水射流开孔作业方法及开孔系统与流程

本发明涉及切割设备技术领域，尤其是涉及一种水射流开孔作业方法及开孔系统。

背景技术：

随着科技的不断发展，石化行业对于国家经济发展越来越重要，在石化行业中对于维修、拆除作业过程中经常用到水切割技术，水切割作为一种新技术和新产品，一致在不断的发展中。

传统易燃易爆环境场合的切割作业通常采用热熔法、切削法、摩擦切割法、剪切法等形式，为了保证安全同时要配合相关安全措施如：冷却降温法、置换法、安全环境模拟法等各种繁杂冗长的安全保障措施。比如炼焦设备的冷凝塔进行开孔维修作业，采用常规的方法均没有安全保证，比如油气储罐的开孔作业，如采用热熔法中的气割方式，为了保证安全通常采用置换法，需要对储罐内的危化物质进行置换处理，其过程不但周期长、耗费人工、费用高，还存在各种死角，导致部分危化物质残留，存在不确定的安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种水射流开孔作业方法，以缓解现有技术中存在开孔作业中存在安全隐患的技术问题。

本发明提供的一种水射流开孔作业方法，包括1)测量步骤：对待开孔物需要开孔的直径、具体开设位置及孔距离地面的高度进行测量；

2)作业前准备步骤：将水射流切割设备运送至现场，并且水射流切割设备与切割枪连通，并进行通水调试；

3)预固定步骤：使用吊装设备对开孔内圆部分进行预固定；

4)安装与定位步骤：首先将开孔器安装在所要开孔的位置上，然后调节开孔器切割枪的位置，最后调整开孔器切割枪的开孔半径；

5)测试步骤：在安装与定位完成之后，进行空载实验，以确定开孔直径是否正确，同时确认开孔器的切割枪是否可旋转一周，如不能顺利旋转一周或开孔直径、位置存在问题，则重新进行步骤2)重新调试；

6)开孔作业步骤：首先启动开孔器，在开孔器进行工作，然后再启动水射流切割设备，使切割枪对待切割物进行开孔。

一种开孔器，包括：圆周支撑机构、车体、执行机构和驱动机构；

所述圆周支撑机构的一端用于与待开孔物连接，所述圆周支撑机构的另一端与所述车体转动连接，所述驱动机构和所述执行机构分别安装在所述车体的上端和下端，所述执行机构能够与所述车体相对转动，且所述驱动机构驱动所述车体相对所述圆周支撑机构做圆周运动，以带动所述执行机构做圆周运动。

进一步的，所述圆周支撑机构包括：至少三个支撑架和法兰盘；

所述支撑架的一端与所述法兰盘连接，所述支撑架的另一端用于与待开孔物连接，且至少三个所述支撑架沿所述法兰盘的周向依次间隔设置，所述车体设置在所述法兰盘上；

所述支撑架包括支撑杆和吸附盘；

所述支撑杆呈l型，所述支撑杆的一端与所述法兰盘可拆卸连接，所述支撑杆的另一端与所述吸附盘可拆卸连接。

进一步的，所述车体包括链条、安装板和多个固定转轮；

所述安装板和所述链条由上至下的设置在所述法兰盘的上方，且所述链条沿所述法兰盘的圆周方向呈环状设置，所述固定转轮一端设置在所述安装板上，所述固定转轮的另一端与法兰盘的侧壁抵接，以使所述安装板能够绕所述法兰盘转动；

所述驱动机构安装在所述安装板的上表面，所述驱动机构的输出端与所述链条啮合以带动所述安装板绕所述链条做圆周运动，所述执行机构安装在所述安装板靠近所述法兰盘的圆形一端。

进一步的，所述固定转轮包括螺栓、限位套和中空轮毂；

所述限位套和所述中空轮毂自上至下依次设置所述螺栓上，所述螺栓的一端与所述安装板连接，所述螺栓的另一端通过中空轮毂与所述法兰盘的侧壁卡接，以使所述中空轮毂能够绕所述法兰盘的周向运动。

