機械管道強度檢測裝置的設(shè)計策略初探

楊小鋒

（大慶油田技術(shù)監(jiān)督中心石油工業(yè)機械產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站，黑龍江 大慶 163000）

機械管道的涉及領(lǐng)域主要在石油化工行業(yè)，相關(guān)檢測裝置的設(shè)計需要從內(nèi)部結(jié)構(gòu)和設(shè)計原理以及檢測過程出發(fā)，打破傳統(tǒng)機械管道強度檢測方式，以準確度更高、人力因素影響更小、固定效果更好的相關(guān)優(yōu)點進行檢測作業(yè)，彌補傳統(tǒng)檢測方式的缺陷，為裝置的設(shè)計提供新的技術(shù)支持和應(yīng)用手段。通過具體的實施方案增加裝置的自動化和機械化，讓整個強度檢測過程具有更高的精確值，降低由于人工操作帶來的安全事故，有效防止相關(guān)安全隱患的發(fā)生，在節(jié)約時間成本的同時，也能夠體現(xiàn)更高的安全系數(shù)，降低經(jīng)濟投入，提高機械管道強度檢測效率。

1 機械管道強度檢測裝置的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

檢測裝置在外殼設(shè)計方面需要根據(jù)具體的操作環(huán)境挑選合適材質(zhì)，并且在裝置的外殼一側(cè)設(shè)置啟動開關(guān)，檢測裝置的內(nèi)部也要包括一系列的檢測機構(gòu)，具體有液壓室和液壓管，液壓管還要貫穿整個液壓室，在進行強度檢測的過程中，管道也要設(shè)置專用的液壓泵，一般來說要設(shè)置在液壓泵的輸入端口，通過開關(guān)的啟動連接外部電源，并且還要在液壓泵的兩側(cè)設(shè)置壓力管，壓力管則要設(shè)置在輸出端口。在壓力管的設(shè)計上還要配備相同體量的液壓缸，確保液壓缸能夠與壓力管相互聯(lián)通保障裝置內(nèi)部的壓力平衡，整體的壓力表設(shè)計還需要添加具體的數(shù)值展示，方便相關(guān)操作人員能夠根據(jù)裝置的直觀展示進一步調(diào)整開關(guān)和檢測方案。壓力表與配備限位塊要與液壓缸內(nèi)壁相連接，確保限位塊，有液壓活塞與缸內(nèi)壁產(chǎn)生黏合，再配備壓力管和壓力桿，保障壓力桿能夠貫穿整個液壓活塞。壓力桿的設(shè)計還需要增加墊片，用以保障管道樣品能夠呈現(xiàn)上下對稱，并且還要使彎曲傳感器與啟動開關(guān)電源相連，使管道樣品有對稱的固定桿，保障固定桿與檢測裝置的外殼內(nèi)壁相聯(lián)系，并且缸外要設(shè)置固定架，確保固定架有能夠讓液壓缸穿過的孔洞與整個固定架聯(lián)系。這樣的一個檢測裝置，從內(nèi)到外都形成了一個整體之間的聯(lián)系，在檢測裝置的外殼上，根據(jù)相關(guān)水平尺和壓力彈簧裝置能夠?qū)潭芷鸬綄ΨQ的支撐作用，確保整體裝置穩(wěn)定的前提下，還要設(shè)置相關(guān)的監(jiān)控設(shè)備，確保監(jiān)控攝像頭能夠與外部顯示器形成電源聯(lián)系，確保管理人員能夠時刻對裝置進行作業(yè)監(jiān)測，進一步完善裝置的固定作用，增強底部外殼和底座穩(wěn)定性設(shè)置，提升裝置的長久作業(yè)可能性，用以確保在機械管道強度檢測時的精準度。

