測(cè)井智能張壓力校驗(yàn)系統(tǒng)

周成兵

摘 要：電纜、拉力棒、張力計(jì)、井下張力短節(jié)等測(cè)井施工的關(guān)鍵設(shè)備的強(qiáng)度檢測(cè)及計(jì)量校準(zhǔn)是測(cè)井工程安全管理的重要內(nèi)容。檢測(cè)電纜、拉力棒的抗拉強(qiáng)度，校驗(yàn)張力計(jì)和井下張力短節(jié)，保證這些設(shè)備本質(zhì)安全，對(duì)于保障測(cè)井工程安全至關(guān)重要。智能張壓力校驗(yàn)設(shè)備的研制解決了這幾種不同結(jié)構(gòu)、外形設(shè)備的檢驗(yàn)和校準(zhǔn)難題。

關(guān)鍵詞：電纜；拉力棒；張力計(jì)；井下張力短節(jié)；張壓力校驗(yàn)

0 引言

電纜、拉力棒、張力計(jì)、井下張力短節(jié)等是測(cè)井施工的關(guān)鍵設(shè)備，這些設(shè)備的強(qiáng)度檢測(cè)及計(jì)量校準(zhǔn)是測(cè)井工程安全管理的重要內(nèi)容。檢測(cè)電纜、拉力棒的抗拉強(qiáng)度，校驗(yàn)張力計(jì)和井下張力短節(jié)，保證這些設(shè)備本質(zhì)安全，對(duì)于保障測(cè)井工程安全至關(guān)重要。長期以來，電纜拉斷力試驗(yàn)及地面張力校驗(yàn)使用的機(jī)械校驗(yàn)裝置較為原始，精度不高，無法輸出可信的數(shù)據(jù)報(bào)告，得出的結(jié)論可靠性不高。井下張力短節(jié)、拉力棒無校驗(yàn)、檢測(cè)裝置，無法完成標(biāo)定校驗(yàn)工作。在測(cè)井施工作業(yè)中對(duì)工程狀況無法提供可靠的參考，安全監(jiān)管無法有效實(shí)施，對(duì)安全生產(chǎn)造成了不利的影響。同時(shí)，校驗(yàn)、刻度裝置的數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化是現(xiàn)代企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容。研制一套可靠的、高精度、適用廣泛的張力校驗(yàn)裝置對(duì)保障安全生產(chǎn)、補(bǔ)齊標(biāo)準(zhǔn)化短板、建設(shè)一流的企業(yè)具有重要意義。

智能張壓力測(cè)試系統(tǒng)，是用于檢測(cè)電纜、拉力棒等拉斷力值，測(cè)井井下儀器張力計(jì)、測(cè)井張力計(jì)等的拉力和壓力試驗(yàn)的專用測(cè)試設(shè)備。該設(shè)備液壓動(dòng)力系統(tǒng)部分閥組件采用比例換向閥與蓄能器，結(jié)合高精度傳感器和獨(dú)特的裝卡系統(tǒng)、工控計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)高精度、寬范圍、多功能、手動(dòng)、自動(dòng)一體化控制。充分運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行各種參數(shù)預(yù)置，自動(dòng)測(cè)量控制、數(shù)據(jù)處理、繪制曲線及打印等。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

通過裝夾工裝將不同類型的測(cè)試將兩端固定在試驗(yàn)平臺(tái)組件上。計(jì)算機(jī)用一段控制電纜與電氣控制柜連接在一起，通過固態(tài)繼電器控制液壓站電機(jī)，控制液壓油缸活塞桿的執(zhí)行往復(fù)動(dòng)作，油缸活塞桿與環(huán)式張壓力傳感器相連，從而達(dá)到對(duì)試樣的拉伸計(jì)量。試樣伸長率的測(cè)量是通過安裝在油缸活塞桿上的位移傳感器來實(shí)現(xiàn)的。液由計(jì)算機(jī)采集各傳感器信號(hào)進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和顯示結(jié)果，打印結(jié)果，完成試樣測(cè)試試驗(yàn)。計(jì)算機(jī)與控制柜結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化。

