長輸管道射線檢測中心法透照設備性能改進

中國石化集團勝利石油管理局海上石油工程技術檢驗中心 趙洪波 韓曙光

1.前言

近年來，隨著國家加大對輸油、輸氣管線及原油儲罐等涉及民生基礎設施建設的投資力度，給檢測行業即帶來了機遇，又是一種挑戰。眾多無損檢測公司紛紛成立，再加上區域保護政策，使得業內關系比較復雜，競爭比較激烈，成本高，利潤薄。管道爬行器作為現場拍片檢測工作的必備設備，占據一定比例的檢測成本。同時爬行器是否先進、是否穩定可靠、是否適應多種檢測工程環境對提高工作效率、降低工人勞動強度有直接的關系，同時對樹立公司良好品牌形象、搶得更多市場份額、提高年度產值又是十分重要的。因此必須采取各種措施來提高爬行器的穩定性、可靠性及適應能力，保證一線施工拍片順利開展。

2.X射線管道爬行器設備組成結構及類型

爬行器的總體機構可分為三部分：X射線高壓控制部分、中樞控制驅動部分以及人機交互操作部分，如圖1所示：

圖1 爬行器功能組成模塊

2.1 X射線高壓控制部分

此模塊可分為高壓控制臺和X射線發生器兩部分，高壓控制臺接收到24V直流電源后，啟動逆變電路，交流升壓達到幾千伏，再整流濾波輸送到X射線發生器，進而發出射線。此模塊的穩定性、可靠性將直接決定在管道焊縫外貼的膠片能否接收到焊縫質量圖像信息。各爬行器生產廠家一般不直接生產此模塊，而是在丹東尋求合作廠家，根據其特點為其定制專用X射線發生器，但基本原理是相通的。由于爬行器的高壓發生器為玻璃管，因此比較脆弱，經常因為運輸未作好防震以及在管道內翻車造成玻璃射線管摔碎，不但直接造成近萬元的經濟損失，也耽誤了生產的正常運行。今后公司可以直接購買此模塊，定制陶瓷管高壓管，不但可以提高X射線發生器的抗震性能，同時可以縮小重量和體積。爬行器廠家為了降低成本，往往壓縮此模塊的電子元件材料成本，造成產品質量嚴重下降，保修期內，設備出故障后，來回發運配件，耽誤生產的同時，也影響了公司的形象。一年保修期出后，故障更加頻繁，增加了設備成本。因此購買爬行器時一定要選好此模塊性能及使用壽命。

2.2 中樞控制驅動模塊

作為爬行器的中樞控制系統模塊，接收來自人機界面操控信號，驅動爬行器按照操作指令執行指定的命令，主要有爬行小車、步進電機、PLC控制器等組成，功能模塊如圖2所示：

圖2 中樞控制驅動模塊功能圖

不同廠家各有各的優缺點，往往由于功能模塊過多，之間的耦合不是很流暢，沒有形成一定的標準，缺少理論和技術支持。又因為廠家急于投入市場，缺少足夠的實驗暴露隱藏的設計缺陷，致使實際拍片作業中經常出現故障，甚至在管里無法退出，造成無法估量的損失。因此必須加強技術投入，減少模塊的數量，同時提高模塊之間簡潔性，盡量形成一定的標準化，電子元器件不但要選用高質量的，而且使用標準化配件，尺寸、重量、接口要標準統一，以便于維修，降低維修的技術含量，使設備維修透明化、簡單化、易操作化，在現場更換模塊就可以繼續拍片作業。

2.3 人機交互操作模塊

目前市場上根據人機操作模塊爬行器可分為無線圖像遙控類型、磁定位類型、X射線定位類型等類型。操作示意圖如圖3所示：

圖3 遙控型爬行器應用圖

無線遙控為目前主流機型，可以實時看到管道里的焊縫，管里有異物可以隨時發現，切定位準確。容易實現人機之間的交互，進而實現爬行器的智能化。磁定位機型減少了遙控器模塊，通過操作人員手持特制磁鐵控制器，隨爬行器發出的聲音變化來控制機器運轉，解決了遙控型受信號傳輸距離的弊端，操作也比較簡單，但是人機交互功能不是很強，當設備出現問題時，很難判斷故障。而遙控型可以直接將故障信息顯示在遙控屏上，因此為了進一步實現爬行器的智能化，應選用遙控型。

3.爬行器穩定、可靠性能提升及增加適應環境能力

3.1 加強設備維修保養，減少人為故障

無損檢測項目工程遍布全國各地，南方多雨潮濕、高溫；戈壁酷暑多風沙；海邊潮濕多腐蝕，各種環境交錯且惡劣，再加上設備本身為高熱源，對設備的性能提出了嚴重的挑戰。必須加強設備管理，無論在現場還是庫房重視設備的維護保養，提高操作人員技能水平，減少誤操作、搬運摔壞、過度運轉等帶來的不必要的損失。

3.2 加強技術創新，提高設備的智能、自動化水平

提高單位自身科研創新能力，消化吸收爬行器廠家技術的基礎上，結合現場需要，開發自主研制的爬行器，以滿足單位施工跨域廣、施工環境差異大等條件。具體可以采用以下方法：

(1)實現爬行器結構模塊化，將每個模塊做到精心設計、性能穩定可靠、接口標準簡單化，必要時可以聯系科研單位和專業公司配合生產，根據性價比選用性能可靠穩定的電子元器件，加強現場操作人員的培訓，即使出現問題，跟換模塊后可以繼續拍片作業，不至于從四川、廣西拉回公司進行維修，即浪費了人力物力，也耽誤了生產。

(2)研發及應用高科技產品，實現爬行器的智能化，使得操作簡便，設備故障自動診斷、自我保護功能完善，不至于小問題造成大的損失。以上必須借助于性能穩定、靈敏度高的傳感器，配以開發智能式軟件處理系統，進而實現各種信息模式識別，及時分析并處理各種故障及產生原因，通知操作人員及時作出正確的判斷。

(3)結合現場需求，提供爬行器爬坡能力、自我平衡能力的同時，研制爬行器配套機具。針對于四川等工程多山、坡度大、搬運比較困難等問題，開發爬坡牽引專用車，以及開發輕便、使用壽命更長的鋰電池。

(4)培養專業設備維修人員，采購設備維修安裝所需器具材料，以減少設備外出維修，降低維修費用的同時有助于科研人員根據故障類型設計出性能更加可靠穩定的設備。

(5)及時掌握現場設備使用狀況，根據現場人員提供的信息及出現的問題，科研人員組織攻關，解決問題。做到服務于現場、服務于生產，為現場提供性能穩定可靠、滿足實際需要的一流的設備。

4.結論

通過以上對爬行器的結構及功能進行解剖、分析研究可以作出以下結論：

(1)為減少爬行器的故障率，首先必須解決人的問題，加強操作人員及維修人員的培訓，提高他們的技術水平，既不影響生產正常運行，又能降低維修費用。

(2)提高自身科研攻關能力，開發自主研制的爬行器設備以滿足生產所需，并根據現場需要及時開發配套機械器具，以提高生產率，降低勞動強度。

[1]孫萍,孫麟治.細小管道爬行器的研究與開發[J].機電一體化,2000,05.

[2]吳知非,吳敏生.一種可用于管道爬行器的靜磁場型定位系統[J].測控技術,2001,04.

[3]沙杰,劉戰術,陳國防.中小徑管道爬行器控制系統設計[J].測控技術,2000,04.