钻杆生产线管体进料控制的改进及应用

2019-10-26杨勇平黄胜伟

设备管理与维修 2019年12期

杨勇平，黄胜伟，李真

（中国石油渤海装备钻井装备公司，河北沧州 062658）

1 存在的问题及现状分析

渤海能克钻杆有限公司是一家生产销售API 标准全系列钻杆的专业制造厂家。公司的钻杆制造采用一条由日本引进的自动化生产线，生产线包括钻具接头加工线和钻杆摩擦压接线。钻具接头加工线负责钻具接头加工，钻杆摩擦压接线任务是把加工好的钻具接头与管体进行焊接，最终得到钻杆产品。钻杆摩擦压接线的管体进料装置由国内制作，其设备由进料台架、外翻料器、室外输送辊道、内翻料器、室内输送辊道和操作台组成，其进料控制采用传统的普通继电接触器进行控制，需要专人手动控制操作，操作繁琐，设备在使用中出现控制系统故障率高，维修成本加大，生产效率低的问题。经过分析，主要原因是继电器接触器控制系统中的各种中间继电器、时间继电器、热继电器、交流接触器较多，各工位的动作、控制繁简不同，各自需要保护周密，因此电气控制线路也相应复杂。由于触点多、继电器动作频繁，造成电器故障多、维修量大。

2 改进方案

为解决上述技术问题，所采取的技术方案是：一种用于管体运送的自动控制装置。考虑到PLC 作为一种新兴的、典型的顺序控制系统，具有灵活的系统配置，稳定的过程控制，方便的接口电路，快捷的编程方式，维护方便等诸多优越性，采用PLC 取代继电接触器控制，在室外进料台架和室内料台及辊道合适的位置上安装7 个接触式接近开关NS0～NS6 和1 个行程开关LS1，并利用PLC 控制柜实现管体运送的自动控制，见图1 和图2。

其特征在于包括主回路和控制回路，380 V 交流电源依次经主开关S1、主接触器K1 和电机开关S3 接辊道电机M1 的电源输入端，辊道电机M2～M9 的电源输入端分别经电机开关S4～S11 接主接触器K1 与电机开关S3 之间的主线路，380 V 交流电源中的一相和接地端经开关S2 接24 V 直流电源的输入端，主接触器K2、电磁阀KD1 和电磁阀KD2 分别经继电器J1～J3接开关S2 与24 V 直流电源之间的支线路，PLC 控制柜的电源输入端接开关S2 与24 V 直流电源之间的支线路；无接触式接近开关NS0～NS6 和行程开关LS1 分别并联在24 V 直流电源的输出端。考虑到公司备品备件的一致性、通用性，选用三菱公司的Q 系列PLC。图3 是方案的平面布置示意图。

图1 主回路原理

图2 控制回路原理

自动控制装置有手动、自动两种控制方式，在发生危险等紧急情况下，不管处于何种控制方式均可操作PLC 控制柜的控制面板上的急停按钮，断开控制回路，让设备运转停止，来保证所述装置运行的安全性。其中手动控制内容有：辊道运转、辊道停止、外翻料器升、外翻料器降、内翻料器升、内翻料器降。自动控制方式下运行PLC 程序，根据无接触式接近开关NS0～NS6 和1个行程开关LS1 的感应信号，自动控制辊道运转、停止，外翻料器升、降，内翻料器升、降，料满10 min 自动停动作，实现管体由室外进料台架至室内料台的自动运送。

运行方式选择“自动”的条件是：内、外翻料器必须在下降位（原点位），急停按钮不能被按下。当运行方式选择“自动”后，输送辊道开始运转，无接触式接近开关NS1 检测到有料，同时无接触式接近开关NS0 和NS2 未检测到室外进料台架有料，外翻料器拨杆上升3.6 s 后，将第一根管体放到辊道上，外翻料器拨杆下降，随着管体在辊道上的前进，管体离开无接触式接近开关NS0 和NS2，此时，由于后续管体在室外进料台架上移动，无接触式接近开关NS1 检测到有料，外翻料器拨杆上升再次翻料，第一根管体经过无接触式接近开关NS3，当运行至无接触式接近开关NS5 或行程开关LS1 时，使之感应到有管体时，内翻料器上升，将管体送出，辊道一直在运转，后续管体在辊道上被运送，此时，如果无接触式接近开关NS3 感应到有管体时，辊道立即停转，防止管体在辊道上前进，当内翻料器下降时，内翻料器与管体碰撞；当第一根管体经过无接触式接近开关NS6 时，无接触式接近开关NS6 感应到有管体通过后，内翻料器下降，当无接触式接近开关NS4 感应到内翻料器下降到位后，可进行下次翻料。如此连续运行，将后续管体连续不断的运送到室内料台上。