2 機械管道強度檢測的機械自動化設(shè)計

2.1 機械自動化優(yōu)勢

自動化檢測裝置能夠具備感知和運動協(xié)調(diào)能力，并且隨著科學(xué)的進步和技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的支持，在控制理論的知識下能夠不斷地進行性能改進，擴大工作領(lǐng)域的同時找到承受環(huán)境和檢測過程中的極限，突破傳統(tǒng)機械檢測范圍，適用于各種特殊情況。應(yīng)用于非結(jié)構(gòu)的環(huán)境中，能夠在布置好的條件下進行自動化強度檢測，根據(jù)工作的內(nèi)容隨時調(diào)整檢測結(jié)構(gòu)，能夠減輕人員投入，讓工作人員脫離危險作業(yè)的生產(chǎn)一線，減輕人的勞動強度的同時，還能夠促進自動化機器的設(shè)計和理論支持。在實際應(yīng)用過程中，自動化檢測技術(shù)能夠獲得更高的開發(fā)程度，讓其本質(zhì)得到感知和決策能力的提升，提升智能化認知和領(lǐng)域滲透能力。通過新型的結(jié)構(gòu)和新型的技術(shù)匹配相應(yīng)的傳感器和任務(wù)驅(qū)動系統(tǒng)，能夠以開發(fā)先進的控制算法和控制策略進行機械化管道強度檢測。綜合智能移動載體技術(shù)和管道強度測試算法能夠在復(fù)雜多變的管道環(huán)境中攜帶無損檢測裝置進行安全檢測作業(yè)，延長管道使用壽命的同時，更方便地對傳輸物質(zhì)進行影像數(shù)據(jù)分析和能源數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)精準定位。因此，管道強度檢測技術(shù)在管道安全管理工程中具有不可替代的作用，是機械化管道強度檢測的重要補充。

2.2 裝置設(shè)計需要注意的問題

一方面，在能源供給問題上，常規(guī)的管道檢測裝置一般采用結(jié)合纜線方式，這種摩擦力會對自動化檢測裝置帶來影響，且會縮減檢測范圍，因此，在裝置設(shè)置方面必須要優(yōu)先考慮能源供給問題。裝置的設(shè)置要采用無線控制和干電池配備，確保能源能夠長期有效地進行獨立運作。管道作為重要的經(jīng)濟命脈。口徑不一，因此在管道的強度檢測方面會由于各類管道的自身規(guī)格不一，影響最終檢測應(yīng)用范圍。在具體作業(yè)時，要著重分析管道的材質(zhì)和傳送介質(zhì)，確保檢測裝置能夠可靠地運行，符合強度檢測的相關(guān)規(guī)定。另一方面，管道檢測裝置要采用驅(qū)動方式和光電碼盤構(gòu)成整體閉環(huán)控制，實現(xiàn)速度提升和位置鎖定，確保檢測裝置能夠在復(fù)雜的管道內(nèi)部通過驅(qū)動輪在管道內(nèi)壁上進行檢測，防止出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，影響最終的檢測精準度。除了在速度和位置的問題控制外，還要在管道內(nèi)部打破信號的屏蔽障礙，確保檢測狀況良好，能夠在通信正常的情況下作業(yè)，讓檢測的數(shù)值在外部顯示屏上讓操作檢測人員得以直觀收到信息。

另外，還需要確保檢測裝置能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的跨越障礙能力，管道內(nèi)部由于施工和維修工藝問題，一條管道在機械運轉(zhuǎn)的過程中可能是由閥門和彎管共同構(gòu)成的，這就會導(dǎo)致內(nèi)部管道鋪設(shè)錯綜復(fù)雜，為強度檢測帶來了重要的阻礙，因此為了適應(yīng)社會的發(fā)展需要，在機械管道鋪蓋網(wǎng)絡(luò)覆蓋下，要針對能源輸送管道的布局。設(shè)計出能夠大范圍應(yīng)用的管道檢測裝置，確保在交叉點時能夠自動選擇合適的路徑和設(shè)計算法進行管道強度檢測。提高管道檢測裝置的控制能力，完善控制系統(tǒng)的各方面數(shù)據(jù)，便于后續(xù)的管道運動和管道修復(fù)一體化作業(yè)，實現(xiàn)高精度的自動修復(fù)功能，提升機械管道測量裝置的運行壽命。

