帶壓開孔工程中設備自動化要點分析

國內自來水、天然氣管道、石油管道、化工、煤氣等管道對于國民生產和居民消費有著重要的作用。尤其是近年來對管道的需求更是與日俱增。正在服役的管道由于外力、腐蝕及自身材料的原因，隨著使用時間的增加，失效的概率將不斷提高，對管道的故障進行維修、維護及搶修成為重要的工作。

帶壓開孔封堵技術相比于傳統施工方式有著無需對管道進行泄壓、排空、吹掃、置換等作業并且無需動火等優勢，以其作業時間短，安全便捷，使用效率高等優點成為了管道作業的首選技術。

帶壓開孔封堵技術發展主要圍繞封堵器進行，在帶壓封堵上有很大改善，改善主要還是圍繞著機械結構和材料。帶壓開孔機的機械構造成型和整體結構已經非常成熟，各種材料的應用已經完全具備市場競爭力，帶壓開孔鉆的改造還需要投入大量的財力、人力和物力，尤其是對材料的研究，是不能放松的。做到投產一批，預研一批，要有強大的設計團隊與實地操作試驗團隊來結合。

目前使用中的開孔機對于操作人員的依賴性比較大，需要操作人員根據作業中的切削聲音以及個人的經驗對開孔設備作業情況進行持續的觀察與判斷。我們需要通過對現場實際使用中出現和存在問題的研究，對實現帶壓開孔工程和帶壓開孔鉆等設備的遠程控制及設備操作自動化進行理論上的討論和工程上的實踐。

帶壓開孔設備的核心功能在于安全、高效地完成帶壓開孔作業。整個帶壓開孔作業包含以下幾個階段：焊接三通法蘭、短接法蘭；安裝夾板閥（或閥門）；安裝開孔機；置換聯箱內部空氣；開孔作業；完成作業；拆除開孔機；拆除夾板閥（或閥門）；封閉三通管徑（或關閉閥門）。

開孔階段是整個過程中的重點，而對于研究自動化的作業中，需要著重注意的事項：

(1)開孔過程中，操作人員不允許離開現場，并密切注意切削過程，當孔開通后應立即停車防止開孔刀將管道底部切傷或切通；

(2)開孔過程中，當開孔筒刀發生阻卡時，應立即關閉電源，停止切削，避免造成液壓馬達或液壓工作泵站受損；

(3)防爆電機或汽油機液壓工作泵站操作開關不應距離開孔機太遠，以便出現狀況時隨時關閉和開啟;

(4)開孔機在工作過程中（開孔筒刀在切削時），不允許進行反轉。

大部分操作需要作業人員進行判斷后作出反應，由此可見，在整個開孔作業的過程中，對于施工作業者的依賴性很大，更進一步的例子是在現場是否切通管道經常是通過切削的聲音以及施工作業人員的個人經驗判斷。一個受到良好控制和管理的過程需要具備可重復性以及可測量性，目前的開孔過程還需完善。

在作業過程中，影響施工作業人員的判斷的因素非常多。為了不影響用戶的正常生活，作業施工通常安排在深夜，施工作業環境對于作業人員影響很大；施工人員需要在有限的時間內完成整個作業而不影響用戶正常使用。

自動化操作系統主要包含以下功能：

(1)檔位判斷功能:根據變位手柄所處的狀態自動判斷目前帶壓開孔設備所處的檔位，能分辨目前設備處于手動模式或液壓驅動模式，根據識別的模式運行對應的系統程序;

(2)行進深度計算功能:通過改造四方頭并安裝編碼器的方式捕捉四方頭的旋轉記錄，根據旋轉記錄以及計算模型得到筒刀實時行進深度，避免了采用轉數記錄器安裝困難以及旋轉過程中容易出現測量值與實際值不匹配的情況;

（待續）

參考文獻

1、《管道技術與設備》2017第6期；

2、《帶壓開孔技術在管道上的應用和拓展》科技展望，2015(27):130 －131

3、《不停輸帶壓開孔封堵技術的應用》［J］． 管道技術與設備，2009(6):35 －38．