防噴器自動(dòng)化維修工藝技術(shù)的研究

喬軍平，黃可文，孫偉，宋若愚，趙磊

（中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探管具與井控技術(shù)服務(wù)分公司，河北 任丘 062465）

隨著我國(guó)油氣開采技術(shù)日益成熟，油氣開采過(guò)程中所要用到的防噴器的質(zhì)量也在日益改善。為了使開采過(guò)程更加安全，需要定期對(duì)防噴器進(jìn)行安全檢查，傳統(tǒng)的防噴器維修難度較大，工作效率低下，所以防噴器自動(dòng)化研究工作取得較為突出的成績(jī)將會(huì)在一定程度上提高工作效率且增強(qiáng)施工安全性，而且會(huì)節(jié)約檢查維修設(shè)備的時(shí)間成本。本文將對(duì)防噴器自動(dòng)化維修工藝技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

1 防噴器自動(dòng)化維修工藝技術(shù)研究的必要性

1.1 當(dāng)前防噴器使用現(xiàn)狀

在目前現(xiàn)有的各種規(guī)格的防噴器中，會(huì)對(duì)防噴器進(jìn)行設(shè)備維修，而且依舊采取傳統(tǒng)的工具榔頭來(lái)進(jìn)行人工拆卸、維修、安裝，這一系列工作都靠手動(dòng)完成。這對(duì)于工人來(lái)說(shuō)，費(fèi)事費(fèi)力，對(duì)于維修工作效率來(lái)說(shuō)，效率低下，且難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化的要求。因此，防噴器當(dāng)前使用及維修現(xiàn)狀表明，防噴器自動(dòng)化維修工藝技術(shù)的研究迫在眉睫。

1.2 研究防噴器自動(dòng)化維修目的

隨著開采技術(shù)的日益成熟，依靠人工維修設(shè)備的方法已經(jīng)不能滿足人們對(duì)高質(zhì)量防噴器需求這一目的；因?yàn)楦哔|(zhì)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(duì)角上緊所決定的。所以防噴器自動(dòng)化維修目的如下：（1）增強(qiáng)其密封性；（2）鑒于目前我國(guó)缺少防噴器螺栓拆卸專業(yè)人員，需要引進(jìn)國(guó)外螺栓拆卸人才，并向其學(xué)習(xí)，培養(yǎng)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(dòng)化維修設(shè)備日常管理

防噴器自動(dòng)化維修工藝研究成功后，其設(shè)備會(huì)逐漸開始應(yīng)用，應(yīng)用過(guò)程中一定要注意其日常管理維護(hù)措施。首先，要規(guī)范設(shè)備操作流程，設(shè)備運(yùn)行前對(duì)負(fù)責(zé)日常操作設(shè)備得人進(jìn)行培訓(xùn)，確保其熟知操作流程；設(shè)備一旦開始使用，每天都要進(jìn)行設(shè)備檢修，運(yùn)行前看設(shè)備是否每項(xiàng)指標(biāo)都合格，設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，抽查具有代表性的部件進(jìn)行檢測(cè)，設(shè)備運(yùn)行完畢，一定要檢察各部分是否正常。初期可能會(huì)人工管理維護(hù)較多，后期便會(huì)建立科學(xué)的、自動(dòng)化的管理維護(hù)體系，綜合利用大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行智能監(jiān)管，不僅會(huì)節(jié)約人力物力，更能提高監(jiān)管效率，這體現(xiàn)了防噴器自動(dòng)化維修設(shè)備日常管理的科學(xué)性。

2 防噴器自動(dòng)化維修工藝技術(shù)介紹

2.1 防噴器自動(dòng)化維修工藝流程

任何設(shè)備在運(yùn)行前，都有其操作流程，防噴器自動(dòng)化維修設(shè)備也不例外。首先，回收的設(shè)備要先將外表清洗干凈。維修時(shí)先用工具卸掉設(shè)備側(cè)門螺栓，打開側(cè)門，檢查閘板有無(wú)損壞，通常設(shè)備都是里面閘板密封件損壞，所以打開側(cè)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(guān)掉側(cè)門，并上緊卸掉的螺栓。

2.2 防噴器維修現(xiàn)狀

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)防噴器維修時(shí)，一般會(huì)采用吊車加氣動(dòng)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(duì)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(shù)日益成熟，開采難度也在增大，這便對(duì)防噴器螺栓扭矩要求較高。因?yàn)楦吲ぞ氐穆菟ú拍芨玫厥狗绹娖髅芊庑愿?。但人手?dòng)拆卸上的螺栓精度不能達(dá)到要求的精度，所以會(huì)使扭矩過(guò)小，無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化要求，維修水平便也不能達(dá)到要求，所以會(huì)導(dǎo)致維修水平變低。另外，防噴器自動(dòng)化維修也有許多缺點(diǎn)。比如，采用氣動(dòng)扳手，無(wú)法滿足螺栓高扭矩需求，也會(huì)使螺栓扭矩檢測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)法完全監(jiān)測(cè)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。綜上所述便是防噴器自動(dòng)化維修技術(shù)當(dāng)前面臨現(xiàn)狀及其存在問(wèn)題。

3 防噴器維修工藝技術(shù)方案介紹

3.1 自動(dòng)化維修工藝技術(shù)將要實(shí)現(xiàn)的功能

根據(jù)前面介紹的防噴器自動(dòng)化維修所面臨的一系列問(wèn)題，將針對(duì)這些問(wèn)題完善技術(shù)，使這些問(wèn)題能夠得到有效解決。

