中國石化集團勝利石油管理局海上石油工程技術(shù)檢驗中心 趙洪波 韓曙光

1.前言

近年來，隨著國家加大對輸油、輸氣管線及原油儲罐等涉及民生基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資力度，給檢測行業(yè)即帶來了機遇，又是一種挑戰(zhàn)。眾多無損檢測公司紛紛成立，再加上區(qū)域保護政策，使得業(yè)內(nèi)關(guān)系比較復雜，競爭比較激烈，成本高，利潤薄。管道爬行器作為現(xiàn)場拍片檢測工作的必備設(shè)備，占據(jù)一定比例的檢測成本。同時爬行器是否先進、是否穩(wěn)定可靠、是否適應多種檢測工程環(huán)境對提高工作效率、降低工人勞動強度有直接的關(guān)系，同時對樹立公司良好品牌形象、搶得更多市場份額、提高年度產(chǎn)值又是十分重要的。因此必須采取各種措施來提高爬行器的穩(wěn)定性、可靠性及適應能力，保證一線施工拍片順利開展。

2.X射線管道爬行器設(shè)備組成結(jié)構(gòu)及類型

爬行器的總體機構(gòu)可分為三部分：X射線高壓控制部分、中樞控制驅(qū)動部分以及人機交互操作部分，如圖1所示：

圖1 爬行器功能組成模塊

2.1 X射線高壓控制部分

此模塊可分為高壓控制臺和X射線發(fā)生器兩部分，高壓控制臺接收到24V直流電源后，啟動逆變電路，交流升壓達到幾千伏，再整流濾波輸送到X射線發(fā)生器，進而發(fā)出射線。此模塊的穩(wěn)定性、可靠性將直接決定在管道焊縫外貼的膠片能否接收到焊縫質(zhì)量圖像信息。各爬行器生產(chǎn)廠家一般不直接生產(chǎn)此模塊，而是在丹東尋求合作廠家，根據(jù)其特點為其定制專用X射線發(fā)生器，但基本原理是相通的。由于爬行器的高壓發(fā)生器為玻璃管，因此比較脆弱，經(jīng)常因為運輸未作好防震以及在管道內(nèi)翻車造成玻璃射線管摔碎，不但直接造成近萬元的經(jīng)濟損失，也耽誤了生產(chǎn)的正常運行。今后公司可以直接購買此模塊，定制陶瓷管高壓管，不但可以提高X射線發(fā)生器的抗震性能，同時可以縮小重量和體積。爬行器廠家為了降低成本，往往壓縮此模塊的電子元件材料成本，造成產(chǎn)品質(zhì)量嚴重下降，保修期內(nèi)，設(shè)備出故障后，來回發(fā)運配件，耽誤生產(chǎn)的同時，也影響了公司的形象。一年保修期出后，故障更加頻繁，增加了設(shè)備成本。因此購買爬行器時一定要選好此模塊性能及使用壽命。

2.2 中樞控制驅(qū)動模塊

作為爬行器的中樞控制系統(tǒng)模塊，接收來自人機界面操控信號，驅(qū)動爬行器按照操作指令執(zhí)行指定的命令，主要有爬行小車、步進電機、PLC控制器等組成，功能模塊如圖2所示：

圖2 中樞控制驅(qū)動模塊功能圖

不同廠家各有各的優(yōu)缺點，往往由于功能模塊過多，之間的耦合不是很流暢，沒有形成一定的標準，缺少理論和技術(shù)支持。又因為廠家急于投入市場，缺少足夠的實驗暴露隱藏的設(shè)計缺陷，致使實際拍片作業(yè)中經(jīng)常出現(xiàn)故障，甚至在管里無法退出，造成無法估量的損失。因此必須加強技術(shù)投入，減少模塊的數(shù)量，同時提高模塊之間簡潔性，盡量形成一定的標準化，電子元器件不但要選用高質(zhì)量的，而且使用標準化配件，尺寸、重量、接口要標準統(tǒng)一，以便于維修，降低維修的技術(shù)含量，使設(shè)備維修透明化、簡單化、易操作化，在現(xiàn)場更換模塊就可以繼續(xù)拍片作業(yè)。