2.3 裝置零件的選擇和控制系統(tǒng)要求

在電機的選擇方面，要適用于檢測自動化裝置，根據(jù)相匹配的尺寸選擇稀土永磁無刷直流電動機，保障電機以其緊湊且工整的結(jié)構(gòu)進行運作，作為主要的驅(qū)動能源，以更小的體積和更高的性能為檢測裝置提供能量和驅(qū)動條件。確保齒輪箱能夠在精密合理的范圍內(nèi)獲得更寬的速度和轉(zhuǎn)矩范圍，提高電機的分辨率和數(shù)字編碼器的運動控制能力，延長電機使用壽命。萬向節(jié)也要采用G型單節(jié)式的萬向節(jié)，確保能夠適用于各種機械管道的強度檢測場合，達到最大扭力。在殼體材料的選擇方面也要參考機械管道內(nèi)部物質(zhì)，增加機體的耐磨性和抗壓性以及抗高溫性能，增強高合金鋼的應(yīng)用比例，確保在惡劣條件下能夠讓殼體提高抗高溫蠕變性能，確保殼體組織穩(wěn)定，增加細小的碳化物，從而提高鋼的承溫強度。

此外，控制系統(tǒng)的整體設(shè)計方面要采用上下位機的控制形式，認識到數(shù)據(jù)處理、發(fā)送指令和底層控制、檢測速度信號反饋裝置的系統(tǒng)區(qū)別，通過不同的系統(tǒng)控制，達到無線傳輸和超聲波檢測，通過采集檢測信號和強度數(shù)據(jù)。為控制臺程序以及下機位發(fā)送控制指令，調(diào)節(jié)行走速度和檢測方案，再由上位機發(fā)送控制指令和翻譯碼相應(yīng)地進行電機各個部位的整體控制，形成電機驅(qū)動設(shè)計系統(tǒng)，不斷地發(fā)送信號，接收反饋，形成信息數(shù)據(jù)交流。

3 機械管道強度檢測裝置的設(shè)計應(yīng)用

3.1 裝置設(shè)計方法一

以檢測裝置的外殼和檢測啟動機關(guān)匹配為前提，內(nèi)部的檢測也需要設(shè)有檢測機構(gòu)和液壓室，且液壓室的內(nèi)部要配備相同體量的液壓管。液壓管也要保證在液壓式的作用下能夠連通整個室區(qū)，在輸入端設(shè)置液壓泵，液壓泵要通過啟動機關(guān)與外部的電源產(chǎn)生電性連接，增加壓力泵兩側(cè)的對稱設(shè)置和壓力管道鋪設(shè)，確保壓力部位的管道能夠在壓力泵的輸出方面有著良好的穩(wěn)定性加持，液壓缸也要與壓力管相連接，設(shè)置壓力表，方便工作人員讀取相關(guān)數(shù)值，配備相應(yīng)的限位塊，確保與液壓缸的內(nèi)壁相互連接，能夠讓操作人員進行適當?shù)姆桨刚{(diào)整和后續(xù)的維修操作。液壓活塞也要在限位塊上有所體現(xiàn)，保證液壓活塞能夠貼合液壓缸的內(nèi)壁，通過壓力感的調(diào)控，讓整個液壓活塞能夠通過墊片進行調(diào)節(jié)，壓力墊片也要與管道樣品相聯(lián)系，設(shè)置與之相聯(lián)系的彎曲傳感器并要接通電源，傳感器也要設(shè)置對稱的固定桿與裝置外殼相連，來保證整個監(jiān)測裝置的穩(wěn)定性和持久性。

3.2 應(yīng)用過程

通過具體的裝置設(shè)計來啟動電源開關(guān)，確保在按下開關(guān)后能夠讓液壓泵進行電線聯(lián)系，確保通電后液壓管能夠?qū)⒁簤菏覂?nèi)的液壓進行吸入，再通過壓力管和數(shù)值設(shè)置進入整體液壓缸內(nèi)，讓液壓缸內(nèi)的活塞能夠通過液壓油的作用下進行移動，通過壓力感的反復(fù)調(diào)整，對管道的樣品進行壓力固定，最終達到固定管道樣品的目的，并且會隨著壓力承受的數(shù)值變化，讓管道樣品達到能夠彎曲的極限，進而讓管道樣品產(chǎn)生彎曲，再通過傳感器與管道的聯(lián)通進行數(shù)值顯示，能夠確保作操作人員順利的查閱到檢測數(shù)值。在確定機械管道樣品發(fā)生彎曲過后，關(guān)閉電源來進一步確定機械管道樣品發(fā)生彎曲的情況，確認關(guān)閉連接器和斷電后，讓液壓泵停止工作，轉(zhuǎn)移注意力觀察壓力表所顯示的壓力數(shù)，值得出機械管道的強度，用以提高數(shù)值檢測的精準性。根據(jù)管道變形的程度和變形數(shù)值進行壓力值驗算，確保得到的數(shù)值能夠更加準確和清晰。

