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        石油專用管在線稱重測(cè)長(zhǎng)噴標(biāo)設(shè)備介紹

        2021-11-02 11:15:40董志剛邱百松
        設(shè)備管理與維修 2021年17期
        關(guān)鍵詞:輸送線光柵尺鋼管

        董志剛,丁 欣,何 亮,邱百松

        (中國(guó)石油集團(tuán)渤海石油裝備制造有限公司天津石油專用管分公司,天津 300280)

        0 引言

        在線石油專用管稱重、測(cè)長(zhǎng)、噴標(biāo)系統(tǒng)在石油專用管生產(chǎn)制造企業(yè)有著廣泛的應(yīng)用,其測(cè)量出來(lái)的長(zhǎng)度和重量是貿(mào)易結(jié)算的主要依據(jù)。由于測(cè)量時(shí)必須是成品,所以稱重測(cè)長(zhǎng)工序一般在噴漆工序之后,而漆垢的堆積會(huì)形成惡劣的工作環(huán)境。鋼管推動(dòng)測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)在這種環(huán)境中工作極易損壞,維修時(shí)零部件也不方便更換,生產(chǎn)企業(yè)迫切需要一款簡(jiǎn)單可靠的稱重測(cè)長(zhǎng)噴標(biāo)系統(tǒng)。

        1 設(shè)備整體結(jié)構(gòu)布局

        圖1 在線稱重測(cè)長(zhǎng)噴標(biāo)設(shè)備

        (1)測(cè)長(zhǎng)設(shè)備。由2 個(gè)光柵尺、若干V 形輸送滾輪(圖2)、2 個(gè)電感式傳感器以及數(shù)據(jù)處理軟件等組成。光柵尺內(nèi)置于5 mm 厚的金屬方管中,每根方管的一側(cè)開(kāi)有合適形狀的長(zhǎng)方形的孔,方孔上安裝有6 mm厚的鋼化玻璃,光柵透過(guò)鋼化玻璃發(fā)射和接收信號(hào)(圖3)。方管內(nèi)孔空隙中先填充耐振材料,再充入了氮?dú)?,最后使用密封膠將整個(gè)方管與外界空氣隔絕,防止電器元件氧化腐蝕。

        圖2 V 形輸送滾輪

        圖3 光柵尺測(cè)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)

        (2)稱重設(shè)備。由2 個(gè)舉升機(jī)構(gòu)、2 個(gè)稱重模塊、2 個(gè)電感式傳感器以及數(shù)據(jù)處理軟件等組成(圖4)。

        圖4 舉升機(jī)構(gòu)

        (3)噴標(biāo)設(shè)備。由1 個(gè)電感式傳感器、1 個(gè)噴標(biāo)頭以及數(shù)據(jù)處理軟件等組成。

        2 稱重測(cè)長(zhǎng)噴標(biāo)設(shè)備原理

        (1)測(cè)長(zhǎng)。鋼管完成噴漆工序后,被翻料機(jī)構(gòu)橫向翻到縱向輸送線上。輸送線原是停止?fàn)顟B(tài),當(dāng)輸送線上的2 個(gè)電感式傳感器都感應(yīng)到鋼管時(shí),2個(gè)電感式傳感器均變?yōu)楦唠娖?,信?hào)傳遞給可編程控制器PLC 后產(chǎn)生“鋼管就位”的信號(hào)。工業(yè)電腦根據(jù)該信號(hào),一并綜合設(shè)備里的其他傳感器的情況,判斷由輸送線上的2 個(gè)“光柵尺”進(jìn)行測(cè)量,大約1 s 后直接測(cè)量,數(shù)據(jù)傳遞回工業(yè)電腦進(jìn)行整合計(jì)算,記錄長(zhǎng)度數(shù)據(jù)。其計(jì)算原理如下(圖5):①由光柵尺測(cè)量出AB 和CD 段長(zhǎng)度;②已知長(zhǎng)度BC,該長(zhǎng)度可由不同長(zhǎng)度的校棒測(cè)量計(jì)算,取平均數(shù)得出;③計(jì)算得出鋼管長(zhǎng)度L=AB+BC+CD。

        圖5 測(cè)長(zhǎng)計(jì)算原理

        (2)稱重。鋼管長(zhǎng)度記錄完成后,系統(tǒng)給PLC 發(fā)出信號(hào),PLC控制輸送線上的2 個(gè)舉升機(jī)構(gòu)將鋼管托起,每個(gè)舉升機(jī)構(gòu)下部安裝著1 個(gè)稱重模塊(圖6)。完全升起后,鋼管停頓2 s,稱重模塊采集穩(wěn)定的數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)反饋給工業(yè)電腦,由系統(tǒng)計(jì)算出該鋼管的質(zhì)量并記錄。

