一种管线外壁打磨方法与流程

本发明涉及油气开采技术领域，更具体地讲，涉及一种管线外壁打磨方法。

背景技术：

放喷管是油田中的重要零部件，容易发生管壁减薄、腐蚀、裂纹等缺陷，会对油气的开效率、安全造成严重的影响，需定期进行无损检测。可采用漏磁、超声等无损检测方法，确保放喷管质量合格可靠。但是由于放喷管工作环境很恶劣，其外表面容易覆盖水泥、附着物等物质，困扰着无损检测方法的实施。为了避免表面水泥和泥土等杂质杂志对放喷管无损检测结果的影响，现阶段通常采用人工手动打磨去除附着物的方法，此类方法工人工作强度大，打磨过程的灰尘危害着操作工的身体健康，且打磨过程的灰尘易导致火灾，已发生爆炸等严重的安全事故。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种打磨效率高，能够实现自动化的管线外壁打磨方法。

为了实现上述目的，本发明的提供了一种管线外壁打磨方法，所述方法包括：将管线放置于旋转驱动轮组；将打磨机头安装在管线上；启动所述旋转驱动轮组，旋转驱动轮组驱动所述管线沿周向旋转，打磨机头沿管线方向移动以对所述管线进行自动打磨，；所述打磨机头包括机头架、打磨机构、开合式外框以及斜向辊轮组，其中，所述打磨机构设置于机头架内，所述打磨机构包括第一打磨组件和第二打磨组件，所述第一打磨组件包括第一打磨轮安装架、第一打磨轮以及第一驱动器，所述第一打磨轮安装架的一端设置于机头架的一侧，另一端与第一打磨轮连接，用于支撑第一打磨轮，所述第一驱动器与第一打磨轮连接，用于驱动第一打磨轮转动，所述第二打磨组件包括第二打磨轮安装架、第二打磨轮以及第二驱动器，所述第二打磨轮安装架的一端设置于机头架的另一侧，另一端与第二打磨轮连接，用于支撑第二打磨轮，所述第二驱动器与第二打磨轮连接，用于驱动第二打磨轮转动，所述第一打磨轮与所述第二打磨轮相互平行设置且所述第一打磨轮与所述第二打磨轮的转动方向相反；所述开合式外框与所述机头架的上部连接并位于所述打磨机构的上方，所述开合式外框与所述打磨机构之间形成有空间，所述管线能够贯穿所述空间，所述开合式外框闭合能够将所述打磨机头设置在所述管线上；所述斜向辊轮组包括多个斜向辊轮，所述斜向滚轮组设置在所述开合式外框的内侧，每个斜向辊轮所在平面与管线的径向截面存在夹角，在所述开合式外框闭合情况下，所述斜向辊轮组能够与所述管线接触，所述旋转驱动轮组驱动所述管线旋转时，所述斜向辊轮组能够驱动所述打磨机头沿管线方向移动。

在本发明管线外壁打磨方法的一个示例性实施例中，所述开合式外框可以包括互为镜像设置的第一外框和第二外框，所述开合式外框通过铰链与所述机头架连接。

在本发明管线外壁打磨方法的一个示例性实施例中，所述开合式外框的内部可以设置有安装板，所述安装板用于安装所述斜向辊轮组。

在本发明管线外壁打磨方法的一个示例性实施例中，所述第一打磨轮安装架、第二打磨轮安装架均与所述机头架可以通过弹性铰链连接。

在本发明管线外壁打磨方法的一个示例性实施例中，所述第一打磨轮安装架和第二打磨轮安装架均为u型安装架，所述u型安装架的两端设置在打磨轮的两侧用于夹持固定所述打磨轮。

在本发明管线外壁打磨方法的一个示例性实施例中，所述第一打磨轮和第二打磨轮中部均设置有中空结构，所述第一驱动器包括第一转动轴，所述第一转动轴穿过所述第一打磨轮安装架的一侧并置于所述第一打磨轮的中空结构中，所述第二驱动器包括第二转动轴，所述第二转动轴穿过所述第二打磨轮安装架的一侧并置于所述第二打磨轮的中空结构中。

在本发明管线外壁打磨方法的一个示例性实施例中，所述旋转驱动轮组包括相对设置的两组驱动对辊轮，每组驱动对辊轮由两个位于同平面并列设置的辊轮组成，所述管线的两端可以分别设置在所述驱动对辊轮上。