进一步的，所述驱动机构包括驱动电机、链轮和电机托盘；

所述电机托盘一侧设置有安装孔，所述电机托盘的另一侧设置有安装槽，所述电机托盘通过固定螺栓与所述安装板连接，且所述电机托盘能相对所述安装板相对滑动；

所述驱动电机固定连接在所述电机托盘上，所述链轮的与所述驱动电机的输出轴连接，且所述链轮与所述链条啮合，以使所述车体做圆周运动。

进一步的，还包括链轮张紧器；

所述链轮张紧器包括第一定位件、第二定位件、拉紧弹簧和拉紧杆；

所述第一定位件设置在所述安装板上，所述第二定位件设置在所述电机托盘上，所述第一定位件上设置有通孔，所述拉紧杆穿过所述通孔与所述拉紧弹簧的一端连接，所述拉紧弹簧的另一端与所述第二定位件连接，以调节所述链轮与所述链条之间的张紧度。

进一步的，所述执行机构包括横向支臂、纵向支臂和切割枪；

所述纵向支臂的一端通过夹紧件与所述安装板连接，所述纵向支臂的另一端通过连接件与所述横向支臂的一端连接，所述横向支臂的另一端与所述切割枪连接；

所述连接件可沿所述纵向支臂的轴线方向移动，所述横向支臂可相对所述连接件横向移动，从而调节所述切割枪的位置。

进一步的，所述夹紧件包括一体化设置的连接块、第一夹紧板、第二夹紧板和通槽；

所述连接块与所述安装板通过固定螺栓连接，所述通槽的一端与所述连接块连接，所述通槽的另一端设置有开口，所述第一夹紧板的一端和第二夹紧板的一端分别设置在所述通槽的开口两侧，所述第一夹紧板的另一端和第二夹紧板的另一端通过调节螺栓连接；

所述纵向支臂穿过所述通槽，且所述纵向支臂的顶端设置有挡板，所述挡板的直径大于所述通槽的直径，通过调节第一夹紧板和第二夹紧板之间的距离，进而调节纵向支臂与所述通槽配合的松紧度。

进一步的，所述连接件包括固定块、第一连接部和第二连接部；

所述第一连接部上设置有第一容置槽、第一连接板和第二连接板，所述第一连接板和所述第二连接板的一端分别与所述第一容置槽的开口端连通，所述第一连接板和所述第二连接板的另一端相对设置有第一连接孔和第二连接孔，所述纵向支臂与所述第一容置槽连接，锁紧螺栓穿过第一连接孔和第二连接孔以调节所述第一连接部与所述纵向支臂的相对位置；

所述第二连接部上设置有第二容置槽、第三连接板和第四连接板，所述第三连接板和所述第四连接板的一端分别与所述第二容置槽的开口端连通，所述第三连接板和所述第四连接板的另一端相对设置有第三连接孔和第四连接孔，所述横向支臂与所述第二容置槽连接，锁紧螺栓穿过第三连接孔和第四连接孔以调节所述第二连接部与所述横向支臂的相对位置；

所述固定块、第一连接部和第二连接部为一体化设置。

本发明提供的一种水射流开孔作业方法，包括1)测量步骤、2)作业前准备步骤、3)预固定步骤、4)安装与定位步骤、5)测试步骤和6)开孔作业步骤，以缓解现有技术中存在开孔作业中存在安全隐患的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种开孔系统的整体的立体图；

图2为本发明实施例提供的一种开孔系统的局部放大图；

图3为本发明实施例提供的一种开孔系统的局部示意图；

图4为本发明实施例提供的一种开孔系统的连接件的立体图。

图标：100-圆周支撑机构；200-车体；300-执行机构；400-驱动机构；500-链轮张紧器；110-支撑架；111-吸附盘；120-法兰盘；210-链条；220-安装板；230-固定转轮；231-螺栓；232-限位套；233-中空轮毂；310-横向支臂；320-纵向支臂；330-切割枪；340-夹紧件；350-连接件；341-第一夹紧板；342-第二夹紧板；343-连接块；344-通槽；351-第一连接板；352-第二连接板；353-第一容置槽；354-固定块；355-第三连接板；356-第四连接板；357-第二容置槽；410-驱动电机；420-链轮；430-电机托盘；431-安装槽；510-第一定位件；520-第二定位件；530-拉紧弹簧；540-拉紧杆。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明提供的一种水射流开孔作业方法，包括1)测量步骤：对待开孔物需要开孔的直径、具体开设位置及孔距离地面的高度进行测量；

