一种管道混凝土配重层端部自动缠膜装置和方法与流程

本发明属于油气管道养护技术领域，更具体地，涉及一种管道混凝土配重层端部自动缠膜装置和方法。

背景技术：

随着全球油气工业正在向海洋不断进军，海底铺设的油气管道日益成为全球能源运输动脉的重要组成部分。海洋环境下，当海床地基土所提供的阻力不足以平衡波流荷载时，海底管道会从原位滑出而发生“在位失稳现象”。为防止海底管道失稳，管道外部进行混凝土涂敷配重层是经济且实用的方法。

管道在陆地生产线完成混凝土配重涂敷工序后，混凝土外部需要缠绕一层塑料薄膜，以保障后续成品管28天养护质量。

现有技术中，配重管道两端各通过2名工人配合交叉缠绕完成。上述人工作业方法存在以下缺点：首先，手工作业的生产效率低；其次，生产现场人、机交叉作业，存在较大安全隐患；此外，手工缠膜作业，一次缠膜至少需要4名工人，人力成本过高。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种管道混凝土配重层端部自动缠膜装置和方法。

为实现上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：

一种管道混凝土配重层端部自动缠膜装置，包括缠膜头，所述管道混凝土配重层端部自动缠膜装置还包括：

基座，所述基座上设置有轨道；

行走机构，所述行走机构设置在所述基座上且可沿所述轨道滑动；

支架，所述支架固定设置在所述行走机构上；

旋转机构，所述旋转机构固定设置在所述支架上，所述缠膜头固定设置在所述旋转机构上且可随所述旋转机构旋转；

控制箱，所述控制箱内设置有plc，所述plc与所述行走机构和所述旋转机构连接；

限位传感器，所述限位传感器设置在所述支架的前后两端。

所述行走机构包括：

行走电机，所述行走电机与所述plc连接；

行走减速器，所述行走减速器与所述行走电机连接；

行走轴，所述行走轴与所述行走减速器连接；

行走轮，所述行走轮固定所述在所述行走轴的两端；

行走机构支承座，所述行走机构支承座可旋转地套设在所述行走轴上。

所述支架包括：

连接座，所述连接座固定设置在所述行走机构支承座上；

架体，所述架体设置在所述连接座上；

所述限位传感器包括：

第一限位传感器，设置在所述架体的前端；

第二限位传感器，设置在所述架体的后端。。

所述旋转机构包括：

旋转电机，所述旋转电机与所述plc连接；

旋转减速器，所述旋转减速器与所述旋转电机连接；

旋转轴，所述旋转轴与所述旋转减速器连接；

旋转滚筒，所述旋转滚筒与所述旋转轴固定连接；

旋转机构支承座，所述旋转机构支承座可旋转地套设在所述旋转轴上，并与所述支架固定连接。

所述行走轴包括前行走轴和后行走轴；

所述行走轮包括固定设置在所述前行走轴两端的前行走轮、和固定设置在所述后行走轴两端的后行走轮；

所述行走减速器与所述后行走轴连接。

所述旋转滚筒包括第一下滚筒、第二下滚筒和上滚筒；

所述旋转轴包括第一旋转轴和第二旋转轴；

所述第一旋转轴与所述第一下滚筒的侧壁固定连接，所述第二旋转轴与所述第二下滚筒的侧壁固定连接；

所述旋转减速器与所述第一旋转轴连接。

所述行走减速器为行星减速器，所述行走轴上套设有行走轴承。

所述旋转减速器为行星减速器，所述旋转轴上套设有旋转轴承。

所述控制箱内设置有控制电路，所述控制电路上设置有电源开关，所述控制箱上还设置有控制按钮和电源总开关。

本发明还提出了如下的技术方案：

一种管道混凝土配重层端部自动缠膜方法，包括以下步骤：

s1、管材就位：出管小车将完成混凝土涂敷的成品管沿轨道运输到设定的位置；

s2、管端检查：质检人员检查管端混凝土涂敷质量；

s3、自动缠膜就位：操作员确认现场状况后，按下管道混凝土配重层端部自动缠膜装置的控制箱上的自动缠膜前进按钮，行走轮沿轨道向前运动，当第一限位传感器向前运动到轨道的最前端时，行走轮停止前进，即到达预设位置，同时，行走电机和旋转电机自动停机；