在本发明管线外壁打磨方法的一个示例性实施例中，所述第一打磨转动轮与所述第二打磨转动轮在同一侧的端面可以位于不同平面。

在本发明管线外壁打磨方法的一个示例性实施例中，所述管线可以为放喷管直管线。

在本发明管线外壁打磨方法的一个示例性实施例中，所述机头架可以由矩形方管焊接而成。

在本发明管线外壁打磨方法的一个示例性实施例中，所述第一打磨组件还可以包括第一驱动器外壳，所述第一驱动器外壳用于密封放置所述第一驱动器，所述第二打磨组件还可以包括第二驱动器外壳，所述第二驱动器外壳用于密封放置所述第二驱动器。

在本发明管线外壁打磨方法的一个示例性实施例中，所述打磨机头还可以包括密封壳，所述密封壳能够对打磨过程中的打磨机头进行密封。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

(1)本发明的打磨方法打磨方便，打磨速度快，效率高，每分钟可打磨一根，能够实现对管线的自动打磨；

(2)本发明的打磨方法不需要很强的体力劳动，使用的旋转驱动轮和打磨机头便于携带，避免了大量的人力和物力的浪费；

(3)本发明的打磨方法打磨效果好，采用两对辊轮互补的方式实现自动化全覆盖打磨，在打磨过程中放喷直管线前进速度不变，螺距不变，其覆盖率高，不会因为人为因素造成遗漏，确保了后续无损检测结果更加的准确可靠；

(4)本发明的打磨方法安全性能好，放喷直管线工作的油田环境有防爆要求，现有的手动打磨装置容易引起火花，本发明方法采用防爆电机进行驱动，打磨机头中的电机密封在壳体中，不会因为电机的火花引发火灾，提高了现场的安全性；

(5)本发明的打磨方法劳动强度低，现有的人工打磨方式需要工人沿放喷管线全覆盖打磨，工人操作强度大，易导致疲劳，一方面降低了工作效率，另一方面操作工容易安全事故，本发明方法仅需要操作工在打磨之前将打磨机头安装到放喷直管线上，打磨完毕后将打磨机头从放喷直管线上拆下来，大大降低了操作工人的劳动强度；

(6)本发明的打磨方法对环境污染小，现有打磨方法会产生大量的粉尘，污染了环境，将本发明方法将打磨机头密封后很容易实现粉尘的收集，避免了粉尘对环境的污染，可以避免恶劣工作环境对操作工造成的身体危害。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了本发明一个示例性实施例的管线打磨方法流程示意简图；

图2示出了本发明一个示例性实施例的管线自动打磨旋转驱动轮组与打磨机头示意简图；

图3示出了本发明一个示例性实施例的管线旋转示意图；

图4示出了本发明一个示例性实施例的打磨机头示意简图；

图5示出了本发明一个示例性实施例的机头架与打磨机构示意简图；

图6示出了本发明一个示例性实施例的开合外框连接及结构示意简图；

图7示出了本发明一个示例性实施例的打磨轮安装架与打磨轮连接示意简图；

图8示出了本发明一个示例性实施例的单个打磨轮的打磨轨迹示意图；

图9示出了本发明一个示例性实施例的机头架示意简图。

具体实施方式

在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本发明的管线外壁打磨方法。

具体来讲，本发明的打磨方法主要使用旋转驱动轮组和打磨机头相互配合对管线进行打磨。旋转驱动轮组能够带动管线原地旋转，打磨机头能够沿管线方向移动。打磨机头中的打磨轮与管线外壁紧密贴合，旋转驱动轮组提供动力，管线转动过程中依靠管线与打磨机头设置的斜向辊轮之间的摩擦力驱动打磨机头沿轴向(管线)前进。需要打磨时将打磨机头安装到管线上，被打磨管线原地旋转，打磨机头直线前进对管线进行打磨，大大降低了打磨机头的重量，便于工人野外作业。

