防喷器自动化维修工艺技术的研究

乔军平，黄可文，孙伟，宋若愚，赵磊

（中国石油集团渤海钻探管具与井控技术服务分公司，河北 任丘 062465）

随着我国油气开采技术日益成熟，油气开采过程中所要用到的防喷器的质量也在日益改善。为了使开采过程更加安全，需要定期对防喷器进行安全检查，传统的防喷器维修难度较大，工作效率低下，所以防喷器自动化研究工作取得较为突出的成绩将会在一定程度上提高工作效率且增强施工安全性，而且会节约检查维修设备的时间成本。本文将对防喷器自动化维修工艺技术进行简单介绍。

1 防喷器自动化维修工艺技术研究的必要性

1.1 当前防喷器使用现状

在目前现有的各种规格的防喷器中，会对防喷器进行设备维修，而且依旧采取传统的工具榔头来进行人工拆卸、维修、安装，这一系列工作都靠手动完成。这对于工人来说，费事费力，对于维修工作效率来说，效率低下，且难以达到标准化的要求。因此，防喷器当前使用及维修现状表明，防喷器自动化维修工艺技术的研究迫在眉睫。

1.2 研究防喷器自动化维修目的

随着开采技术的日益成熟，依靠人工维修设备的方法已经不能满足人们对高质量防喷器需求这一目的；因为高质量的连接防喷器的螺栓需要高扭矩才能使其密封性更好，这是由防喷器的连接螺栓需要对角上紧所决定的。所以防喷器自动化维修目的如下：（1）增强其密封性；（2）鉴于目前我国缺少防喷器螺栓拆卸专业人员，需要引进国外螺栓拆卸人才，并向其学习，培养我们自己的人才；（3）就是要从总体上提高防喷器工作效率，这也是最重要的目的之一。

1.3 防喷器自动化维修设备日常管理

防喷器自动化维修工艺研究成功后，其设备会逐渐开始应用，应用过程中一定要注意其日常管理维护措施。首先，要规范设备操作流程，设备运行前对负责日常操作设备得人进行培训，确保其熟知操作流程；设备一旦开始使用，每天都要进行设备检修，运行前看设备是否每项指标都合格，设备运行过程中，抽查具有代表性的部件进行检测，设备运行完毕，一定要检察各部分是否正常。初期可能会人工管理维护较多，后期便会建立科学的、自动化的管理维护体系，综合利用大数据的优势，进行智能监管，不仅会节约人力物力，更能提高监管效率，这体现了防喷器自动化维修设备日常管理的科学性。

2 防喷器自动化维修工艺技术介绍

2.1 防喷器自动化维修工艺流程

任何设备在运行前，都有其操作流程，防喷器自动化维修设备也不例外。首先，回收的设备要先将外表清洗干净。维修时先用工具卸掉设备侧门螺栓，打开侧门，检查闸板有无损坏，通常设备都是里面闸板密封件损坏，所以打开侧面是为了检查闸板并更换里面损坏的密封件，密封件更换后，再按照先前的步骤关掉侧门，并上紧卸掉的螺栓。

2.2 防喷器维修现状

当前，国内防喷器维修时，一般会采用吊车加气动扳手并且还要多人配合，这样才能完成防喷器螺栓的拆卸与安装工作。由于一些螺栓较小，对其拆卸工具精度要求较高，而目前这种高精度工具还比较匮乏；另外，开采技术日益成熟，开采难度也在增大，这便对防喷器螺栓扭矩要求较高。因为高扭矩的螺栓才能更好地使防喷器密封性更好。但人手动拆卸上的螺栓精度不能达到要求的精度，所以会使扭矩过小，无法达到标准化要求，维修水平便也不能达到要求，所以会导致维修水平变低。另外，防喷器自动化维修也有许多缺点。比如，采用气动扳手，无法满足螺栓高扭矩需求，也会使螺栓扭矩检测数据无法完全监测，无法实现自动化。综上所述便是防喷器自动化维修技术当前面临现状及其存在问题。

3 防喷器维修工艺技术方案介绍

3.1 自动化维修工艺技术将要实现的功能

根据前面介绍的防喷器自动化维修所面临的一系列问题，将针对这些问题完善技术，使这些问题能够得到有效解决。

（1）机器代替人工实现操作自动化。首先，防喷器侧门拆卸安装将会有手动变为自动化，人工靠扳手才能实现的工作将会有机器代替，除了侧门，还有设备所要用到的螺栓拆卸，也将由机器完成。刚开始，会请技术人员建立一个简单的操作系统，并通过建立的系统向机器下达指令，同时，也要针对不同的零部件结构的不同，将精度设为每个零部件所要达到的标准，这样便会实现自动化，也避免了人工操作技术参差不齐的缺陷。