s4、搭接薄膜：操作者将塑料薄膜搭接在混凝土端部；

s5、自动缠膜：操作者按下控制箱上的自动缠膜缠绕按钮，行走电机和旋转电机启动，缠膜头自动旋转缠绕的同时，行走轮沿轨道向后运动，即薄膜做螺旋线运动而缠绕在管端；

s6、完成缠膜：当第二限位传感器向后运动到轨道的最后端时，行走轮停止后退，即回退到初始位置，行走电机和旋转电机自动停机，作业人员切断薄膜、完成缠膜作业；

s7、重复步骤s1～s6对下一根管材完成缠膜作业；

s8、生产任务结束后，及时关闭控制电路上的电源开关及控制箱上的总电源开关；

s9、清理、打扫设备表面及轨道。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

采用plc控制行走电机和旋转电机，控制缠膜头完成缠膜作业，既保证了混凝土配重层端部的缠膜精度，有利于产品质量控制；又提高了生产作业过程的规范性与安全性，在极大降低操作人员劳动强度及人员数量的同时，提高了作业效率；缠膜头的牵引实现自动化，速度与高度可调整，并且通过行走电机控制行走机构沿滑轨运动，实现匀速牵引，整个过程节省了人力成本，并降低配重涂敷产品废品率，大大降低了综合生产成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的爆炸图。

图3是基座的结构示意图。

图4是行走机构的结构示意图。

图5是支架的结构示意图。

图6是旋转机构的结构示意图。

图7缠膜头的结构示意图。

图8是限位传感器的示意图。

图9是本发明的主视图。

图10是本发明的左视图。

附图说明：1-基座，11-轨道；

2-行走机构，21-行走电机，22-行走减速器，23-行走轴，231-前行走轴，232-后行走轴，24-行走轮，241-前行走轮，242-后行走轮，25-行走机构支承座；

3-支架，31-连接座，32-架体；

4-旋转机构，41-旋转电机，42-旋转减速器，43-旋转轴，431-第一旋转轴，432-第二旋转轴，44-旋转滚筒，441-第一下滚筒，442-第二下滚筒，443-上滚筒，45-旋转机构支承座；

5-缠膜头；

6-控制箱；

7-限位传感器，71-第一限位传感器，72-第二限位传感器。

具体实施方式

下面根据具体实施方式对本发明做进一步阐述。

如图1-10所示的管道混凝土配重层端部自动缠膜装置，包括缠膜头5，所述管道混凝土配重层端部自动缠膜装置还包括：

基座1，基座1上设置有轨道11；

行走机构2，行走机构2设置在基座1上且可沿轨道11滑动；

支架3，支架3固定设置在行走机构2上；

旋转机构4，旋转机构4固定设置在支架3上，缠膜头5固定设置在旋转机构4上且可随旋转机构4旋转；

控制箱6，控制箱6设置有plc，plc与行走机构2和旋转机构4连接。控制箱6内设置有控制电路，控制电路上分别设置有控制行走机构2和旋转机构4的电路的电源开关；控制箱6上还设置有控制按钮和电源总开关。本实施例中，开关都可以在控制箱上进行断开和闭合的操作。

限位传感器7，限位传感器7设置在所述支架3的前后两端。限位传感器7包括：设置在架体32的前端的第一限位传感器71，和设置在架体32的后端的第二限位传感器72。

本实施例中，基座1的最前端和最后端都设置有凸起，凸起位于轨道11上与限位传感器相对应处。当第一限位传感器71运动到基座1最前端时，第一限位传感器71与基座1的最前端的凸起接触，plc控制行走机构2的电源开关断开，行走机构2停止运动；当第二限位传感器72运动到基座1最后端时，第二限位传感器72与基座1的最后端的凸起接触，plc控制行走机构2的电源开关断开，行走机构2停止运动。在本发明的其他实施例中，限位传感器7也可以使用非接触式传感器。