3.3 裝置設(shè)計方法二

另一種設(shè)置方法是在壓力缸的外圍設(shè)置固定架，確保固定架的內(nèi)部能夠穩(wěn)定液壓缸的機械運轉(zhuǎn)。固定架要通過自身的孔洞預(yù)留與液壓缸產(chǎn)生連接，確保監(jiān)測裝置的外殼能夠增強水平尺的設(shè)置和壓力彈簧裝置，讓固定架的外圍呈現(xiàn)對稱支撐作用，并且在監(jiān)測裝置的外殼和機械內(nèi)部設(shè)置監(jiān)控攝像頭與開關(guān)，產(chǎn)生電線連接，讓監(jiān)測的圖像能夠通過外部的顯示器屏幕進行人員直觀觀察，進而設(shè)置整體穩(wěn)定底座，確保自動裝置能夠呈現(xiàn)高度的穩(wěn)定性。通過設(shè)置固定架和固定孔位來達到固定液壓缸的目的，也能通過水平尺的數(shù)值觀測到機械管道樣品是否產(chǎn)生彎曲以及壓力數(shù)值，發(fā)揮彈簧的實際作用達到緩沖水平尺的目的，再利用固定支架的穩(wěn)定設(shè)置來方便固定桿的繼續(xù)操作，設(shè)置監(jiān)控攝像頭，通過攝像外部顯示屏幕上的直觀圖像，觀察管道樣品的機械彎曲程度，增強裝置放置的機械化自動手段。

3.4 應(yīng)用總結(jié)

在實際應(yīng)用過程中，要注意啟動開關(guān)的設(shè)置，確保開關(guān)啟動后能夠?qū)⒁簤罕煤碗娋€相互連接，讓液壓泵在通電后將液壓管內(nèi)的液壓油進行吸入。確保液壓油能夠順利進入液壓缸，讓液壓缸內(nèi)液壓在活塞和液壓油的作用下進行移動，讓管道樣品通過壓力和固定桿達到固定機械管道樣品的目的，隨著壓力的不斷增加，能夠根據(jù)實際數(shù)值判斷機械管道的強度測試。機械管道樣品也要通過能達到的等級，彎曲程度極限進行數(shù)據(jù)記錄，進而確保機械管道樣品的最終承壓強度。彎曲傳感器能夠感應(yīng)到機械管道樣品在彎曲后的具體壓力數(shù)值在開關(guān)斷電后，液壓泵停止工作，會把這些數(shù)值集中體現(xiàn)到壓力表中，通過具體的數(shù)值展現(xiàn)管道強度，讓機械管道的測試裝置通過自動化提升現(xiàn)代化精度和穩(wěn)定性。固定架雖然在壓力的測量中能夠達到穩(wěn)定液壓缸的目的，但還需要加強水平尺的設(shè)置，裝備壓力彈簧緩沖水平尺，以監(jiān)控攝像頭的直觀方式，讓工作人員能夠在外部顯示屏上觀察到整體內(nèi)部強度測試情況根據(jù)數(shù)值正確及時地調(diào)整方案實施手段，通過底座的設(shè)置增強裝置測量的穩(wěn)定性和準確性，提高機械管道強度和壓力值精準度的同時，能夠盡量地減少人工干預(yù)程度，減輕人員壓力，操作負擔。

4 結(jié)語

機械管道的強度檢測裝置能夠適用于化工生產(chǎn)的各個管道設(shè)備中，利于管道數(shù)值的壓力檢測，實現(xiàn)自動化和數(shù)據(jù)化，減少人工操作帶來的誤差的同時，還能夠提升自動化儀器的穩(wěn)定性。裝置在投入生產(chǎn)作業(yè)過后，會以較低的經(jīng)濟成本帶來高強度的安全系數(shù)，節(jié)省測量時間和測量人力投入成本，降低安全隱患的發(fā)生概率還能夠降低安全隱患，減少安全事故發(fā)生概率，也能夠應(yīng)用于各類管道檢測中，為機械管道的強度壓力提供高質(zhì)量的檢測數(shù)據(jù)。