（1）機(jī)器代替人工實(shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化。首先，防噴器側(cè)門拆卸安裝將會(huì)有手動(dòng)變?yōu)樽詣?dòng)化，人工靠扳手才能實(shí)現(xiàn)的工作將會(huì)有機(jī)器代替，除了側(cè)門，還有設(shè)備所要用到的螺栓拆卸，也將由機(jī)器完成。剛開始，會(huì)請(qǐng)技術(shù)人員建立一個(gè)簡(jiǎn)單的操作系統(tǒng)，并通過(guò)建立的系統(tǒng)向機(jī)器下達(dá)指令，同時(shí)，也要針對(duì)不同的零部件結(jié)構(gòu)的不同，將精度設(shè)為每個(gè)零部件所要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，這樣便會(huì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，也避免了人工操作技術(shù)參差不齊的缺陷。

（2）防噴器螺栓及扭矩記錄實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。人工倚靠手工進(jìn)行螺栓拆卸安裝過(guò)程中，由于純手工一般都靠經(jīng)驗(yàn)，所以工人常常會(huì)忽略對(duì)螺栓相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄，從而會(huì)使?jié)撛诘奈ｋU(xiǎn)繼續(xù)存在，無(wú)法完全消除。這些排除危險(xiǎn)性的工作便需要交給系統(tǒng)來(lái)完成，在防噴器自動(dòng)化操作過(guò)程中，通過(guò)系統(tǒng)下達(dá)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄自動(dòng)化，將會(huì)從一定程度上降低安全隱患，并且通過(guò)數(shù)據(jù)的記錄，為以后工作出現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行安全隱患排查提供了有利條件。

（3）液壓自動(dòng)化代替?zhèn)鹘y(tǒng)安裝拆卸。由于工人僅僅依靠簡(jiǎn)單的扳手，很難實(shí)現(xiàn)防噴器維修工藝流程的自動(dòng)化，所以將會(huì)在安裝維修設(shè)備過(guò)程中，用液壓按鍵式操作代替?zhèn)鹘y(tǒng)手工拆卸安裝，這樣在一些設(shè)備的安裝拆卸過(guò)程中，只需要按鍵便可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。這樣便有效地降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約人力資源，且減少了時(shí)間成本，提升了工作效率。

3.2 電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案介紹

整個(gè)電控系統(tǒng)分為液壓控制和操作控制，液壓控制又分為機(jī)械手控制和夾緊行走控制，機(jī)械手控制只需要對(duì)防噴器維修設(shè)備進(jìn)行相關(guān)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(lái)對(duì)防噴器自動(dòng)化維修設(shè)備進(jìn)行控制。通過(guò)電控系統(tǒng)的控制，整個(gè)操作流程趨向精簡(jiǎn)化，為提高自動(dòng)化維修技術(shù)水平做出巨大貢獻(xiàn)。

3.3 執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案介紹

（1）側(cè)門螺栓拆裝工具要求。側(cè)門螺栓拆裝過(guò)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(shí)時(shí)顯示扭矩值的大小的功能。扳手如果能實(shí)時(shí)顯示扭矩值，便會(huì)對(duì)后期的調(diào)整扭矩大小提供便捷，隨時(shí)按需調(diào)節(jié)。另外，對(duì)機(jī)械手的選擇，也要選擇德國(guó)知名KUKA公司生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器手，用該種工業(yè)機(jī)器手，便能更加高效抓取液壓扳手。當(dāng)然，這種機(jī)械手也有其規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。首先，其最大負(fù)荷為500kg，最大工作范圍不能超過(guò)2026mm，重復(fù)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(jī)械手，才能更好地提高施工精度，降低安全隱患。

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

（3）閘板拆裝裝置設(shè)計(jì)。閘板拆裝裝置擁有其自身的獨(dú)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(gòu)成了閘板拆裝裝置。閘板拆裝裝置的巧妙設(shè)計(jì)往往通過(guò)高壓液壓泵來(lái)控制大推力油缸，只需一鍵按壓便可輕松實(shí)現(xiàn)閘板拆裝。

3.4 控制軟件設(shè)計(jì)方案

防噴器自動(dòng)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(fā)軟件，并將不同型號(hào)的螺栓的規(guī)格所對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)錄入電腦，通過(guò)電腦來(lái)實(shí)現(xiàn)零部件生產(chǎn)；拆裝時(shí)，往往根據(jù)顯示的扭矩值大小不同，讓電腦自動(dòng)調(diào)節(jié)，最后，該系統(tǒng)將實(shí)時(shí)記錄防噴器自動(dòng)化維修記錄，并提供實(shí)時(shí)保存打印功能，所以再也不用擔(dān)心其數(shù)據(jù)丟失難以查找。

4 防噴器自動(dòng)化維修技術(shù)發(fā)展前景

隨著當(dāng)前使用頻率升高，防噴器自動(dòng)化維修技術(shù)的應(yīng)用也將越來(lái)越廣泛。因?yàn)槠渥詣?dòng)化水平較高，所以會(huì)由剛開始小范圍使用到以后逐漸大范圍推廣，其發(fā)展前景值得觀望。

5 結(jié)語(yǔ)

防噴器自動(dòng)化維修技術(shù)及設(shè)備的研究，提高了作業(yè)過(guò)程的工作效率，一些先進(jìn)工具的使用也提高作業(yè)精度，從整體上提高了作業(yè)安全性，不僅使工人的安全性得到保障，還緩解了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提升了維修效率；防噴器自動(dòng)化維修技術(shù)各個(gè)系統(tǒng)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(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并能及時(shí)作出調(diào)整，這大大提升了作業(yè)精準(zhǔn)度，自動(dòng)化水平也得到了充分提高。總之，防噴器自動(dòng)化維修技術(shù)的運(yùn)用，將會(huì)逐漸普及，在以后的防噴器自動(dòng)化工作中其優(yōu)勢(shì)也很明顯，也為以后的自動(dòng)化技術(shù)提供了參考。