Стенд для шаблонирования насосно-компрессорных труб
TEST STAND FOR TUBING

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технологической оснастке для проверки на соответствие внутреннего диаметра насосно-компрессорных труб (НКТ) допустимому, а также на наличие изогнутости труб, наличие вмятин с помощью шаблона.
Известен стенд для шаблонирования насосно-компрессорных труб (см. Каталог технологического оборудования линий подготовки к эксплуатации и ремонта нарезных труб нефтяного сортамента на центральных трубных базах производственных объединений Миннефтепрома. Куйбышев, 1984, с. 27), включающий основание-станину, на которой размещена позиция шаблонирования трубы - ложемент для трубы, и шаблон, выполненный в виде протяженного цилиндра, который закреплен на жесткой тяге - штанге. Другой конец тяги связан с приводом механизма возвратно-поступательного перемещения тяги с шаблоном. Ложемент для трубы, жесткая тяга с шаблоном и привод расположены на одном уровне.
Недостатками известной установки являются:
- во-первых, большие габариты и, следовательно, необходимость больших производственных площадей, т.к. из-за выполнения подвижной тяги жесткой последнюю необходимо располагать в одной плоскости (уровне) с шаблонируемой трубой;
- во-вторых, сложность изготовления и высокая стоимость изготовления стенда;
- в-третьих, высокие энергозатрат при использовании стенда;
- в-четвёртых, высокая трудоёмкость обслуживания стенда и его металлоемкость.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является стенд для шаблонирования труб (патент RU № 2196958, МПК G01B 3/00, опубл. 20.01.2003), содержащий основание, поперечные стойки с ложементом для установки шаблонируемой НКТ, в поперечных стойках выполнены отверстия для прохода шаблона, к наружным торцам поперечных стоек напротив отверстий жестко закреплены направляющие патрубки и шаблон, связанный посредством длинной тяги с приводом механизма возвратно-поступательного перемещения, при этом тяга выполнена гибкой и размещена в направляющих патрубках, по меньшей мере, в двух уровнях, при этом конец тяги и закрепленный на указанном конце тяги шаблон размещены в направляющей, установленной с одного из торцев позиции шаблонирования на одном уровне с ней, а продолжение длинной гибкой тяги размещено в углублении шкива механизма возвратно-поступательного движения с переходом в направляющую другого уровня, при этом гибкая тяга выполнена в виде троса или цепи с самофиксирующимися звеньями, а шаблон имеет круглое, прямоугольное, квадратное сечение, при этом стенд дополнительно снабжен датчиками положения шаблона и датчиком застревания шаблона.
Недостатками стенда являются:
- во-первых, ограниченная функциональная возможность стенда. Стенд позволяет шаблонировать только один типоразмер насосно-компрессорной трубы, например 73 мм, так как ложемент жестко закреплен на поперечных стойках;
- во-вторых, низкая надёжность работы стенда, обусловленная высокой вероятностью создания аварийной ситуации в случае отказа датчика положения, контролирующего застревание шаблона в шаблонируемой НКТ, что чревато обрывом гибкой тяги;
- в-третьих, высокая трудоёмкость обслуживания стенда, обусловленная необходимостью замены шаблона при смене диаметра шаблонируемой НКТ, а для этого необходимо отсоединять заделку, соединяющую гибкую тягу с шаблоном, а затем вновь соединять гибкую тягу с шаблоном другого типоразмера с помощью заделки;
- в-четвёртых, длительность подготовки стенда при смене типоразмера шаблонируемой НКТ, так как при шаблонировании другого типоразмера НКТ, отличного от шаблонируемой необходимо изменять положение ложемента относительно направляющих патрубков, чтобы центральные оси направляющих патрубков и шаблонируемой трубы совпадали (находились в одной плоскости). Например, шаблонируют трубу НКТ диаметром 73 мм, а для шаблонирования НКТ диаметром 89 мм необходимо поднимать высоту крепления ложемента относительно поперечных стоек, а для шаблонирования НКТ диаметром 60 мм, наоборот снижать высоту крепления ложемента относительно поперечных стоек. Поскольку всё это соединено жестко, то приходится переваривать стенд, либо изготавливать другой стенд.