本发明提供了一种管线外壁打磨方法，在本发明的管线外壁打磨方法的一个示例性实施例中，如图1所示，所述打磨方法可以包括：

s01，将管线放置与旋转驱动轮组上；

s02，将打磨机头安装在管线上；

s03，启动旋转驱动轮组，旋转驱动轮组驱动所述管线沿周向旋转，打磨机头沿管线方向移动以对所述管线进行自动打磨。

以上，如图2所示，所述打磨方法依靠所述旋转驱动轮组20以及打磨机头21对管线外壁进行打磨。所述旋转驱动轮组20可以包括相对设置的两组驱动对辊轮20a和20b。每组驱动对辊轮包括两个并列设置并位于同一平面的辊轮组成。每组驱动对辊轮均具有驱动力。所述驱动对辊轮的底部可以设置有底座。所述底座可以固定设置在底面上。管线22的两端设置在两组驱动对辊轮上。如图3所示，所述旋转驱动轮组可以驱动所述管线沿着同一方向进行旋转。在重力的作用下，管线与对辊轮接触，对辊轮转动时带动放喷直管线原地旋转。例如，如图3所示，所述旋转驱动轮组30驱动所述管线31沿着顺时针转动。

所述打磨机头21设置在管线上，如图2所示。打磨机头的放大图如图4所示，所述打磨机头可以包括机头架40、打磨机构41、开合式外框42以及斜向辊轮组43。所述机头架40可以由条状的钢材料焊接而成。所述打磨机构41可以设置在所述机头架40的内部。所述开合式外框42可以设置在机头架40的上部。机头架以及打磨机构的结构示意图如图5所示，所述打磨机构可以包括第一打磨组件以及第二打磨组件。所述第一打磨组件和第二打磨组件相对设置。所述第一打磨组件可以包括第一打磨轮安装架50a、第一打磨轮50b以及第一驱动器50c。所述第一打磨轮安装架50a的一端固定设置在所述机头架的一侧，另一端与第一打磨轮50b连接，用于固定第一打磨轮。所述第一驱动器50c可以设置在所述第一打磨轮50b的一侧，用于驱动所述第一打磨轮50b转动。所述第二打磨组件可以包括第二打磨轮安装架51a、第二打磨轮51b以及第二驱动器51c。同样的，所述第二打磨轮安装架51a的一端固定设置在所述机头架的另一侧，另一端与第二打磨轮51b连接，用于固定第二打磨轮。所述第二驱动器51c可以设置在所述第二打磨轮51b的一侧，用于驱动第二打磨轮51b转动。所述第一打磨轮50b和所述第二打磨轮51b相互平行设置且转动方向相反。所述第一打磨轮50b和所述第二打磨轮51b是相互不接触的，在第一打磨轮50b和所述第二打磨轮51b之间用于放置管线。例如，如图5所示，第一打磨轮相顺时针方向转动，第二打磨轮相逆时针方向转动。设置所述打磨轮转动方向相反，打磨轮产生的周向摩擦力能够互相抵消，能够避免打磨轮摩擦力过大造成打磨机头难以沿管线方向前进。所述驱动器可以是防爆电机。

所述开合式外框42可以设置在所述机头架40的上部，如图4所示。所述开合式外框42可以自由开合。所述开合式外框42可以与打磨机构41之间具有一定的空间。所述空间能够容纳所述管线。当需要打磨管线时，打开所述开合式外框42，将管线穿过所述空间以将所述打磨机头设置在所述管线上。打磨机头固定到管线之前，将开和式外框打开，将打磨机头安装到管线上后，关闭开和式外框，此时实现了打磨机头与被打磨管线的机械抱合。由于部分管线，例如放喷直管线的端部设置有法兰。法兰的外径较大，闭合式打磨机构难以穿过放喷直管线的法兰位置，因此，本发明设置开合式的打磨机头，能够容易的将打磨机头设置在管线上。

所述斜向辊轮组43设置在所述开合式外框42的内侧，如图4所示。所述斜向辊轮组43包括多个斜向辊轮。所述斜向辊轮所在的平面与所述管线的径向直径呈一定的夹角。即所述斜向辊轮与管线不垂直。设置的斜向辊轮能够在管线转动过程中依靠管线与打磨机头之间的摩擦力驱动打磨机头沿管线轴向前进。

在本实施例中，所述开合式外框可以设置为一块整体的凹型外框。开合式外框的一侧与机头架的一侧连接，另一侧与机头架的另一侧开合设置。所述开合式外框还可以设置为由相互镜像设置的第一外框42a和第二外框42b，如图4所示。