2)作业前准备步骤：将水射流切割设备运送至现场，并且水射流切割设备与切割枪330连通，并进行通水调试；

3)预固定步骤：使用吊装设备对开孔内圆部分进行预固定；

4)安装与定位步骤：首先将开孔器安装在所要开孔的位置上，然后调节开孔器切割枪330的位置，最后调整开孔器切割枪330的开孔半径；

5)测试步骤：在安装与定位完成之后，进行空载实验，以确定开孔直径是否正确，同时确认开孔器的切割枪330是否可旋转一周，如不能顺利旋转一周或开孔直径、位置存在问题，则重新进行步骤2)重新调试；

6)开孔作业步骤：首先启动开孔器，在开孔器进行工作，然后再启动水射流切割设备，使切割枪330对待切割物进行开孔。

其中，切割枪330的切割头靶距调整在2～5mm，禁止切割枪330的射流喷嘴与被切割物大于200mm。

本实施例中，根据不同材质选用不同的固定方式，如不锈钢采用真空吸附固定、钢材选用强磁吸附固定；根据不同离地高度选用不同的工作台架。在具体实施例中，罐体为危化品储罐，内部为易燃易爆物质，采用现场水射流安全切割作业，先在罐体合适位置开四个吊装孔，然后采用整体环切使罐体分开，作用一是将封闭罐体敞开，去除爆炸危险，割开后即便其它原因也只会产生燃烧不会产生爆炸的危险；作用二是便于吊离分开。

具体的，首先使用开孔式执行系统在罐壁用切割枪400切割出吊装孔，然后使用环形切割执行机构300用水射流，沿罐体切割一周，使罐体上下分离，最后，将吊装绳如钢丝绳，穿过已经切割开的吊装孔，将切割开的罐体分离。这样，可以较大程度的保障施工人员的人身安全，以缓解现有技术中存在开孔作业中存在安全隐患的技术问题。

图1为本发明实施例提供的一种开孔器的整体的立体图。如图1所示，本发明提供的一种开孔器，包括：圆周支撑机构100、车体200、执行机构300和驱动机构400；

所述圆周支撑机构100的一端用于与待开孔物连接，所述圆周支撑机构100的另一端与所述车体200转动连接，所述驱动机构400和所述执行机构300分别安装在所述车体200的上端和下端，所述执行机构300能够与所述车体200相对转动，且所述驱动机构400驱动所述车体200相对所述圆周支撑机构100做圆周运动，以带动所述执行机构300做圆周运动。

本实施例中，一种开孔器，包括：圆周支撑机构100、车体200、执行机构300和驱动机构400；所述圆周支撑机构100的一端用于与待开孔物连接，所述圆周支撑机构100的另一端与所述车体200转动连接，所述驱动机构400和所述执行机构300分别安装在所述车体200的上端和下端，所述执行机构300能够与所述车体200相对转动，且所述驱动机构400驱动所述车体200相对所述圆周支撑机构100做圆周运动，以带动所述执行机构300做圆周运动，由于，车体200能够相对圆周支撑机构100做圆周运动，并且执行机构300能够相对车体200进行转动，进而，可以的调节执行机构300在开孔时，所要开孔的圆心位置，以解决现有技术中存在的调节切割圆心费时费力的的技术问题。

在上述实施例的基础上，进一步的，所述圆周支撑机构100包括：至少三个支撑架110和法兰盘120；

所述支撑架110的一端与所述法兰盘120连接，所述支撑架110的另一端用于与待开孔物连接，且至少三个所述支撑架110沿所述法兰盘120的周向依次间隔设置，所述车体200设置在所述法兰盘120上；

所述支撑架110包括支撑杆和吸附盘111；

所述支撑杆呈l型，所述支撑杆的一端与所述法兰盘120可拆卸连接，所述支撑杆的另一端与所述吸附盘111可拆卸连接。

其中，支撑架110优选地为四个，四个支撑沿法兰盘120的周向均匀排布。

其中，支撑杆靠近法兰盘120的一端设置有多个定位孔，多个定位孔沿支撑杆的长度方向依次设置，在法兰盘120上设置有与定位孔匹配的通孔，通过连接螺栓231将支撑杆与法兰盘120连接。

本实施例中，圆周支撑机构100包括：至少三个支撑架110和法兰盘120；支撑架110沿法兰盘120的周向依次间隔设置，由于，支撑架110的一端设置有吸附盘111，通过吸附盘111可以将支撑架110固定在待切割物上，进而将法兰盘120固定，以使车体200绕法兰盘120做圆周运动。