Техническими задачами изобретения являются расширение функциональных возможностей стенда, повышение надёжности его работы, а также снижение трудоёмкости обслуживания стенда и сокращение подготовки стенда при смене типоразмера шаблонируемой НКТ.
Технические задачи решаются стендом для шаблонирования насосно-компрессорных труб - НКТ, содержащим основание, поперечные стойки с отверстиями для прохода шаблона, направляющие патрубки, жестко закрепленные с наружными торцами поперечных стоек напротив отверстий, ложемент для установки шаблонируемой НКТ, размещённый между поперечными стойками, гибкую тягу, жестко закрепленную на конце к шаблону, привод механизма реверсивного возвратно-поступательного перемещения, и концевые датчики положения шаблона и датчик положения, контролирующий зону шаблонирования в НКТ.
Новым является то, что поперечные стойки оснащены продольными пазами, а торцевые части ложемента для установки шаблонируемой НКТ установлены в продольных пазах поперечных стоек с возможностью ограниченного вертикального перемещения в зависимости от диаметра шаблонируемой НКТ, причём гибкая тяга выполнена из цепи, при этом для прохода цепи в поперечных стойках, а также в боковых поверхностях ложемента выполнены отверстия, а соосность центральных осей шаблонируемой НКТ и направляющих патрубков обеспечивается двумя грузоподъёмными механизмами, установленными на основании под нижними концами ложемента, причём шаблон выполнен в виде цилиндра с наружной сменной полой втулкой, соединённых между собой срезным винтом, причём диаметр сменной полой втулки подбирается в зависимости от внутреннего диаметра шаблонируемой НКТ, причём концевые датчики положения шаблона размещены на направляющих патрубках, а датчик положения, контролирующий зону шаблонирования в НКТ, установлен на ложементе.
На фиг. 1 схематично изображён стенд для шаблонирования НКТ.
На фиг. 2 схематично изображено сечение А-А стенда для шаблонирования НКТ.
На фиг. 3 изображён вид Б увеличен и повёрнут на 90°.
На фиг. 4 схематично изображено продольное сечение шаблона стенда для шаблонирования НКТ.
На фиг. 5 схематично изображено поперечное сечение шаблона стенда для шаблонирования НКТ.
Стенд для шаблонирования насосно-компрессорных труб (фиг. 1) содержит основание 1 (фиг. 1, 2) с поперечными стойками 2 (фиг. 1, 3) и 3 (фиг. 1). Между поперечными стойками 2 и 3 размещён ложемент 4 (фиг. 1-3), для установки шаблонируемой НКТ 5 (фиг. 1, 2). В поперечных стойках 2 и 3 выполнены отверстия 6 (фиг. 1) и 7 для прохода шаблона 8 (фиг. 1, 4, 5).
К наружным торцам поперечных стоек 2 и 3 на одном уровне напротив соответствующих отверстий 6 и 7 жестко, например при помощи сварки закреплены направляющие патрубки 9 (фиг. 1) и 10, соответственно.
В исходном положении шаблон 8 размещён в направляющем патрубке 9. Шаблон 8 имеет длину L, например, равную 0,5 м.
Геометрия поперечного сечения шаблона 8 выполнена идентичной геометрии поперечного сечения шаблонируемой НКТ 5.
Шаблон 8 жестко закреплен на конце гибкой тяги 11 (фиг. 1, 2, 4), выполненной в виде цепи (на фиг. 1-5 показано условно). Шаблон 8 с цепью 11 приводится в движение приводом механизма реверсивного возвратно-поступательного перемещения 12 (фиг. 1).