        圖6 稱重過(guò)程

        (3)噴標(biāo)。稱重后放下鋼管,輸送線開(kāi)始向前輸送鋼管,系統(tǒng)將鋼管的質(zhì)量和長(zhǎng)度填入設(shè)置好的噴標(biāo)空位中,并將信息傳遞給自動(dòng)噴標(biāo)機(jī)。當(dāng)噴標(biāo)機(jī)下方的電感式傳感器感應(yīng)到鋼管時(shí),PLC中的計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí),由于輸送線上的鋼管移動(dòng)速度是固定的,設(shè)定的時(shí)間結(jié)束后,噴標(biāo)頭開(kāi)始噴標(biāo),保證每一根鋼管的標(biāo)記都被噴涂在同一位置,最終管體上將顯示該根鋼管的型號(hào)、編號(hào)、重量、長(zhǎng)度等內(nèi)容。當(dāng)噴標(biāo)機(jī)處的電感式傳感器感應(yīng)不到鋼管時(shí),PLC 接收到信號(hào)后再由工業(yè)電腦綜合設(shè)備里的其他傳感器的情況,控制翻料裝置繼續(xù)上料重復(fù)測(cè)長(zhǎng)、稱重、噴標(biāo)的過(guò)程。

        3 設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

        鋼管外徑139.7~339.7 mm;鋼管長(zhǎng)度9.5~13.5 m;稱重范圍0~4000 kg;稱重精度0.2%;測(cè)長(zhǎng)精度±1 mm。

        4 設(shè)備主要優(yōu)點(diǎn)

        (1)測(cè)長(zhǎng)時(shí),鋼管由若干個(gè)V 形輸送滾輪共同定位,即使某個(gè)滾輪有缺陷也不會(huì)影響定位,光柵尺的測(cè)量軸線與鋼管的軸線基本在同一直線上。阿貝誤差的影響較小,測(cè)長(zhǎng)精度很高。

        (2)測(cè)長(zhǎng)時(shí)輸送線停止,鋼管處于靜止?fàn)顟B(tài)。整個(gè)測(cè)量過(guò)程為靜態(tài)測(cè)量,可直接消除設(shè)備振動(dòng)和機(jī)械誤差,確保系統(tǒng)的測(cè)長(zhǎng)精度。

        (3)整個(gè)測(cè)長(zhǎng)過(guò)程全部使用光柵尺測(cè)量,理論精度可達(dá)到0.1 μm。測(cè)長(zhǎng)精度和重復(fù)精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)API 標(biāo)準(zhǔn)±30 mm 的精度要求。

        (4)光柵尺內(nèi)置于方管中充滿氮?dú)獾拿荛]環(huán)境,在確?;覊m無(wú)法進(jìn)入的同時(shí),延長(zhǎng)了線路的使用壽命。方管的兩端設(shè)置了防撞裝置,確保光柵尺的安全。

        (5)稱重時(shí),鋼管被2 個(gè)舉升機(jī)構(gòu)舉起,停頓2 s 后再記錄數(shù)據(jù),可消除鋼管因顫動(dòng)造成的數(shù)據(jù)偏差。

        (6)由于該設(shè)備整合了稱重、測(cè)長(zhǎng)和噴標(biāo)三個(gè)功能,工業(yè)電腦能對(duì)每根鋼管的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄,包括質(zhì)量、長(zhǎng)度、生產(chǎn)日期、規(guī)格型號(hào)、批次、鋼管編碼等數(shù)據(jù),方便查詢。

        (7)稱重和測(cè)長(zhǎng)在同一個(gè)工位,每根鋼管的測(cè)長(zhǎng)與稱重僅需要大約10 s,系統(tǒng)計(jì)算時(shí)間可忽略不計(jì)。將數(shù)據(jù)傳輸給噴標(biāo)設(shè)備后,鋼管直接在輸送線移動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行噴標(biāo),節(jié)約了工時(shí)和設(shè)備空間,整條生產(chǎn)線的工作更高效、流暢。

        5 結(jié)語(yǔ)

        通過(guò)長(zhǎng)期的石油專用管生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)稱重測(cè)長(zhǎng)噴標(biāo)設(shè)備的使用和維修經(jīng)驗(yàn),結(jié)合了國(guó)內(nèi)外同行業(yè)油套管生產(chǎn)線的調(diào)研和摸索,于2019 年開(kāi)發(fā)出來(lái)該套設(shè)備,現(xiàn)應(yīng)用于中國(guó)石油渤海裝備石油專用管公司制管四廠。目前這套設(shè)備使用效果非常好,測(cè)量時(shí)間短、精度高、噴標(biāo)效果好,得到了生產(chǎn)一線工人和技術(shù)人員的高度評(píng)價(jià)。

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