（2）防喷器螺栓及扭矩记录实现自动化。人工倚靠手工进行螺栓拆卸安装过程中，由于纯手工一般都靠经验，所以工人常常会忽略对螺栓相关数据的记录，从而会使潜在的危险继续存在，无法完全消除。这些排除危险性的工作便需要交给系统来完成，在防喷器自动化操作过程中，通过系统下达指令来实现数据记录自动化，将会从一定程度上降低安全隐患，并且通过数据的记录，为以后工作出现问题进行安全隐患排查提供了有利条件。

（3）液压自动化代替传统安装拆卸。由于工人仅仅依靠简单的扳手，很难实现防喷器维修工艺流程的自动化，所以将会在安装维修设备过程中，用液压按键式操作代替传统手工拆卸安装，这样在一些设备的安装拆卸过程中，只需要按键便可以实现自动化操作。这样便有效地降低了工人劳动强度，节约人力资源，且减少了时间成本，提升了工作效率。

3.2 电控系统设计方案介绍

整个电控系统分为液压控制和操作控制，液压控制又分为机械手控制和夹紧行走控制，机械手控制只需要对防喷器维修设备进行相关液压键的按键管理，而加紧行走控制则需要兼顾上下、左右、前后行走控制和工件夹紧控制来对防喷器自动化维修设备进行控制。通过电控系统的控制，整个操作流程趋向精简化，为提高自动化维修技术水平做出巨大贡献。

3.3 执行系统设计方案介绍

（1）侧门螺栓拆装工具要求。侧门螺栓拆装过程中，需要选取高精度、扭矩足够大的液压扭矩扳手，并且该扳手必须具备实时显示扭矩值的大小的功能。扳手如果能实时显示扭矩值，便会对后期的调整扭矩大小提供便捷，随时按需调节。另外，对机械手的选择，也要选择德国知名KUKA公司生产的工业机器手，用该种工业机器手，便能更加高效抓取液压扳手。当然，这种机械手也有其规定的技术指标。首先，其最大负荷为500kg，最大工作范围不能超过2026mm，重复精度在0.08mm左右。只有选择尺寸合适、符合施工要求的扳手和机械手，才能更好地提高施工精度，降低安全隐患。

（2）侧门开启装置设计。防喷器侧门开启时装置的设计，往往会利用高压液泵控制的油缸来扩张防喷器的扩张膜，其工作原理是，利用螺丝内壁和扩张膜之间的摩擦力来控制侧门打开的幅度，通常情况下，按照一般计算流程算下来，其打开角度往往为15度。刚开始，会将扩张膜和油缸安装在侧门上的螺丝孔内，为了保持开门装置的正常运行，往往会在油缸的油塞前安装一个球形的鞍座，鞍座要发挥的作用便是抵住防喷器，从而保证防喷器和侧门之间有一定距离。开门时，油塞上的鞍座抵住防喷器，扩张膜抵住螺丝内壁，通过产生的摩擦力差值使油缸后退，慢慢把侧门打开。以上便是侧门开启装置设计流程。

（3）闸板拆装装置设计。闸板拆装装置拥有其自身的独特装置、液压器控制部分、行走小车以及夹板固定和助推装置共同构成了闸板拆装装置。闸板拆装装置的巧妙设计往往通过高压液压泵来控制大推力油缸，只需一键按压便可轻松实现闸板拆装。

3.4 控制软件设计方案

防喷器自动化维修工艺要想取得较为令人满意的成果，就需要编写程序、开发软件，并将不同型号的螺栓的规格所对应数据录入电脑，通过电脑来实现零部件生产；拆装时，往往根据显示的扭矩值大小不同，让电脑自动调节，最后，该系统将实时记录防喷器自动化维修记录，并提供实时保存打印功能，所以再也不用担心其数据丢失难以查找。

4 防喷器自动化维修技术发展前景

随着当前使用频率升高，防喷器自动化维修技术的应用也将越来越广泛。因为其自动化水平较高，所以会由刚开始小范围使用到以后逐渐大范围推广，其发展前景值得观望。

5 结语

防喷器自动化维修技术及设备的研究，提高了作业过程的工作效率，一些先进工具的使用也提高作业精度，从整体上提高了作业安全性，不仅使工人的安全性得到保障，还缓解了工人劳动强度，大大提升了维修效率；防喷器自动化维修技术各个系统维修工作分工明确，互相配合，提升了维修整体水平；采用电脑系统，通过数据实时监测，并能及时作出调整，这大大提升了作业精准度，自动化水平也得到了充分提高。总之，防喷器自动化维修技术的运用，将会逐渐普及，在以后的防喷器自动化工作中其优势也很明显，也为以后的自动化技术提供了参考。