程中一定要注意其日常管理維護措施。首先，要規范設備操作流程，設備運行前對負責日常操作設備得人進行培訓，確保其熟知操作流程；設備一旦開始使用，每天都要進行設備檢修，運行前看設備是否每項指標都合格，設備運行過程中，抽查具有代表性的部件進行檢測，設備運行完畢，一定要檢察各部分是否正常。初期可能會人工管理維護較多，后期便會建立科學的、自動化的管理維護體系，綜合利用大數據的優勢，進行智能監管，不僅會節約人力物力，更能提高監管效率，這體現了防噴器自動化維修設備日常管理的科學性。

2 防噴器自動化維修工藝技術介紹

2.1 防噴器自動化維修工藝流程

任何設備在運行前，都有其操作流程，防噴器自動化維修設備也不例外。首先，回收的設備要先將外表清洗干凈。維修時先用工具卸掉設備側門螺栓，打開側門，檢查閘板有無損壞，通常設備都是里面閘板密封件損壞，所以打開側面是為了檢查閘板并更換里面損壞的密封件，密封件更換后，再按照先前的步驟關掉側門，并上緊卸掉的螺栓。

2.2 防噴器維修現狀

當前，國內防噴器維修時，一般會采用吊車加氣動扳手并且還要多人配合，這樣才能完成防噴器螺栓的拆卸與安裝工作。由于一些螺栓較小，對其拆卸工具精度要求較高，而目前這種高精度工具還比較匱乏；另外，開采技術日益成熟，開采難度也在增大，這便對防噴器螺栓扭矩要求較高。因為高扭矩的螺栓才能更好地使防噴器密封性更好。但人手動拆卸上的螺栓精度不能達到要求的精度，所以會使扭矩過小，無法達到標準化要求，維修水平便也不能達到要求，所以會導致維修水平變低。另外，防噴器自動化維修也有許多缺點。比如，采用氣動扳手，無法滿足螺栓高扭矩需求，也會使螺栓扭矩檢測數據無法完全監測，無法實現自動化。綜上所述便是防噴器自動化維修技術當前面臨現狀及其存在問題。

3 防噴器維修工藝技術方案介紹

3.1 自動化維修工藝技術將要實現的功能

根據前面介紹的防噴器自動化維修所面臨的一系列問題，將針對這些問題完善技術，使這些問題能夠得到有效解決。

（1）機器代替人工實現操作自動化。首先，防噴器側門拆卸安裝將會有手動變為自動化，人工靠扳手才能實現的工作將會有機器代替，除了側門，還有設備所要用到的螺栓拆卸，也將由機器完成。剛開始，會請技術人員建立一個簡單的操作系統，并通過建立的系統向機器下達指令，同時，也要針對不同的零部件結構的不同，將精度設為每個零部件所要達到的標準，這樣便會實現自動化，也避免了人工操作技術參差不齊的缺陷。

（2）防噴器螺栓及扭矩記錄實現自動化。人工倚靠手工進行螺栓拆卸安裝過程中，由于純手工一般都靠經驗，所以工人常常會忽略對螺栓相關數據的記錄，從而會使潛在的危險繼續存在，無法完全消除。這些排除危險性的工作便需要交給系統來完成，在防噴器自動化操作過程中，通過系統下達指令來實現數據記錄自動化，將會從一定程度上降低安全隱患，并且通過數據的記錄，為以后工作出現問題進行安全隱患排查提供了有利條件。

（3）液壓自動化代替傳統安裝拆卸。由于工人僅僅依靠簡單的扳手，很難實現防噴器維修工藝流程的自動化，所以將會在安裝維修設備過程中，用液壓按鍵式操作代替傳統手工拆卸安裝，這樣在一些設備的安裝拆卸過程中，只需要按鍵便可以實現自動化操作。這樣便有效地降低了工人勞動強度，節約人力資源，且減少了時間成本，提升了工作效率。