行走机构2包括：

行走电机21，行走电机21与plc连接；

行走减速器22，行走减速器22与行走电机21连接；

行走轴23，行走轴23与行走减速器22连接；

行走轮24，行走轮24固定在行走轴23的两端；

行走机构支承座25，行走机构支承座25可旋转地套设在行走轴23上。

本实施例中，行走轴23包括前行走轴231和后行走轴232；行走轮24包括固定设置在前行走轴231两端的前行走轮241、和固定设置在后行走轴232两端的后行走轮242；行走电机21、行走减速器22与后行走轴232依次连接，减速器能够增大旋转的扭矩，降低轴的转速，行走电机21驱动后行走轴232转动，使后行走轮242沿着轨道11前进或后退，后行走轮242为主动轮，前行走轴231为从动轮。由于行走机构支承座25可旋转地套设在行走轴23上，因而，在行走轮前进或后退的过程中，行走轴相对于行走机构支承座25在行走机构支承座25内的孔中不停地旋转，而行走机构支承座25始终支承着支架3。本实施例中，行走减速器22为行星减速器，为了减小轴的摩擦损耗，行走轴23上套设有行走轴承。

支架3包括：

连接座31，连接座31固定设置在行走机构支承座25上；

架体32，架体32设置在连接座31上，行走机构支承座25与连接座31固定成一体，共同支承着架体32。本实施例中，如图5所示，连接座31为两根型钢，架体32焊接在连接座31上，架体32上设置有槽，用于放置旋转机构4。在本发明的其他实施例中，连接座31和架体32也可以是可拆卸地装配在一起。

旋转机构4包括：

旋转电机41，旋转电机41与plc连接；

旋转减速器42，旋转减速器42与旋转电机41连接；

旋转轴43，旋转轴43与旋转减速器42连接；

旋转滚筒44，旋转滚筒44与旋转轴43固定连接；

旋转机构支承座45，旋转机构支承座45可旋转地套设在旋转轴43上，并与支架3固定连接。

本实施例中，旋转滚筒44包括第一下滚筒441、第二下滚筒442和上滚筒443；

旋转轴43包括第一旋转轴431和第二旋转轴432；

第一旋转轴431与第一下滚筒441的侧壁固定连接，第二旋转轴432与第二下滚筒442的侧壁固定连接；

本实施例中，旋转电机41、旋转减速器42和第一旋转轴431依次连接，减速器能够增大旋转的扭矩，降低轴的转速。第一下滚筒441和第二下滚筒442为小滚筒，上滚筒443为大滚筒，两个小滚筒支撑着一个大滚筒，其中一个小滚筒转动时，在摩擦力的作用下，大滚筒被该小滚筒带动而滚动，另一个小滚筒在大滚筒的带动下也随之滚动。本实施例中，第一旋转轴431转动，带动了第一下滚筒441旋转，第一下滚筒441带动上滚筒443转动，上滚筒443带动第二下滚筒442转动，缠膜头5随上滚筒443转动，进行缠膜作业。本实施例中，旋转减速器42为行星减速器，为了减小轴的摩擦损耗，旋转轴43上套设有旋转轴承。

使用上述管道混凝土配重层端部自动缠膜的管道混凝土配重层端部自动缠膜方法，包括以下步骤：

s1、管材就位：出管小车将完成混凝土涂敷的成品管沿轨道运输到设定的位置；

s2、管端检查：质检人员检查管端混凝土涂敷质量；

s3、自动缠膜就位：操作员确认现场状况后，按下管道混凝土配重层端部自动缠膜装置的控制箱6上的自动缠膜前进按钮，行走轮24沿轨道11向前运动，当第一限位传感器71向前运动到轨道11的最前端时，行走轮24停止前进，即到达预设位置，同时，行走电机21和旋转电机41自动停机；

s4、搭接薄膜：操作者将塑料薄膜搭接在混凝土端部；

s5、自动缠膜：操作者按下控制箱6上的自动缠膜缠绕按钮，行走电机21和旋转电机41启动，缠膜头5自动旋转缠绕的同时，行走轮24沿轨道11向后运动，即薄膜做螺旋线运动而缠绕在管端；

s6、完成缠膜：当第二限位传感器72向后运动到轨道11的最后端时，行走轮24停止后退，即回退到初始位置，行走电机21和旋转电机41自动停机，作业人员切断薄膜、完成缠膜作业；

s7、重复步骤s1～s6对下一根管材完成缠膜作业；

s8、生产任务结束后，及时关闭控制电路上的电源开关及控制箱6上的总电源开关；

s9、清理、打扫设备表面及轨道。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，但本并不局限于上述的具体实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。