胀校对口器研制与应用

胀校对口器研制与应用

 刘春红  

大庆油田第二采油厂   黑龙江省大庆市  163000

针对油田生产中，在更换阀门和法兰密封垫时，由于管网密集，靠墙壁距离小、两法兰间隙紧和螺栓卸掉后管线应力作用造成错位，无法使用撬杠等工具，并且管线错位后无法复位的难题。为解决这一问题，研制了胀校对口器。可以有效解决管线应力作用造成的法兰错位以及间隙过小无法取出垫片等问题，可在管线对接的领域范围内推广，对今后的管线对口、焊接、维护工作具有一定的指导意义。

关键词:法兰 对正  拆装

1　问题分析和解决思路

1.1　问题分析

油气集输过程中，管线与闸门多采用法兰连接，由于各连接部件之间需要紧密连接防止泄漏，通常在法兰盘之间用法兰垫片进行接触，使用螺栓和螺母进行紧固。为了保证密封效果，法兰之间长期承受着紧固力，导致法兰间间隙过小，使闸门取出困难。在更换闸门时，需要使用撬杠、导链等辅助工具，将闸门之间错开一定间隙后，才能将闸门取下，操作过程中需要多人进行配合，且费时费力。

1.2　解决思路

在闸门拆卸和安装过程中，需要将法兰之间错开一定的距离，保证维修和更换操作的顺利进行。通过初始形势分析需要解决的问题有两点：一是控制法兰盘处介质泄漏量；二是提高法兰组件拆装效率。

最终理想解是要实现法兰盘自己能够控制位置，达到理想障碍的原因有4种：1、缺乏移动的动力和空间；2、便于组件维护；3、缺乏自限位装置；4、缺少保持压力、温度恒定的装置。通过对可用资源的查找，分析通过法兰盘自身、工具、太阳能等进行可行性思路分析。

再经过物理矛盾对确定三个物理参数进行分析。一是法兰盘间隙：间隙既应该大又应该小，满足更换垫片和介质不泄漏的要求； 二是螺栓孔直径既应该大又应该小，满足便于维修、更换和刚性支撑的要求；法兰盘端面位移，既应该存在又不应该存在，满足增效降本的要求。

最后通过再物场模型对功能分析作用不足的部分建立物场模型。通过外加工具及机械场来实现有效作用。经过综合评价分析得出使用廉价便携式调整工具，实现法兰盘的位置移动，快速对接。

根据这一解决思路，设计一种维修工具——胀校对口器，使法兰盘发生平移，达到涨开法兰并存在间隙的目的。利用40个发明原理中的组合、多用性等原理，最终达到让法兰自己涨开，以便达到快速安装与拆卸的目的。

2　胀校对口器   

2.1　装置结构

胀校对口器由定位爪、胀力定位爪、横梁、拉力爪、变位螺母、拉顶螺杆组成。（如图1所示）

图1　胀校对口器结构示意图

2.2　工作原理

胀、校对口器是用拉力爪螺栓固定在法兰错位最大位置低点，两爪螺栓挂住合适法兰两孔，调整螺杆,使横梁与管线平行定位，用拉顶螺栓对准两法兰间。调节螺栓使法兰分开距离30-40mm，更换法兰密封垫。移动胀力定位爪到高点管线上，旋转调节螺栓使法兰错位孔完全对正。按操作规程进行法兰固定。

2.3　技术关键

2.3.1　调节螺栓使法兰分开距离30-40mm.更换法兰密封垫。

2.3.2　通过中间的胀力定位爪可将法兰胀开一定间隙，便于操作。

2.3.3　整体将拉力爪、定位爪以及横梁等设计为可拆卸的部分，通过螺母连接成一体，施工结束后，也可将拉力爪和定位爪部分分开，便于施工时整体的安装与拆卸。

2.4　技术创新点

2.4.1由胀力定位爪和拉力爪和横梁等部分组成，投入费用少,只需388元，体积为400X300X80mm，重量轻，仅为8kg;
    在有限的操作范围使用方便、操作简单，节省两人用工成本，操作时间快35%;
    节约电焊车和操作人员用工成本以及避免因停产带来的产量损失，年效益率达150万元以上。
连接部件可拆卸，便于携带。

2.4.2有效操作空间为35cm，直径在50-500mm的管阀更换一人就能完成操作，保证施工质量方向距离不超1mm，操作安全，复位校对准确。

2.4.3上下左右四个方向均可安装，操作位置不受限。拉力爪可调整，适用范围广。

2.4.4施工时可将胀力定位爪和拉力爪用螺母紧固连接，进行操作，施工结束后，也可将其活动部分分开。

3　现场应用情况

3.1　应用效果

该胀校对口器2016年在采油一厂、三厂分别销售158套、140套，每套388元，合计销售额为11.5624万元，使用后用户很满意。

图2　胀校对口器现场应用图

3.2　经济效益

原处理法兰盘泄漏需要1个小时，还需要吊车和电气焊设备，现只需用20分钟就可以处理完毕，节约40分钟，也就是一口井的运行时率增加40分钟。按一口油井日产油量为1.5吨，目前原油价格3299元/吨，按一个采油厂每年联合站外输阀门1次泄漏计算，创经济效益约为168.33万元。

一次泄漏油量：0.80吨

停产影响产量:1.5吨×339口=508.5吨

影响总产量：0.80吨+508.5吨=509.3吨

产量效益：129.3吨×3299吨/元=168.018万元

维修时需吊装及电气焊设备约3120元

年创经济效益：168.018万元+3120元=168.33万元

3.3　社会效益：胀校对口器具有安全、环保、高效的特点，可以有效减少油井停机时间，减轻员工劳动强度，提高油井的运行时率。

4　结论及认识

该项技术革新成果，便于携带和维修，单人操作即可，减轻工人劳动强度，操作步骤简单，消除设备事故隐患快，使用此胀、校对口器可提高对口工效10～30倍，设备使用寿命长。设备和操作用工成本以及避免因停产带来的产量损失，年效益率达168.33万元。目前在油田范围内推广应用，效果显著，仍在继续加工中。适用于全国油田、石化、化工、民用和管网密集单位的高空、阀池等处广泛推广应用，经济效益和社会效益都十分可观。获得国家级实用新型专利，专利号：201520241713.7。

刘春红：大庆油田有限责任公司第三采油厂第八作业区采油工，高级工。