В качестве цепи используют любую известную приводную цепь, например цепь ПР-15,875-23, указанную в таблиуе 1 ГОСТ 13568-97. «Цепи приводные роликовые и втулочные».
Механизм реверсивного возвратно-поступательного перемещения 12 может быть выполнен в любом исполнении, например используют зубчатое колесо 12, приводимое во вращение электродвигателем (на фиг. 1-5 не показано).
Поперечные стойки 2 и 3 оснащены продольными пазами 13 (фиг. 1, 3) и 14 (фиг. 1) соответственно, а торцевые части ложемента 4 для установки шаблонируемой НКТ 5 размещены в продольных пазах 13 и 14, соответствующих поперечных стоек 2 и 3 с возможностью ограниченного вертикального перемещения, например на высоту H = 30 мм ( фиг. 1 и 3) в зависимости от диаметра шаблонируемой НКТ 5.
Для прохода цепи 11 (фиг. 1) в поперечных стойках 2 и 3, а также в боковых поверхностях ложемента 4 выполнены отверстиями 15' (фиг. 1); 16' и 15" (фиг. 1, 2) и 16", соответственно.
Соосность центральных осей шаблонируемой НКТ 5 и направляющих патрубков 9 и 10 обеспечивается двумя грузоподъёмными механизмами 17 (фиг. 1, 2) и 18 (фиг. 1), соответственно, установленными на основании 1 под нижними концами ложемента 4. Проверка соосности центральных осей направляющих патрубков 9 и 10 и шаблонируемой НКТ 5 обеспечивается измерением рулеткой.
В качестве грузоподъёмных механизмов 17 и 18 используют, например гидравлический домкрат грузоподъёмностью 10 кН по ГОСТ Р 53822-2010.
i
Шаблон 8 (см. фиг. 1, 4 и 5) выполнен в виде цилиндра 19 (фиг. 4, 5) (диаметром d, например 35 мм) с наружной сменной полой втулкой 20 (с наружным диаметром D), соединённых между собой срезным винтом 21. Диаметр - Di сменной полой втулки 20 подбирается в зависимости от внутреннего диаметра шаблонируемой НКТ 5.
Концевые датчики положения 22 и 23 (на фиг. 1 изображены условно) шаблона 8 (см. фиг. 1) размещены на направляющих парубках 9 и 10, соответственно. Датчик положения 24 (на фиг. 1 изображён условно), контролирующий зону шаблонирования в НКТ установлен на ложементе 4.
Стенд для шаблонирования НКТ работает следующим образом.
После эксплуатации на скважине НКТ 5 поступают на стенд для шаблонирования.
Шаблонирование НКТ 5 проводят с целью обеспечения прохождения через них различных приборов и оборудования после спуска труб НКТ 5 в скважину. Поэтому проверка на соответствие внутреннего диаметра НКТ 5 допустимому значению, а также на наличие изогнутости труб, наличие вмятин является обязательной процедурой и на стенде производится с помощью шаблона 8.
Предложенный стенд обеспечивает шаблонирование целого ряда НКТ 5, например ряда НКТ с наружным диаметром 60, 73, 89 мм по ГОСТ 633-80. Поэтому диаметром Di сменной полой втулкой 20 для каждого типоразмера НКТ 5 будет различным, например как указано в таблице.
Таблица
Наружный диаметр НКТ по ГОСТ 633-80, мм
60 с толщиной стенки 5 мм
73 с толщиной стенки 5,5 мм
89 с толщиной стенки 6,5 мм
Диаметр Di сменной полой втулкой, мм
46
59
72
Например, НКТ 5 (см. таблицу 1) с наружным диаметром 73 мм и толщиной стенки 5,5 мм по ГОСТ 633-80 со стеллажа подают на ложемент 4, где ее закрепляют, например хомутом (на фиг. 1-5 не показано). С одной стороны стенда с помощью грузоподъёмного механизма 17 (см. фиг. 3) поднимают ложемент 4 на высоту - а, например равную 15 мм в продольном пазу 13 поперечной стойки 2. Аналогично с другой стороны стенда с помощью грузоподъёмного механизма 18 поднимают ложемент 4 на высоту - а = 15 мм в продольном пазу 14 поперечной стойки 3, так, чтобы центральные оси шаблинируемой НКТ 5 и направляющих патрубков 9 и 10 совпадали.