3.2 電控系統設計方案介紹

整個電控系統分為液壓控制和操作控制，液壓控制又分為機械手控制和夾緊行走控制，機械手控制只需要對防噴器維修設備進行相關液壓鍵的按鍵管理，而加緊行走控制則需要兼顧上下、左右、前后行走控制和工件夾緊控制來對防噴器自動化維修設備進行控制。通過電控系統的控制，整個操作流程趨向精簡化，為提高自動化維修技術水平做出巨大貢獻。

3.3 執行系統設計方案介紹

（1）側門螺栓拆裝工具要求。側門螺栓拆裝過程中，需要選取高精度、扭矩足夠大的液壓扭矩扳手，并且該扳手必須具備實時顯示扭矩值的大小的功能。扳手如果能實時顯示扭矩值，便會對后期的調整扭矩大小提供便捷，隨時按需調節。另外，對機械手的選擇，也要選擇德國知名KUKA公司生產的工業機器手，用該種工業機器手，便能更加高效抓取液壓扳手。當然，這種機械手也有其規定的技術指標。首先，其最大負荷為500kg，最大工作范圍不能超過2026mm，重復精度在0.08mm左右。只有選擇尺寸合適、符合施工要求的扳手和機械手，才能更好地提高施工精度，降低安全隱患。

（2）側門開啟裝置設計。防噴器側門開啟時裝置的設計，往往會利用高壓液泵控制的油缸來擴張防噴器的擴張膜，其工作原理是，利用螺絲內壁和擴張膜之間的摩擦力來控制側門打開的幅度，通常情況下，按照一般計算流程算下來，其打開角度往往為15度。剛開始，會將擴張膜和油缸安裝在側門上的螺絲孔內，為了保持開門裝置的正常運行，往往會在油缸的油塞前安裝一個球形的鞍座，鞍座要發揮的作用便是抵住防噴器，從而保證防噴器和側門之間有一定距離。開門時，油塞上的鞍座抵住防噴器，擴張膜抵住螺絲內壁，通過產生的摩擦力差值使油缸后退，慢慢把側門打開。以上便是側門開啟裝置設計流程。

（3）閘板拆裝裝置設計。閘板拆裝裝置擁有其自身的獨特裝置、液壓器控制部分、行走小車以及夾板固定和助推裝置共同構成了閘板拆裝裝置。閘板拆裝裝置的巧妙設計往往通過高壓液壓泵來控制大推力油缸，只需一鍵按壓便可輕松實現閘板拆裝。

3.4 控制軟件設計方案

防噴器自動化維修工藝要想取得較為令人滿意的成果，就需要編寫程序、開發軟件，并將不同型號的螺栓的規格所對應數據錄入電腦，通過電腦來實現零部件生產；拆裝時，往往根據顯示的扭矩值大小不同，讓電腦自動調節，最后，該系統將實時記錄防噴器自動化維修記錄，并提供實時保存打印功能，所以再也不用擔心其數據丟失難以查找。

4 防噴器自動化維修技術發展前景

隨著當前使用頻率升高，防噴器自動化維修技術的應用也將越來越廣泛。因為其自動化水平較高，所以會由剛開始小范圍使用到以后逐漸大范圍推廣，其發展前景值得觀望。

5 結語

防噴器自動化維修技術及設備的研究，提高了作業過程的工作效率，一些先進工具的使用也提高作業精度，從整體上提高了作業安全性，不僅使工人的安全性得到保障，還緩解了工人勞動強度，大大提升了維修效率；防噴器自動化維修技術各個系統維修工作分工明確，互相配合，提升了維修整體水平；采用電腦系統，通過數據實時監測，并能及時作出調整，這大大提升了作業精準度，自動化水平也得到了充分提高。總之，防噴器自動化維修技術的運用，將會逐漸普及，在以后的防噴器自動化工作中其優勢也很明顯，也為以后的自動化技術提供了參考。