2 測(cè)試件的歸一化設(shè)計(jì)

電纜、拉力棒、張力計(jì)、井下張力短節(jié)等測(cè)試件的型制，測(cè)試要求不一；固定及連接方式各異。如何通過有效的工裝轉(zhuǎn)換，滿足不同類型測(cè)試件的測(cè)試要求。是智能張壓力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容。

張壓力系統(tǒng)對(duì)工件的固定采用對(duì)開式卡盤方式，測(cè)井儀器固定儀器卡盤槽處，其他工件采用連接工具轉(zhuǎn)換為卡盤固定。

3 液壓及控制方式

為獲得足夠的拉、壓力及較高的精度，系統(tǒng)設(shè)計(jì)為采用液壓電控方式驅(qū)動(dòng)。其中液壓活塞設(shè)計(jì)為中空?qǐng)A柱形。中孔直徑為100mm，以保證各種類型的儀器穿過。

液壓系統(tǒng)由液壓泵站、液壓缸、高壓油管軟管組成。油泵電機(jī)啟動(dòng)后帶動(dòng)齒輪泵轉(zhuǎn)動(dòng)，從油泵排出的液壓油經(jīng)閥組進(jìn)入液壓缸，推動(dòng)活塞桿移動(dòng)。活塞桿的拉伸（收回油缸）和回程（推出油缸）是通過比例換向閥以及電磁換向閥切換液壓油的流向來實(shí)現(xiàn)的。

電控系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)比例換向閥的電壓信號(hào)控制整個(gè)液壓油的流向以及壓力，進(jìn)而使得液壓缸活塞桿進(jìn)行伸出和回收動(dòng)作。利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制時(shí)，油缸拉伸和回程到達(dá)設(shè)定值后可自動(dòng)停止。

4 操作軟件

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是本套設(shè)備的核心控制部分。它起著操作設(shè)備完成試驗(yàn)和顯示試驗(yàn)數(shù)據(jù)、打印試驗(yàn)結(jié)果的兩大任務(wù)。除此之外，計(jì)算機(jī)還能把每次試驗(yàn)結(jié)果長期保存，以便查找。

操作過程采用向?qū)皆O(shè)計(jì)，選擇不同的測(cè)試方式后出現(xiàn)相應(yīng)的測(cè)試界面，操作員通過控制不同的選項(xiàng)開關(guān)設(shè)置測(cè)試要求，發(fā)出指令。計(jì)算機(jī)將指令發(fā)送給系統(tǒng)完成測(cè)試工作。測(cè)試過程及報(bào)告輸出均實(shí)時(shí)自動(dòng)化處理。

5 項(xiàng)目應(yīng)用

該設(shè)備液壓動(dòng)力系統(tǒng)部分閥組件采用比例換向閥與蓄能器，結(jié)合高精度傳感器和獨(dú)特的裝卡系統(tǒng)，工控計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)高精度、寬范圍、多功能、手動(dòng)、自動(dòng)一體化控制。充分運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行各種參數(shù)預(yù)置，自動(dòng)測(cè)量控制、數(shù)據(jù)處理、繪制曲線及打印等。有著良好的人機(jī)界面。其技術(shù)指標(biāo)和性能達(dá)到國內(nèi)同類產(chǎn)品先進(jìn)水平。

該系統(tǒng)投入使用以來，已完成江漢工區(qū)測(cè)井施工隊(duì)伍電纜、張力計(jì)、井下張力儀器的檢驗(yàn)標(biāo)定工作，礁石工區(qū)所有井下張力儀器的標(biāo)定工作。目前作業(yè)部已制定了《張壓力標(biāo)定系統(tǒng)管理規(guī)定》及《張壓力系統(tǒng)操作規(guī)程》，張壓力標(biāo)定和管理工作嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，測(cè)井安全環(huán)節(jié)監(jiān)管工作得以有效開展，確保了施工設(shè)備的本質(zhì)安全，為測(cè)井作業(yè)的安全提供了堅(jiān)實(shí)的保障。