图2为本发明实施例提供的一种开孔器的局部放大图。如图2所示，在上述实施例的基础上，进一步的，所述车体200包括链条210、安装板220和多个固定转轮230；

所述安装板220和所述链条210由上至下的设置在所述法兰盘120的上方，且所述链条210沿所述法兰盘120的圆周方向呈环状设置，所述固定转轮230一端设置在所述安装板220上，所述固定转轮230的另一端与法兰盘120的侧壁抵接，以使所述安装板220能够绕所述法兰盘120转动；

所述驱动机构400安装在所述安装板220的上表面，所述驱动机构400的输出端与所述链条210啮合以带动所述安装板220绕所述链条210做圆周运动，所述执行机构300安装在所述安装板220靠近所述法兰盘120的圆形一端。

本实施例中，安装板220和链条210由上至下的设置在法兰盘120的上方，且链条210沿法兰盘120的圆周方向呈环状设置，固定转轮230一端设置在安装板220上，固定转轮230的另一端与法兰盘120侧壁卡接，通过固定转轮230将安装板220与法兰盘120连接，并且安装板220能够相对法兰盘120做圆周运动；驱动机构400安装在安装板220的上表面，执行机构300安装在安装板220靠近法兰盘120的圆形一端，驱动机构400的输出端与链条210啮合以带动安装板220绕链条210做圆周运动，从而带动执行机构300做圆周运动。

在上述实施例的基础上，进一步的，所述固定转轮230包括螺栓231、限位套232和中空轮毂233；

所述限位套232和所述中空轮毂233自上至下依次设置所述螺栓231上，所述螺栓231的一端与所述安装板220连接，所述螺栓231的另一端通过中空轮毂233与所述法兰盘120的侧壁卡接，以使所述中空轮毂233能够绕所述法兰盘120的周向运动。

其中，中空轮毂233即为滚轮和设置在滚轮两边沿上的挡板，挡板与滚轮固定连接。

本实施例中，限位套232和中空轮毂233自上至下依次设置螺栓231上，通过限位套232的设置以使得中空轮毂233的位置相对稳定，螺栓231的一端与安装板220连接，螺栓231的另一端通过中空轮毂233与法兰盘120的侧壁卡接，以用将安装板220和法兰盘120连接，通过限位套232的设置以使得中空轮毂233的位置相对稳定，这样可以使中空轮毂233能够绕法兰盘120的周向运动。

在上述实施例的基础上，进一步的，所述驱动机构400包括驱动电机410、链轮420和电机托盘430；

所述电机托盘430一侧设置有安装孔，所述电机托盘430的另一侧设置有安装槽431，所述电机托盘430通过固定螺栓231与所述安装板220连接，且所述电机托盘430能相对所述安装板220相对滑动；

所述驱动电机410固定连接在所述电机托盘430上，所述链轮420的与所述驱动电机410的输出轴连接，且所述链轮420与所述链条210啮合，以使所述车体做圆周运动。

其中，驱动电机410优选为步进电机。

本实施例中，驱动电机410固定连接在电机托盘430上，链轮420与链条210啮合，且链轮420与驱动电机410的输出轴连接，由于，电机托盘430一侧设置有安装孔，另一侧设置有安装槽431，这样，电机托盘430就能够相对安装进行相对滑动，从而调节链轮420的位置，继而能够调节链轮420与链条210之间的啮合的松紧程度。

图3为本发明实施例提供的一种开孔器的局部示意图。如图3所示，在上述实施例的基础上，进一步的，还包括链轮张紧器500；

所述链轮张紧器500包括第一定位件510、第二定位件520、拉紧弹簧530和拉紧杆540；

所述第一定位件510设置在所述安装板220上，所述第二定位件520设置在所述电机托盘430上，所述第一定位件510上设置有通孔，所述拉紧杆540穿过所述通孔与所述拉紧弹簧530的一端连接，所述拉紧弹簧530的另一端与所述第二定位件520连接，以调节所述链轮420与所述链条210之间的张紧度。

本实施例中，第一定位件510设置在安装板220上，第二定位件520设置在电机托盘430上，在第一定位件510上用于拉紧杆540穿过的通孔，拉紧弹簧530的端与拉紧杆540连接，另一端与第二定位件520连接，通过拉伸拉紧弹簧530来调节电机托盘430的位置，进而调节链轮420与所述链条210之间的张紧度。