Затем готовят шаблон 8, закреплённый при помощи кабельной заделки (на фиг. 1-5 не показано) с цепью 11 (см. фиг. 1). Для этого сменную полую втулку 20 (Di = 59 мм) крепят на цилиндре 19 срезным винтом 21.
Далее шаблон 8 размещают в направляющем патрубке 9. После этого включают электродвигатель, который приводит во вращательное движение зубчатое колесо 12, а вместе с ним цепь 11. Благодаря размещению цепи 11 во впадинах зубчатого колеса 12 происходит проталкивание шаблона 8 гибкой тягой - цепью 11 во внутреннюю полость НКТ 5. При перемещении шаблона 8 слева направо шаблон 8 выходит из внутренней полости НКТ 5 и попадает внутрь направляющего патрубка 10. Как только шаблон 8 попадает внутрь направляющего патрубка 10 датчик положения 23 подает сигнал на реверс и переключает привод в обратное направление. Шаблон 8 возвращают в исходное положение до попадания во внутрь направляющего патрубка 9, в котором срабатывает датчик положения 22 на отключение привода. Раскрепляют проверенную НКТ 5 с ложемента 4 (снимают хомут) и сбрасывают проверенную НКТ 5 в накопитель. Устройство готово к приему следующей НКТ 5. В случае застревания шаблона 8 в колонне НКТ 2 (при недопустимой изогнутости на каком-либо участке, при наличии вмятин и т.п.) срабатывает датчик положения 24, который включают привод на реверс и возвращают шаблон 8 в исходное положение в направляющий патрубок 9, а НКТ 5 отправляют в "брак". В случае, если датчик положения 24 отказал в работе, например по причине обрыва электрической цепи, то разрушается срезной штифт 21 (см. фиг. 4 и 5) при этом шаблон 8 в виде цилиндра 19 с цепью 11 извлекается из НКТ 5 не прошедшей шаблонирование. Усилие разрушения заделки цепи 11 с шаблоном 8 выше чем усилие разрушения срезного винта 21.
Причём НКТ 5 отправляют в «брак», а на цилиндр 19 шаблона 8 устанавливают новую сменную полую втулку 20 и закрепляют срезным винтом 21. Работы продолжаются до окончания шаблонирования НКТ 5 данного типоразмера труб (диаметром 73 мм).
Усилие разрушения заделки цепи 11 с шаблоном 8, например 1000 Н и оно выше, чем усилие разрушения срезного винта 21, например 300 Н. Благодаря чему сначала разрушается срезной винт 21.
Далее, например, НКТ 5 (см. таблицу 1) с наружным диаметром 60 мм и толщиной стенки 5,0 мм по ГОСТ 633-80 со стеллажа подают на ложемент 4, где ее закрепляют, например хомутом на фиг. 1-5 не показано). С одной стороны стенда с помощью грузоподъёмного механизма 17 (см. фиг. 3) поднимают ложемент 4 (показано пунктирными линиями) на высоту - с, например равную 6,5 мм продольном пазу 13 поперечной стойки 2. Аналогично с другой стороны стенда с помощью грузоподъёмного механизма 18 опускают ложемент 4 на высоту - b = 6,5 мм в продольном пазу 14 поперечной стойки 3, так, чтобы центральные оси шаблинируемой НКТ 5 и направляющих патрубков 9 и 10 совпадали.
Затем готовят шаблон 8, закреплённый при помощь кабельной заделки (на фиг. 1-5 не показано) с цепью 11 (см. фиг. 1). Для этого сменную полую втулку 20 (Di = 46 мм) крепят на цилиндре 19 срезным винтом 21.