2.3 人機交互操作模塊

目前市場上根據(jù)人機操作模塊爬行器可分為無線圖像遙控類型、磁定位類型、X射線定位類型等類型。操作示意圖如圖3所示：

圖3 遙控型爬行器應用圖

無線遙控為目前主流機型，可以實時看到管道里的焊縫，管里有異物可以隨時發(fā)現(xiàn)，切定位準確。容易實現(xiàn)人機之間的交互，進而實現(xiàn)爬行器的智能化。磁定位機型減少了遙控器模塊，通過操作人員手持特制磁鐵控制器，隨爬行器發(fā)出的聲音變化來控制機器運轉(zhuǎn)，解決了遙控型受信號傳輸距離的弊端，操作也比較簡單，但是人機交互功能不是很強，當設(shè)備出現(xiàn)問題時，很難判斷故障。而遙控型可以直接將故障信息顯示在遙控屏上，因此為了進一步實現(xiàn)爬行器的智能化，應選用遙控型。

3.爬行器穩(wěn)定、可靠性能提升及增加適應環(huán)境能力

3.1 加強設(shè)備維修保養(yǎng)，減少人為故障

無損檢測項目工程遍布全國各地，南方多雨潮濕、高溫；戈壁酷暑多風沙；海邊潮濕多腐蝕，各種環(huán)境交錯且惡劣，再加上設(shè)備本身為高熱源，對設(shè)備的性能提出了嚴重的挑戰(zhàn)。必須加強設(shè)備管理，無論在現(xiàn)場還是庫房重視設(shè)備的維護保養(yǎng)，提高操作人員技能水平，減少誤操作、搬運摔壞、過度運轉(zhuǎn)等帶來的不必要的損失。

3.2 加強技術(shù)創(chuàng)新，提高設(shè)備的智能、自動化水平

提高單位自身科研創(chuàng)新能力，消化吸收爬行器廠家技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場需要，開發(fā)自主研制的爬行器，以滿足單位施工跨域廣、施工環(huán)境差異大等條件。具體可以采用以下方法：

(1)實現(xiàn)爬行器結(jié)構(gòu)模塊化，將每個模塊做到精心設(shè)計、性能穩(wěn)定可靠、接口標準簡單化，必要時可以聯(lián)系科研單位和專業(yè)公司配合生產(chǎn)，根據(jù)性價比選用性能可靠穩(wěn)定的電子元器件，加強現(xiàn)場操作人員的培訓，即使出現(xiàn)問題，跟換模塊后可以繼續(xù)拍片作業(yè)，不至于從四川、廣西拉回公司進行維修，即浪費了人力物力，也耽誤了生產(chǎn)。

(2)研發(fā)及應用高科技產(chǎn)品，實現(xiàn)爬行器的智能化，使得操作簡便，設(shè)備故障自動診斷、自我保護功能完善，不至于小問題造成大的損失。以上必須借助于性能穩(wěn)定、靈敏度高的傳感器，配以開發(fā)智能式軟件處理系統(tǒng)，進而實現(xiàn)各種信息模式識別，及時分析并處理各種故障及產(chǎn)生原因，通知操作人員及時作出正確的判斷。

(3)結(jié)合現(xiàn)場需求，提供爬行器爬坡能力、自我平衡能力的同時，研制爬行器配套機具。針對于四川等工程多山、坡度大、搬運比較困難等問題，開發(fā)爬坡牽引專用車，以及開發(fā)輕便、使用壽命更長的鋰電池。

(4)培養(yǎng)專業(yè)設(shè)備維修人員，采購設(shè)備維修安裝所需器具材料，以減少設(shè)備外出維修，降低維修費用的同時有助于科研人員根據(jù)故障類型設(shè)計出性能更加可靠穩(wěn)定的設(shè)備。

(5)及時掌握現(xiàn)場設(shè)備使用狀況，根據(jù)現(xiàn)場人員提供的信息及出現(xiàn)的問題，科研人員組織攻關(guān)，解決問題。做到服務于現(xiàn)場、服務于生產(chǎn)，為現(xiàn)場提供性能穩(wěn)定可靠、滿足實際需要的一流的設(shè)備。

4.結(jié)論

通過以上對爬行器的結(jié)構(gòu)及功能進行解剖、分析研究可以作出以下結(jié)論：

(1)為減少爬行器的故障率，首先必須解決人的問題，加強操作人員及維修人員的培訓，提高他們的技術(shù)水平，既不影響生產(chǎn)正常運行，又能降低維修費用。

(2)提高自身科研攻關(guān)能力，開發(fā)自主研制的爬行器設(shè)備以滿足生產(chǎn)所需，并根據(jù)現(xiàn)場需要及時開發(fā)配套機械器具，以提高生產(chǎn)率，降低勞動強度。

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[2]吳知非,吳敏生.一種可用于管道爬行器的靜磁場型定位系統(tǒng)[J].測控技術(shù),2001,04.

[3]沙杰,劉戰(zhàn)術(shù),陳國防.中小徑管道爬行器控制系統(tǒng)設(shè)計[J].測控技術(shù),2000,04.