长输管道射线检测中心法透照设备性能改进

中国石化集团胜利石油管理局海上石油工程技术检验中心 赵洪波 韩曙光

1.前言

近年来，随着国家加大对输油、输气管线及原油储罐等涉及民生基础设施建设的投资力度，给检测行业即带来了机遇，又是一种挑战。众多无损检测公司纷纷成立，再加上区域保护政策，使得业内关系比较复杂，竞争比较激烈，成本高，利润薄。管道爬行器作为现场拍片检测工作的必备设备，占据一定比例的检测成本。同时爬行器是否先进、是否稳定可靠、是否适应多种检测工程环境对提高工作效率、降低工人劳动强度有直接的关系，同时对树立公司良好品牌形象、抢得更多市场份额、提高年度产值又是十分重要的。因此必须采取各种措施来提高爬行器的稳定性、可靠性及适应能力，保证一线施工拍片顺利开展。

2.X射线管道爬行器设备组成结构及类型

爬行器的总体机构可分为三部分：X射线高压控制部分、中枢控制驱动部分以及人机交互操作部分，如图1所示：

图1 爬行器功能组成模块

2.1 X射线高压控制部分

此模块可分为高压控制台和X射线发生器两部分，高压控制台接收到24V直流电源后，启动逆变电路，交流升压达到几千伏，再整流滤波输送到X射线发生器，进而发出射线。此模块的稳定性、可靠性将直接决定在管道焊缝外贴的胶片能否接收到焊缝质量图像信息。各爬行器生产厂家一般不直接生产此模块，而是在丹东寻求合作厂家，根据其特点为其定制专用X射线发生器，但基本原理是相通的。由于爬行器的高压发生器为玻璃管，因此比较脆弱，经常因为运输未作好防震以及在管道内翻车造成玻璃射线管摔碎，不但直接造成近万元的经济损失，也耽误了生产的正常运行。今后公司可以直接购买此模块，定制陶瓷管高压管，不但可以提高X射线发生器的抗震性能，同时可以缩小重量和体积。爬行器厂家为了降低成本，往往压缩此模块的电子元件材料成本，造成产品质量严重下降，保修期内，设备出故障后，来回发运配件，耽误生产的同时，也影响了公司的形象。一年保修期出后，故障更加频繁，增加了设备成本。因此购买爬行器时一定要选好此模块性能及使用寿命。

2.2 中枢控制驱动模块

作为爬行器的中枢控制系统模块，接收来自人机界面操控信号，驱动爬行器按照操作指令执行指定的命令，主要有爬行小车、步进电机、PLC控制器等组成，功能模块如图2所示：

图2 中枢控制驱动模块功能图

不同厂家各有各的优缺点，往往由于功能模块过多，之间的耦合不是很流畅，没有形成一定的标准，缺少理论和技术支持。又因为厂家急于投入市场，缺少足够的实验暴露隐藏的设计缺陷，致使实际拍片作业中经常出现故障，甚至在管里无法退出，造成无法估量的损失。因此必须加强技术投入，减少模块的数量，同时提高模块之间简洁性，尽量形成一定的标准化，电子元器件不但要选用高质量的，而且使用标准化配件，尺寸、重量、接口要标准统一，以便于维修，降低维修的技术含量，使设备维修透明化、简单化、易操作化，在现场更换模块就可以继续拍片作业。

2.3 人机交互操作模块

目前市场上根据人机操作模块爬行器可分为无线图像遥控类型、磁定位类型、X射线定位类型等类型。操作示意图如图3所示：

图3 遥控型爬行器应用图

无线遥控为目前主流机型，可以实时看到管道里的焊缝，管里有异物可以随时发现，切定位准确。容易实现人机之间的交互，进而实现爬行器的智能化。磁定位机型减少了遥控器模块，通过操作人员手持特制磁铁控制器，随爬行器发出的声音变化来控制机器运转，解决了遥控型受信号传输距离的弊端，操作也比较简单，但是人机交互功能不是很强，当设备出现问题时，很难判断故障。而遥控型可以直接将故障信息显示在遥控屏上，因此为了进一步实现爬行器的智能化，应选用遥控型。

3.爬行器稳定、可靠性能提升及增加适应环境能力

3.1 加强设备维修保养，减少人为故障

无损检测项目工程遍布全国各地，南方多雨潮湿、高温；戈壁酷暑多风沙；海边潮湿多腐蚀，各种环境交错且恶劣，再加上设备本身为高热源，对设备的性能提出了严重的挑战。必须加强设备管理，无论在现场还是库房重视设备的维护保养，提高操作人员技能水平，减少误操作、搬运摔坏、过度运转等带来的不必要的损失。

3.2 加强技术创新，提高设备的智能、自动化水平

提高单位自身科研创新能力，消化吸收爬行器厂家技术的基础上，结合现场需要，开发自主研制的爬行器，以满足单位施工跨域广、施工环境差异大等条件。具体可以采用以下方法：

(1)实现爬行器结构模块化，将每个模块做到精心设计、性能稳定可靠、接口标准简单化，必要时可以联系科研单位和专业公司配合生产，根据性价比选用性能可靠稳定的电子元器件，加强现场操作人员的培训，即使出现问题，跟换模块后可以继续拍片作业，不至于从四川、广西拉回公司进行维修，即浪费了人力物力，也耽误了生产。

(2)研发及应用高科技产品，实现爬行器的智能化，使得操作简便，设备故障自动诊断、自我保护功能完善，不至于小问题造成大的损失。以上必须借助于性能稳定、灵敏度高的传感器，配以开发智能式软件处理系统，进而实现各种信息模式识别，及时分析并处理各种故障及产生原因，通知操作人员及时作出正确的判断。

(3)结合现场需求，提供爬行器爬坡能力、自我平衡能力的同时，研制爬行器配套机具。针对于四川等工程多山、坡度大、搬运比较困难等问题，开发爬坡牵引专用车，以及开发轻便、使用寿命更长的锂电池。

(4)培养专业设备维修人员，采购设备维修安装所需器具材料，以减少设备外出维修，降低维修费用的同时有助于科研人员根据故障类型设计出性能更加可靠稳定的设备。

(5)及时掌握现场设备使用状况，根据现场人员提供的信息及出现的问题，科研人员组织攻关，解决问题。做到服务于现场、服务于生产，为现场提供性能稳定可靠、满足实际需要的一流的设备。

4.结论

通过以上对爬行器的结构及功能进行解剖、分析研究可以作出以下结论：

(1)为减少爬行器的故障率，首先必须解决人的问题，加强操作人员及维修人员的培训，提高他们的技术水平，既不影响生产正常运行，又能降低维修费用。

(2)提高自身科研攻关能力，开发自主研制的爬行器设备以满足生产所需，并根据现场需要及时开发配套机械器具，以提高生产率，降低劳动强度。

[1]孙萍,孙麟治.细小管道爬行器的研究与开发[J].机电一体化,2000,05.

[2]吴知非,吴敏生.一种可用于管道爬行器的静磁场型定位系统[J].测控技术,2001,04.

[3]沙杰,刘战术,陈国防.中小径管道爬行器控制系统设计[J].测控技术,2000,04.