Далее работы продолжают с размещения шаблона 8 в направляющем патрубке 9 до окончания шаблонирования НКТ 5 данного типоразмера (диаметром 60 мм).
Далее, например, НКТ 5 (см. таблицу 1) с наружным диаметром 89 мм и толщиной стенки 6,5 мм по ГОСТ 633-80 со стеллажа подают на ложемент 4, где ее закрепляют, например хомутом (на фиг. 1-5 не показано). С одной стороны стенда с помощью грузоподъёмного механизма 17 (см. фиг. 3) опускают ложемент 4 (показано пунктирными линиями) на высоту - b, например равную 14,5 мм продольном пазу 13 поперечной стойки 2. Аналогично с другой стороны стенда с помощью грузоподъёмного механизма 18 опускают ложемент 4 на высоту - b = 14,5 мм в продольном пазу 14 поперечной стойки 3, так, чтобы центральные оси шаблинируемой НКТ 5 и направляющих патрубков 9 и 10 совпадали.
Затем готовят шаблон 8, закреплённый при помощь кабельной заделки (на фиг. 1-5 не показано) с цепью 11 (см. фиг. 1). Для этого сменную полую втулку 20 (Di = 72 мм) крепят на цилиндре 19 срезным винтом 21.
Далее работы продолжают с размещения шаблона 8 в направляющем патрубке 9 до окончания шаблонирования НКТ 5 данного типоразмера (диаметром 89 мм).
Предлагаемый стенд для шаблонирования насосно-компрессорных труб в сравнении с прототипом имеет расширенные функциональные возможности, так как в поперечных стойках выполнены пазы, позволяющие осуществлять ограниченное вертикальное перемещение ложемента на требуемую высоту в зависимости от типоразмера шаблонируемых НКТ (60, 73, 89 мм) так, чтобы центральные оси шаблинируемой трубы и направляющих патрубков совпадали.
Повышается надёжность работы стенда, так как благодаря срезному штифту исключается аварийная ситуация на стенде в случае отказа датчика положения, контролирующего застревание шаблона в шаблонируемой НКТ. При превышении нагрузки срезной штифт разрушается, а цилиндр с гибкой тягой извлекают из шаблонируемой трубы. Сменная полая втулка остается внутри отбракованной трубы НКТ. На цилиндр устанавливают новую сменную полую втулку и крепят срезным винтом. Далее работы по шаблонированию НКТ продолжают. При необходимости прихваченная внутри отбракованной трубы сменная полая втулка может быть извлечена любым известным способом, например выдавливание с помощью пресса.
Снижается трудоёмкость обслуживания стенда, так как наличие в составе шаблона сменных втулок требуемого диаметра под любой типоразмер шаблонируемой НКТ, крепящихся к цилиндру при помощи срезного винта исключает необходимость отсоединять заделку, соединяющую гибкую тягу с шаблоном. Это, в свою очередь, сокращает время на замену типоразмера шаблона, т.е. достаточно отвернуть срезной штифт, установить на цилиндр сменную полую втулку требуемого типоразмера в зависимости от типоразмера шаблонируемой НКТ и закрепить сменную втулку на цилиндре срезным винтом.
Сокращается время подготовки стенда при смене типоразмера шаблонируемой НКТ (60, 73, 89), так как для этого производят вертикальное перемещение ложемента вверх при меньшем типоразмере шаблонируемой трубы и вниз при большем типоразмере шаблонируемой трубы с помощью двух грузоподъёмных механизмов позволяет, что позволяет произвести установку шаблонируемой трубы напротив направляющих патрубков с шаблоном.
Стенд для шаблонирования насосно-компрессорных труб позволяет:
- расширить функциональные возможности стенда;
- повысить надёжность работы стенда;
- снизить трудоёмкость обслуживания стенда;
- сократить продолжительность подготовки стенда при смене типоразмера шаблонируемой НКТ.