在本实施例中，所述开合式外框与机头架的连接方式以及斜向辊轮的布置方式如图6(a)所示。所述开合式外框60的底部可以设置有铰链61(铰链的放大图如图6(b)所示)。通过铰链61将所述开合式外框60与机头架连接。铰链61通过螺栓进行固定。所述开合式外框60的内部可以设置有安装板62。所述安装板62的两端设置有螺纹孔62a，如图6(c)所示。通过所述螺纹孔62a可以将所述安装板62固定设置在所述开合式外框60的内部。所述安装板62还设置有多组倾斜设置的通孔62b，每组通孔62b用于安装所述斜向辊轮63。所述斜向辊轮63的放大图如图6(d)所示。所述斜向辊轮63设置有能够将斜向辊轮固定设置在安装板62上的安装部。所述安装部的表面设置有与所述每组通孔配合设置的安装孔。可以通过螺栓连接。为了增大打磨机头前进的动力，可以布置多个斜向辊轮。例如，在每个打磨安装架下可以设置3个及以上的斜向辊轮。例如，如图6所示，设置5个斜向辊轮。

在本实施例中，如图5所示，所述第一打磨轮安装架50a和第二打磨轮安装架51a可以通过弹性铰链52与机头架铰链连接。弹性铰链52可以给打磨轮提供向上的力。考虑到被打磨管线表面有水泥和泥土等杂质后其外径会发生变化，固定式的打磨轮难以满足要求，故本发明采用浮动式的打磨轮替代固定式打磨轮，通过弹性铰链52的作用，使得打磨轮能够与被打磨管线的母线实时接触，避免了打磨盲区的产生。

在本实施例中，所述第一打磨轮安装架和第二打磨轮安装架可以是u型结构。如图7所示。所述u型结构的打磨轮安装架70的两端设置在打磨轮71的两侧。打磨轮71的一侧设置有驱动器72，另一端设置有固定打磨轮的芯轴。所述打磨轮71中部设置有中心孔。所述驱动器的轴能够穿过所述打磨轮安装架的一端以及打磨轮71用于驱动打磨轮旋转。图7(b)为图7(a)中打磨轮安装架70的放大图。

在本实施例中，由于放喷直管线工作的油田环境有防爆要求，现有的手动打磨装置容易引起火花，因此，所述第一打磨组件还可以包括第一驱动器外壳，所述第一驱动器外壳用于密封放置所述第一驱动器，所述第二打磨组件还可以包括第二驱动器外壳，所述第二驱动器外壳用于密封放置所述第二驱动器。所述驱动电极可以为防爆电机。将驱动装置密封在驱动器壳体中，不会因为电机的火花而引发火灾，提高了现场的安全性；在本实施例中，如果设置单个的打磨轮，管线被打磨的轨迹如图8所示。当被打磨管线80原地旋转，打磨机头直线前进，打磨轮与管线80的一段母线接触，此时打磨轮相对于管线的运动轨迹为螺旋轨迹，其覆盖的面积为一段螺旋区域，如图7所示，相邻螺旋线之间有一段盲区。本发明采用两个打磨轮互补的方式实现全覆盖打磨，两个打磨轮分别在周向的不同角度位置，即两个打磨轮的端面不在同一平面上。第二个打磨轮的轨迹覆盖第一个打磨轮轨迹的盲区，既提高了打磨效率，同时实现了无盲区的自动化打磨。

在本实施例中，如图9所示，为了保证结构强度的同时，减轻整个打磨机头的重量，所述机头架可以利用矩形方管90进行焊接组成。如图9所示，所述机头架可以为四面体结构，所述机头架的一个相对两侧可以设置为“工”字型结构。所述机头架的另一个相对两侧可以设置为“口”字型结构。所述“口”字型结构的下端设置两根倾斜的矩形方管用于支撑机头架。

在本实施例中，所述管线可以为任意需要打磨的管线。尤其适用于油气开采过程中的放喷管管线。

在本实施例中，由于现有打磨装置会产生大量的粉尘，污染环境。因此，本发明的打磨机头还可以设置密封壳，所述密封壳能够对打磨过程中的打磨机头进行密封。将本发明装置密封后很容易实现粉尘的收集，避免了粉尘对环境的污染，可以避免恶劣工作环境对操作工造成的身体危害

综上所述，本发明的打磨方法打磨方便，打磨速度快，效率高，每分钟可打磨一根，能够实现对管线的自动打磨；本发明的打磨方法不需要很强的体力劳动，使用的旋转驱动轮和打磨机头便于携带，避免了大量的人力和物力的浪费。

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。