在上述实施例的基础上，进一步的，所述执行机构300包括横向支臂310、纵向支臂320和切割枪330；

所述纵向支臂320的一端通过夹紧件340与所述安装板220连接，所述纵向支臂320的另一端通过连接件350与所述横向支臂310的一端连接，所述横向支臂310的另一端与所述切割枪330连接；

所述连接件350可沿所述纵向支臂320的轴线方向移动，所述横向支臂310可相对所述连接件350横向移动，从而调节所述切割枪330的位置。

本实施例中，纵向支臂320的一端通过夹紧件340与安装板220连接，通过调节夹紧件340的松紧程度，进而可以使纵向支臂320相对于安装板220进行转动，从而调整切割枪330的圆心的位置，并且纵向支臂320的另一端通过连接件350与横向支臂310的一端连接，横向支臂310的另一端与切割枪330连接；连接件350可沿纵向支臂320的轴线方向移动，横向支臂310可相对连接件350横向移动，这样，还可以调节切割枪330的高度和横向的位置，进而可以提高切割枪330切割的精度和提高调节的便捷性。

在上述实施例的基础上，进一步的，所述夹紧件340包括一体化设置的连接块343、第一夹紧板341、第二夹紧板342和通槽344；

所述连接块343与所述安装板220通过固定螺栓231连接，所述通槽344的一端与所述连接块343连接，所述通槽344的另一端设置有开口，所述第一夹紧板341的一端和第二夹紧板342的一端分别设置在所述通槽344的开口两侧，所述第一夹紧板341的另一端和第二夹紧板342的另一端通过调节螺栓231连接；

所述纵向支臂320穿过所述通槽344，且所述纵向支臂320的顶端设置有挡板，所述挡板的直径大于所述通槽344的直径，通过调节第一夹紧板341和第二夹紧板342之间的距离，进而调节纵向支臂320与所述通槽344配合的松紧度。

本实施例中，通槽344的一端与连接块343连接，通槽344的另一端设置有开口，第一夹紧板341的一端和第二夹紧板342的一端分别设置在通槽344的开口两侧，第一夹紧板341的另一端和第二夹紧板342的另一端通过调节螺栓231连接；在纵向支臂320的顶端设置有挡板，由于挡板的直径大于通槽344直径，可以使纵向支臂320与通槽344卡接，通过调节第一夹板和第二夹板之间的间距，即可以对纵向支臂320的夹紧程度进行调节，这样，就可以使纵向支臂320能够相对安装板220进行相对的转动。

图4为本发明实施例提供的一种开孔器的连接件的立体图。如图4所示，在上述实施例的基础上，进一步的，所述连接件350包括固定块354、第一连接部和第二连接部；

所述第一连接部上设置有第一容置槽353、第一连接板351和第二连接板352，所述第一连接板351和所述第二连接板352的一端分别与所述第一容置槽353的开口端连通，所述第一连接板351和所述第二连接板352的另一端相对设置有第一连接孔和第二连接孔，所述纵向支臂320与所述第一容置槽353连接，锁紧螺栓231穿过第一连接孔和第二连接孔以调节所述第一连接部与所述纵向支臂320的相对位置；

所述第二连接部上设置有第二容置槽357、第三连接板355和第四连接板356，所述第三连接板355和所述第四连接板356的一端分别与所述第二容置槽357的开口端连通，所述第三连接板355和所述第四连接板356的另一端相对设置有第三连接孔和第四连接孔，所述横向支臂310与所述第二容置槽357连接，锁紧螺栓231穿过第三连接孔和第四连接孔以调节所述第二连接部与所述横向支臂310的相对位置；

所述固定块354、第一连接部和第二连接部为一体化设置。

本实施例中，第一连接部上设置有第一容置槽353、第一连接板351和第二连接板352，第一连接板351和第二连接板352的一端分别与第一容置槽353的开口端连通，纵向支臂320的一端穿过第一容置槽353，通过调节第一连接板351和第二连接板352之间的间距，即可以调节纵向支臂320与第一容置槽353之间的松紧度，继而可以调节第一连接部与纵向支臂320的相对位置；第二连接部上设置有第二容置槽357、第三连接板355和第四连接板356，第二连接部与横向支臂310之间的位置调节与第一连接部和纵向支臂320的原理相同，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。